徐州蓄电池厂周围土壤中铅的时空分布分析*

沈宁宁，李　苗，汤大山

(徐州市环境监测中心站，江苏　徐州　221000)



环境保护

徐州蓄电池厂周围土壤中铅的时空分布分析*

沈宁宁，李苗，汤大山

(徐州市环境监测中心站，江苏徐州221000)

为了揭示蓄电池厂周围土壤中铅的时空分布，在徐州市从西至东选取七个蓄电池厂，以电池厂周围100 m范围为研究对象进行分析。试验结果表明：每个电池厂周围铅的时空分布并不具有明显分布规律，但各厂铅均值相比上半年，下半年铅含量高值向东南方向迁移。从七厂总铅均值变化得出铅含量存在厂南>厂东>厂北>厂西的现象，表明铅可能向东南方向迁移富集。另外佳盛电池厂基本处于未受污染状态；其余各厂在取样时间段内基本处于污染状态，其中七厂中金舟、升华电池厂污染相对严重，新鹏和新春兴电池厂在2014下半年污染最为严重。

铅；重金属污染；时空分布；污染程度

人类日常活动导致土壤中重金属含量高于背景值的现象称为土壤重金属污染[1-2]。铅作为重金属的一种，其本身及其化合物对人体均有毒性。铅主要损孩骨髓造血系统和神经系统，从而引起血液疾病[3]。此外随烟气等进入环境后通过降雨等作用污染地表水和地下水，并能通过食物链循环进行富集，在人体内积累，危害人体健康[4-5]。土壤环境问题越来越受到重视，土壤重金属污染，特别是工业土壤重金属污染，已逐渐成为环境科学界研究的热点[6-8]。目前多数研究均以中大尺度区域为研究对象，忽略了小尺度上以及时间上受铅重金属的影响，使土壤中的铅的时空间分布特征发生变化的研究[9-11]。

为此，本研究以蓄电池厂为对象，对周围区域土壤进行采样，对铅金属元素进行分析。分别对不同方位土壤铅污染状况进行调查分析，分析铅的时空分布规律并采用单因子指数法对铅金属进行环境质量评价，以了解蓄电池行业对土壤铅污染的影响。

1　样品采集与分析

1.1样品来源

为了充分反映徐州市蓄电池厂铅金属时空分布，样品采集沿徐州市从西到东方向选取7个蓄电池厂分别为佳盛(JS)、东亚(DY)、新鹏(XP)、金舟(JZ)、新春兴(XCX)、升华(SH)、科能(KN)蓄电池厂，采样时间分4个区间：2014年上半年(2014S)、2014下半年(2014X)、2015上半年(2015S)、2015下半年(2015X)。本研究结合蓄电池厂周边土地利用类型与徐州市气象资料的基础上，选取的厂区均为运营5年以上的企业，确定以蓄电池厂排气筒为中心，在排气筒周围选取1个采样点，在厂东、西、南、北方向离厂100 m分别选取1个采样点。土样采集3～4个点位，采样深度20 cm，采用采样铲从垂直面自上而下铲取土壤，在牛皮纸上混匀，使用二分器缩分至1～2 kg，样品装于聚乙烯塑料袋，填写土样标签。

1.2样品分析

土壤样品经自然风干，除去样品中大石子与动植物残体等异物，用木棍碾碎，过2 mm尼龙筛。然后使用玛瑙研钵将其研碎通过200目尼龙筛，混匀备样。然后根据GB/T17141-1997《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》[12]测试土壤样品中的铅含量。测试仪器原子吸收光谱仪为PerkinElmer AAnalyst600，仪器状态见表1。

表1　原子吸收光谱仪工作状态

2　结果与分析

2.1土壤中铅的时空分布分析

图1　各厂铅的空间分布

图1各个厂在每个时间内铅的空间分布显示：单独每个电池厂铅的时空分布基本不存在明显的规律，这主要是因为每个厂对铅污染的管控政策均有不同，厂所在地理位置周围人文、地理、气候情况不一，影响因素具有差异性和多样性，因此之后均采用数理统计方法对铅的时空分布进行考察。

对每个厂5个采样点取统计均值对7厂不同采样时间段的铅含量变化进行表征并绘制图2。根据图2七厂取样范围内铅含量均值变化趋势显示2014和2015上半年变化趋势相似，都是从西至东先增大再减小再增大，DY取样范围内铅含量最高，均值分为109.64 mg/kg、108.76 mg/kg；2014下半年和2015下半年变化趋势相似，从西至东先增大后减小，XP取样范围内铅含量最高，均值分别为231.8 mg/kg、68.78 mg/kg。以上分布趋势表明每年相对于上半年，下半年铅的峰值向东南方向迁移。另外JS、XCX、JZ、KN电池厂铅含量均值在时间上分布并没有太大变化基本保持在20 mg/kg左右，说明四厂在铅的排放控制的比较严格；XP铅含量随时间波动很大，取样时间段内2014下半年达到峰值231.8 mg/kg；SH则有明显的时间趋向，每年上半年高于下半年。

图2　各个厂取样时间范围内铅含量均值变化趋势

对七厂35个采样点取统计均值对七厂总含量均值在不同采样时空范围内的铅含量变化进行表征并绘制图3。根据图3各厂铅含量统计均值的时间分布趋势和表2各厂铅含量均值的富集系数表明铅含量从2014X以来正在逐渐减少，在2015X Pb含量均值达到最小值，为32.2 mg/kg。另外，在取样时间段内七厂铅含量统计平均值均为南>东>北>西，这可能与徐州市的水文与气候相关，综合因素下铅主要向东南方向迁移富集。

图3　各厂铅含量统计均值的时空分布趋势

富集系数2014上2014下2015上2015下背景值厂东2.794.143.101.4621.5厂西2.133.851.701.3521.5厂南3.024.403.131.6621.5厂北2.613.961.861.5521.5厂内2.484.362.271.4621.5有效的N7

2.2土壤环境质量评价

本研究采用单因子指数法对土壤环境质量进行评价。单因子污染指数法是国内通用的土壤环境质量评价方法[2,13]，计算公式为：

式中：Pi为土壤中污染物i的单因子指数(Pi≤1表示未受污染；Pi>1表示已受污染，值越大受污染越严重)；Ci为实测浓度(mg/kg)；Ci0为污染物i的污染物评价标准或背景值(mg/kg)。本研究铅金属背景值参考《中国土壤元素背景值》为21.5 mg/kg[14]。

表3　各厂铅含量均值的单因子系数

由表3可以看出JS电池厂两年来基本处于未受污染状态，表明其污染防控较为理想；DY电池厂除2014上半年处于未受污染，其余各时间段均处于污染状态；KN电池厂除2015上半年未受污染，其余各时间段均处于污染状态；其余各厂在取样时间段内均处于污染状态，JZ、SH电池厂在7个厂里属于污染较严重的，XP和XCX电池厂在2014下半年处于异常污染状态。

3　结　论

(1) 单独每个电池厂铅的时空分布基本不存在明显的规律，这主要是因为独立个体周围影响因素差异性和多样性。

(2) 七厂取样范围内铅含量均值变化趋势显示2014和2015上半年都是从西至东先增大再减小再增大；2014和2015下半年变化都是从西至东先增大后减小。这表明每年相对于上半年，下半年铅的峰值向东南方向迁移。另外JS、XCX、JZ、KN电池厂铅含量时间分布没有太大变化；XP铅含量随时间波动很大， 2014X达到峰值231.8 mg/kg；SH则有明显的时间趋向，每年上半年高于下半年。

(3) 各厂铅含量均值表明铅含量从2014X以来正在逐渐减少，在2015X 铅含量均值达到最小值，为32.2 mg/kg。另外，七厂铅含量平均值均为南>东>北>西，这可能与徐州市的水文与气候相关，综合因素下铅主要向东南方向迁移富集。

(4) JS电池厂基本处于未受污染状态，其污染防控较为理想；其余各厂在取样时间段内基本处于污染状态，JZ、SH电池厂在7个厂里属于污染较严重的，XP和XCX电池厂在2014下半年处于异常污染状态。

[1]王贵,王芳.重工业城市土壤重金属含量分布特征及污染评价一以包头市为例[J].干旱区资源与环境,2008, 22(8): 170-173.

[2]付亚星,常春平,王仁德,等.铅蓄电池厂周围土壤重金属空间分布特征及潜在风险评价[J].2013北京国际环境技术研讨会, 2013, 270-276.

[3]高晋生, 鲁军, 王杰. 煤化工过程中的污染与控制[M]. 化学工业出版社, 2010:16.

[4]Fulladosa E, Delmas F, Jun L, et al. Cellular stress induced in cultured human cells by exposure to sludge extracts from water treatment plants[J]. Ecotox. Environ. Safe., 2002,53(1): 134-140.

[5]Stewart M A, Jardine P M, Brandt C C, et al. Effects of contaminant concentration, aging, and soil properties on the bioaccessibility of Cr(III) and Cr(VI) in soil[J]. Soil Sediment. Contam., 2003,12:1-21.

[6]谢小进,康建成,李卫江,等.上海市不同工业类型土壤重金属含量差异性分析[J].生态环境学报,2009,18(5): 1777-1782.

[7]彭怀银,胡彦, 司友斌.某再生铅工业园周边土壤重金属的空间分布及来源分析[J].土壤, 2014, 46(5): 869-874.

[8]曾玉梅.敢县冶炼厂周边土壤重金属空间分异及污染评价[D]山东:青岛大学,2009.

[9]朱朝云, 王铁宇,徐笠,等.农药企业场地土壤重金属污染状况及风险评价[J].中国人口资源与环境,2013, 23(4)67-72.

[10]刘勇,岳玲玲,李晋昌.太原市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价[J].环境科学学报,2011,31 (6):1285-1293.

[11]段雪梅,蔡焕兴,巢文军.南京市表层土壤重金属污染特征及污染来源,2010,35(10):31-34.

[12]GB/T17141-1997《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》.

[13]杜艳,常江,徐笠.土壤环境质量评价方法研究进展[J].土壤通报,2010,43(3): 748-755.

[14]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国科学出社,1990:874.

Study on Space-time Distribution of Lead in Soil around Xuzhou Battery Factory*

SHENNing-ning,LIMiao,TANGDa-shan

(Xuzhou Environmental Testing Center Station, Jiangsu Xuzhou 221116, China)

In order to reveal the battery factory of Pb in soil around the space-time distribution, seven battery factories were selected from west to east in Xuzhou. The range of study for plant was 100 m. Experimental results showed that the Pb distribution of each battery factory was not obvious. The average content of Pb in the first half of year was lower than the second half of year. And the high value shifted to southeast direction. It showed south>east>north>west from the average content of Pb in seven factories. Also it showed that Pb could migration and enrichment to southeast. Jiasheng factory was basically unpolluted. Other remaining factories were contaminated during sampling period. Among them, the pollution of Jinzhou and Shenghua factory was serious relatively. Xinpeng and Xinchunxing factory made the heaviest pollutions in the second half of 2014.

lead; heavy metal pollution; time and space distribution; pollution degree

江苏省环境监测科研基金项目：徐州市涉重企业对于地下水环境影响研究(项目编号：1403)。

沈宁宁(1981-)，女，助理工程师，从事重金属监测工作。

X833

B

1001-9677(2016)02-0124-03