马岭工业区土壤重金属污染潜在生态风险评价

朱守立 詹孝慈 樊启明张 垠 张国义

（1.兴义民族师范学院， 贵州 兴义 562400；2.民族药用生物资源研究与开发实验室，贵州兴义 562400；3.黔西南州食品药品监管局， 贵州 兴义 562400）

马岭工业区土壤重金属污染潜在生态风险评价

朱守立1.2詹孝慈1.2樊启明3张 垠1.2张国义1.2

（1.兴义民族师范学院， 贵州 兴义 562400；2.民族药用生物资源研究与开发实验室，贵州兴义 562400；3.黔西南州食品药品监管局， 贵州 兴义 562400）

以马岭工业区周边10km2区域为研究区,通过等距网格布点,采集表层土壤样品共计30个,采用污染指数法和潜在生态风险指数法，对其主要工业区的土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg的污染状况及潜在生态风险进行了评价。结果表明,土壤受到了不同程度的Zn、Pb、Cd、Hg污染,其中Hg污染最为严重;从土壤综合污染指数来看,综合污染指数在0.27～5.83之间,均值为1.73,马岭工业区土壤综合评价为轻度污染。土壤重金属元素的潜在生态危害性为Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn,其中Hg和Cd是主要的生态风险贡献因子。土壤总体处于轻度污染状态，但Hg局部污染程度已具有较强的潜在生态风险，应引起重视，加强管理和风险控制，需要持续跟踪评价，及时进行工程阻隔、固化、稳定化等土壤系统修复工作。

马岭工业区;土壤;重金属;潜在生态风险

Abstract:By equidistant grid arrangement of samples,30 surface soil samples are collected in 10 km2Maling industrial area.The Pollution index and potential ecological risk index are used to evaluate pollution situation ofCu、Zn、Pb、Cd、As and Hg in Maling industrial area.The results showed that the soil has been contaminated by Zn,Pb,Cd and Hg,and Hg pollution is the most seriousamong them.Soil comprehensive pollution indexes of Maling industrial area range from 0.27 to 5.83,with an average of 1.73,which implies the soil is lightlypolluted.Potential ecological harm ofheavy metal elements was Hg＞ Cd＞ As＞Pb＞ Cu＞ Zn,ofwhich,Hg and Cd are the main contribution to the ecological risk factors.The total pollution of the soil is slightly polluted,but the local pollution of mercury has a strong potential ecological risk,which should be paied great attention.The management and risk control are to be strengthened,continuous tracking and evaluation need to be done,engineering barrier,curing,stabilization and other soil system repaiingrwork are tobe carried out in time.

Key Words:Malingindustrial area;soil;heavymetal;potential ecological risk

随着工业化和城市化的飞速发展，城市土壤环境污染日益严重，城市土壤环境问题越来越受到重视，城市工业区土壤重金属污染日趋严重[1]。近十几年来，国内外专家学者对各地工业区周边土壤重金属进行了大量的调查研究，研究显示工业区土壤重金属积累明显，均受到不同程度的重金属污染[2-7]。因此，加强对工业区周边土壤中重金属污染研究尤为迫切。

贵州省兴义市马岭工业园区是以机械装配制造业、电子信息及产品制造业和服装制造业为主要产业的轻工业园区，经过十余年的发展，目前入驻有贵州宜化、贵州兴化，同益塑业、浙兴商贸城等一批大型工厂企业及商贸物流中心，园区发展初具规模，产业聚集步伐不断加快，其集化工、制造业、物流业为一体的主要产业性质决定了该工业园区周边环境可能会受到重金属污染。目前关于兴义市马岭工业园区重金属的污染状况和潜在生态风险评价的研究缺乏，因此有必要对该区域土壤开展重金属特征研究及环境生态风险评价，以期为该区域重金属污染研究和防治提供基础性指导。

一、材料与方法

1.样区设计与样品采集

查阅相关文字资料及贵州省兴义市最新政区图，确定了本研究的目标范围为距离兴义市区以北11公里的马岭工业园区，并进行实地考察；在综合考虑研究区内地貌、土壤、交通网络等各种因素的基础上,确定以马岭工业园区南北向约4km、东西向2.5km为研究区，面积约10km2。结合“3S”技术，样点布置基本采用等距网格布置，并根据具体地形情况、土地利用与覆盖状况、功能区等进行微调,并最终在工作图上标定所有样点位置（图1）。采样过程土壤样点用GPS精确定位，并采用混合样的采集方法，共采集土壤样品30个（图2）

图1 研究区设计及样点布置流程Fig.1 The flow chart study area locating and sampling design

图2 土壤采样点分布示意图Fig.2 Soil sampling sites in the study area

2.样品处理及分析方法

土壤样品现场充分混合后采用四分法弃去多余土壤，保留1kg左右的土壤样品带回实验室。将取好的土样平铺在洁净牛皮纸上让其自然风干，使用木质工具进一步用瓷钵磨碎研细并过10目、60目和100目的尼龙筛，采用HF-HClO4-HNO3消解法对土壤样品进行消解，消解后冷却，定容至25ml。土壤中全量锌、铜、铅采用火焰原子吸收分光光度法测定，土壤汞采用冷原子吸收法测定，土壤砷采用原子荧光光谱法测定，全量镉采用石墨炉原子吸收分光光度法[8]。

3.土壤重金属污染评价

（1）污染指数法

①单因子污染指数法：

单个重金属元素的污染程度采用单项污染指数法评价,计算公式为：Pi=Ci/Si。其中，Pi为污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测浓度（mg/kg）；Si为国家土壤环境质量标准。根据研究区域的土壤性质，本研究采用我国《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）二级标准作为评价依据，对各项污染物的含量限值进行污染评价（表1）。

表1 我国重金属元素的土壤pH环境质量标准Tab.1 Soilenvironmentquality standard ofheavymentalelements in China

②内梅罗综合污染指数法：

多种重金属的综合污染指数采用内梅罗指数法[9]，计算公式为其中，P综为内梅罗综合污染指数；Pimax为各单因子环境质量污染指数中最大值；P¯i为所有单因子环境质量指数平均值。依据单因子指数法和内梅罗综合污染指数法可将土壤重金属污染划分为5个等级，如表2所示．

表2 土壤重金属污染指数分级标准Tab.2 Classification standard ofheavy metalpollution index

（2）潜在生态危害指数法

潜在生态危害指数法由瑞典科学家Hakanson[10]提出,分为单一金属潜在风险指标及多金属潜在风险指标两种评价体系[11]。

单一金属潜在生态风险指标计算为：

多金属潜在生态风险指标计算为：

依据Hakanson制定的标准化重金属毒性响应系数作为评价标准，几种重金属毒性响应系数分别为 Cu=5，Zn=1，Pb=5，Cd=30，As=10，Hg=40。重金属潜在风险评价指标与分级具体见表3。

表3 重金属潜在生态风险评价指标与分级Tab.3Indices and grades ofpotentialecologicalrisk index ofheavy metals

4.数据处理与统计

本研究采用Eecel及SPSS下完成进行数据的处理与统计。

二、结果

1.土壤污染指数

以中国土壤环境质量二级标准为评价标准进行土壤污染评价，从单项污染指数（表4）可以看出研究区域30个表层土壤受到了不同程度的Zn、Pb、Cd、Hg污染。其中，Hg污染最为严重，达到了中污染水平，污染形势严峻；其次为Cd，达轻污染水平，表明土壤开始受到污染；Zn和Pb为尚清洁，污染等级为警戒级，表明要引起足够重视；工业园区土壤均未受到Cu和As的污染，污染等级为安全，土壤污染水平为清洁。从土壤综合污染指数来看，综合污染指数在0.27～5.83间，均值为1.73，马岭工业区土壤综合评价为轻度污染。

表4 土壤重金属污染评价指数Tab.4 Pollution appraisalindexes ofsoilheavy metal

2.潜在生态风险指数

从表5看出,根据马岭工业区土壤重金属潜在生态风险指数评价的结果，生态风险参数（）值，Hg生态危害最大,为89.20，属于较高生态危害，是最主要的生态风险的贡献因子；其次是Cd,为 42.81,属于中度生态危害;Cu、Zn、Pb、As为低生态危害，由于Zn毒性系数低，其潜在生态危害性是六个元素中较轻的。6种重金属元素生态危害依次为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Zn。

评价结果表明，马岭工业区重金属污染已存在一定程度的生态风险，Hg和Cd是马岭工业区表层土壤中主要的污染元素，应对Hg和Cd应给与重点关注。研究区整体污染程度为低度，虽未达到严重的程度，但对研究区不同区域样点的检测发现，已存在部分区域有恶化的趋势，需要采取必要措施规避风险和进行污染防治。据已有研究报道[12，13]，贵州省大部分地区土壤重金属中的Hg和Cd具有较高的生态风险，与本研究结果一致。

表5 马岭工业区土壤重金属潜在生态风险指数评价结果Tab.5 Potential ecological risk assessment ofheavymetals in soils around MalingIndustryPark

三、结论

1.马岭工业区土壤重金属综合污染指数在0.27～5.83之间，平均值为1.73，表明土壤中重金属处于轻度污染状态。从单因子污染指数来看，在研究区的表层土壤中，Hg的单因子污染指数最大，为2.23，为中度污染状态，Cd为1.43，为轻度污染状态，Zn、Pb虽处于尚清洁状态，两者均已达到警戒水平，要引起重视。其余2种重金属元素处于安全级别，说明该区域土壤重金属污染染以Hg和Cd为主。

2.以土壤单项潜在生态危害系数来看，潜在生态危害的重金属主要是Hg，处于较高生态危害；Cd 次之，处于中度生态危害。而 Cu、Zn、Pb、As均显示为低度生态危害程度，土壤重金属元素的潜在生态危害性为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Zn,马岭工业区土壤潜在生态危害综合指数为RI=146.55，说明土壤中重金属污染为低度生态危害。

3.采用污染指数法和潜在生态风险指数法两种评价方法结果一致，说明马岭工业区中表层土壤重金属存在不同程度的累积，部分重金属的空间分布差异较大，其中Hg和Cd为主要的生态风险贡献因子，Hg和Cd均为有害重金属物质，直接影响到人类的健康和安全，应列为该区域优先控制污染元素。

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责任编辑：郑玉国

AssessmentofPotentialEcologicalRiskofHeavyMetals inSoils fromMaLingIndustrialArea

ZHU Shou-li1.2ZHAN Xiao-ci1.2FAN Qi-ming3ZHANG Yin1.2ZHANG Guo-yi1.2
（1.Xingyi Normal Universityfor Nationalities,Xingyi,Guizhou 562400,China；2.KeyLaboratoryofResearch and Development of Ethnomedicinal Biological Resources,Xingyi Guizhou 562400,China；3.Qianxinan Food and DrugAdministration,Xingyi,Guizhou 562400,China）

1009—0673（2016）06—0120—05

X53;X826

A

2016—12—10

黔西南州科技计划课题（编号：2014-31）。

朱守立（1982— ），女，贵州黎平人，兴义民族师范学院生物与化学学院讲师，硕士，研究方向：区域环境污染评价。