西藏拉萨达孜区沿拉萨河两侧农用地土壤重金属空间分布与土壤环境质量评价

袁宏　赵利　王茂丽

摘要[目的]研究西藏拉萨达孜区沿拉萨河两侧农用地土壤中重金屬的含量与分布。[方法]采用数据统计和Kriging空间插值方法，研究土壤8种重金属空间分布特征；采用单因子指数和加权内梅罗指数评价方法，进行土壤环境质量评价。[结果]研究区少数区域存在As和Cu 2种重金属污染问题，其余6种重金属（Hg、Cd、Cr、Pb、Ni和Zn）均表现为未污染状态。[结论] 研究区土壤环境质量较好，但局部土壤As污染处于重度污染水平，应引起重视。

关键词农用地；重金属；单因子指数法；内梅罗指数法

中图分类号X833文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）28-0117-04

Spatial Distribution of Soil Heavy Metals and Environmental Quality Assessment in Farmland along the Lhasa River in Dazi Area of Lhasa， Tibet

YUAN Hong1， ZHAO Li1， WANG Maoli2 et al

（1.Sichuan Institute of Nuclear Geology， Chengdu， Sichuan 610061； 2.Tibet Autonomous Region Geological and Mineral Exploration and Development Bureau， Lhasa， Tibet 851400）

Abstract[Objective]Taking the Dazi area of Lhasa City as the research area， the spatial distribution and environmental quality assessment of soil heavy metals in farmland along the Lhasa River were discussed.[Method]By using data statistics and Kriging spatial interpolation， the spatial distribution characteristics of 8 heavy metals in soil were studied， and the evaluation method of soil environmental quality was completed by using single factor index method and weighted Nemerow index method.[Result]There were two kinds of heavy metal （As and Cu） pollution problems in a few areas of the study area， and the remaining six kinds of heavy metal （Hg， Cd， Cr， Pb， Ni and Zn） showed no pollution.[Conclusion]The overall soil environmental quality of the research area is well，however，as pollution of local soil is at a heavy pollution level， which should be taken seriously.

Key wordsFarmland；Heavy metal；Single factor index method；Nemerow index method

土壤是作物赖以生存的母体，土壤中各种污染物含量或残留物的高低及受污染程度直接影响作物的质量和食用安全，而这直接关系到人们的身体健康[1]。有关土壤重金属的研究受到越来越多学者的关注[2-4]。笔者运用surfer软件进行Kriging插值分析，探讨西藏拉萨达孜区沿拉萨河两侧农

用地土壤重金属空间分布特征及土壤

质量评价，旨在为土壤环境保护和可持续利用提供理论依据。

1研究区概况与研究方法

1.1研究区概况

研究区位于西藏自治区中南部、拉萨河中游，为拉萨市达孜区拉萨河两侧主要的农用地区域（图1）。

1.2样品采集

根据《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166—2004）和《土地质量地球化学评估技术要求（试行）》（DD 2008-06）等标准的相关要求，结合研究区地形地貌、土地利用情况等因素，采用随机布点法对工作区进行布点，共设置土壤采样点位36个（图1中红点）。

每个点位采集表层土壤样1个，采样深度0～30 cm。每一个采样点用GPS记录坐标、高程，现场填写采样记录表、拍照和样品装袋编号。采样时将土壤表面覆盖的植被等杂物清除，采用木铲自上而下刮取土壤。为增强取样的代表性，以取样点为中心按5点混合4分法取样，每个土壤样品采集量约2 kg。

1.3研究方法

在卫星图下载工具中，根据卫星图影像用折线圈定西藏拉萨达孜区沿拉萨河两侧的主要农用地作为研究区范围，并提取研究区范围经纬度坐标，用研究区范围坐标在surfer软件中生成边界文件（*.bln）；利用Excel进行数据统计，利用surfer软件进行数据网格化并用边界文件进行白化，最后用surfer软件进行Kriging插值分析。

2结果与分析

2.1描述性统计

由表1可知，8种重金属As、Hg、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn平均含量分别为24.5、0.058、0.17、51.0、24.0、31.5、22.2和75.3 mg/kg。与土壤环境背景值相比，As、Hg、Cd、Cu、Pb和Zn的平均值均大于背景值，Cr和Ni的平均值小于背景值。变异系数表现为Hg（0.967）>Cu（0.482）>As（0.347）>Cd（0.326）>Zn（0.160）>Pb（0.130）>Ni（0.120）>Cr（0.100），表现为中等变异性。变异系数越大，说明元素在土壤中的含量分布越不均匀，受人类活动影响越大。

根据2016年发布的《农用地土壤环境质量标准（三次征求意见稿）》，研究区土壤存在As、Cu 2种重金属超标问题，其中以As超标最为严重，达样品总量的22.2%。As含量最大达63.2 mg/kg，该样品pH 8.78、阳离子交换量3.16，对应标准值为12.5 mg/kg，最大值超标约4倍。Cu超标，含量为83.7 mg/kg，该样品标准限值为50.0 mg/kg，超标67.4%（图2）。

2.2重金属空间分布利用surfer软件进行Kriging插值网格化并绘制平面等值图，结果见图3。由图3可知，

研究区内As的分布大致呈北向南降低的趋势，As含量较高的区域为研究区正南部的达孜城区向南区域和研究区西部的比西地区，As含量在30 mg/kg以上，其他大部分区域均在24 mg/kg以下。研究区内Cd的分布大致呈西向东降低的趋势，Cd含量较高的区域主要为研究区西部的比西地区，Cd含量在0.2 mg/kg以上，其他大部分区域均在0.15 mg/kg以下。研究区内Cr变异系数最小，分布无明显特征，在研究区内分布较广泛，大部分区域在47 mg/kg以上。研究区内Cu的分布较集中，Cu含量较高的区域主要为研究区正南部的达孜城区向南区域，Cu含量在35 mg/kg以上，其他区域均在30 mg/kg以下。研究区内Hg的分布较集中，Hg含量较高的区域主要为研究区中部的达孜城区向北邦堆乡附近区域，Hg含量均在0.16 mg/kg以上，其他区域均较低，大部分在0.1 mg/kg以下。研究区内Ni的分布较广泛，大部分区域均在19.5 mg/kg以上，Ni含量较低的区域主要为研究区东部的达孜城区向东拉萨河谷地。研究区内Pb的分布大致呈西向东增大的趋势，Pb含量较高的区域主要为研究区西部的比西和朗热地区，Pb含量在31 mg/kg以上。研究区内Zn的分布大致呈西向东降低的趋势，Zn含量较高的区域主要为研究区西部的比西地区和研究区中部的达孜城区附近区域，Zn含量在80 mg/kg 以上。

2.3土壤环境质量评价[5]

2.3.1单因子指数法。

依據《土壤环境质量评价技术规划（二次征求意见稿）》，采用单因子指数法进行评价。单因子指数法是以标准值作为参照，对重金属元素的污染程度进行评价的方法，计算公式：Pi=Ci/Si

式中，Pi为土壤中重金属i的污染指数，Ci为重金属含量实测值，Si为标准值。

标准值选用《农用地土壤环境质量标准（三次征求意见稿）》中的标准临界值。单因子指数评价分为5级：未污染、轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染（表2）。

研究区土壤重金属不同污染级别点位数占总点位数的百分数见图4。由图4可知，研究区存在2种重金属（As和Cu）的污染问题，其中，As重度污染占比2.8%，轻微污染占比19.4%，未污染占比77.8%；Cu轻微污染占比2.8%，未污染占比97.2%。其余6种重金属（Hg、Cd、Cr、Pb、Ni和Zn）均表现为未污染状态。8种重金属的单因子指数空间分布见图5。由图5可知，重金属污染区域主要存在于研究区正南部的达孜城区向南区域和研究区西部的比西地区。

2.3.2内梅罗指数法。

内梅罗指数法是评价土壤重金属污染运用最为广泛的一种方法，它是在单因子指数法的基础上，计算出综合污染指数，然后根据指数的分级标准，评价土壤重金属污染情况。计算公式：P综合=（Pi）2+（Pimax）22

式中，Pi为单项污染指数的平均值，Pimax为单项污染指数的最大值。

内梅罗指数采用《土壤环境监测技术规范》（HJ/T166—2004）5级标准[6]，分别为安全、警戒线、轻度污染、中度污染和重度污染（表3）。

考虑到不同重金属对土壤环境、生态环境的影响不同，采用加权计算法求平均值更为合适[7-9]。pi的计算方法：

pi=ni=1wipini=1wi

式中，权重w的确立是按照重金属对环境的影响程度，将环境研究中人们比较关注的微量元素分成3类，因一类、二类、三类微量元素环境重要性逐渐下降，分别赋值为3、2、1作为权重。8种土壤重金属的类别和权重见表4。

研究区土壤重金属不同污染级别点位统计见图6，内梅罗指数空间分布见图7。

由图6、7可知，研究区土壤大部分处于安全水平，点位数占比为72.2%，有少部分地区处于警戒线和轻度污染水平，极小块区域处于重度污染水平，主要污染问题存在于研究区正南部的达孜城区向南区域和研究区西部的比西地区，与单因子指数法结果一致。

3结论

该研究采用数据统计、Kriging插值分析研究西藏拉萨达孜区沿拉萨河两侧农用地土壤重金属空间分布特征，结果表明，研究区As分布大致呈北向南降低的趋势，Cd和Zn的分布大致呈西向东降低的趋势，Cr和Ni广泛分布无明显特征，Cu和Hg的分布较集中，Pb的分布大致呈西向东增大的趋势。在空间分析的基础上，采用单因子指数和改进的加权内梅罗指数进行土壤环境质量分析，结果表明，研究区整体土壤环境质量较好，仅少数区域存在As和Cu污染的问题，局部As污染处于重度污染水平。

参考文献

[1]

董来启，韩春建，吴克宁，等.郑州市土壤重金属空间分布特征及其影响因素定量研究[J].河南农业科学，2010，39（8）：64-68.

[2] 赵伟.重庆耕地土壤重金属Hg、Cr含量的空间变异性研究[J].河南农业科学，2009，38（11）：72-76.

[3] 付巧玲.河南省几个重点城市蔬菜基地的土壤重金属状况调查[J].河南农业科学，2008，37（4）：64-66.