某区域土壤重金属含量特征研究

2015-07-20姚东平李爱霞曹柳

资源节约与环保 2015年8期

姚东平李爱霞曹柳

（河南省济源市环保局河南济源 459000）

土壤是粮食、蔬菜、药材、经济作物等生产的主体,其污染状况将通过食物链直接或间接地影响绿色食品的质量。土壤重金属总量超过一定限度，就会超过《土壤环境质量标准》，形成所谓的土壤污染，从而对作物及人体造成危害；有效态是重金属在土壤中较活跃的形态，因而其含量决定了其生物有效性及环境风险程度，比重金属全量更能反映污染物对作物的危害程度[1-2]。因此，研究土壤重金属全量与其有效态含量之间的相关性，不仅可以揭示特定环境条件下两者之间的关联特征，为深入研究重金属的环境行为机制提供参考，还可以建立两者之间的相关关系，由一种含量去估计另一种含量，从而为土地管理和环境治理提供指导。影响重金属的形态和活性的因素除了土壤重金属的总量还有多种土壤属性，其中土壤的pH、阳离子交换树脂和有机质含量是最重要的影响因素[3]。以“十二五”某国家重金属污染防控为例，采集276个土壤样品，调查了土壤重金属铅镉砷的总量及有效态的含量，探讨它们之间的关系，为重金属总量和有效态关系的研究提供参考。

1 分析方法

金属项目除砷采用《土壤和沉积物汞、砷、硒、铋、锑的测定微波消解/原子荧光法外》(HJ 680-2013)，铅和镉采用ICP-MS方法，射频功率、载气流量等仪器参数见文献[4-5]，元素和内标元素的选择条件参考文献[6-7]。土壤pH值、有机质和阳离子交换容量分别采用《土壤pH的测定玻璃电极法》(NY/T 1377-2007)、《土壤有机质的测定》(NY/T 1121.6-2006)、《阳离子交换树脂交换容量测定方法》(GB/T 8144-2008)。

2 结果与讨论

2.1 结果分析

2.1.1 土壤元素结果分析

土壤铅、镉、砷的全量及有效态的结果见表1。全量和有效态变异系数分别为0.89～1.45、1.74～2.07—全量的变异系数要小，说明全量的分析方法比较成熟；有效态砷可能因其含量太小导致其变异系数最大。元素的全量和有效态的偏度系数和峰度系数均为正，说明样本数据呈正态分布且有更长的尾部。从全量均值角度考虑，镉和砷已经超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中对农田土壤的限值，说明农田土壤已经受到镉和砷的污染。

表1 土壤全量监测结果统计表单位：mg/kg

2.1.2 土壤理化指标结果分析

土壤的理化指标pH值、代换量（阳离子交换容量）和有机质的统计结果见表2。土壤pH值的均值为7.86，说明土壤呈碱性；阳离子交换量在3.232 cmol/kg～22.83 cmol/kg，处于土壤肥力的一级至五级；土壤有机质均值17.97 g/kg处于土壤肥力的四级水平，表明土壤有机质含量不高，说明土壤养分不高。

表2 土壤理化指标结果统计

2.2 结果讨论

土壤铅、镉、砷的全量和有效态含量，以及pH值、有机质、代换量之间的相关性见表3。从金属全量角度考虑，土壤铅、镉、砷全量之间的相关系数在0.72～0.80之间，呈显著正相关关系，说明铅、镉、砷的来源有明显的共性，初步判断其共同来源于土壤母质层转化和污染源大气沉降；全量与pH值正相关，而与有机质和代换量呈负相关，说明土壤理化指标与土壤中金属全量无直接影响。从金属有效态角度考虑，土壤铅、镉、砷的有效态之间相关系数在0.69～0.76之间，只是比对应的全量之间的相关系数略低，仍然呈显著正相关，进一步说明其来源一直导致土壤污染类似；该研究中土壤金属有效态与pH值也为正向关系，与理论相左，值得进一步深入研究；土壤有机质与金属有效态呈负相关，与有机质能吸附离子有关。