宜宾市城郊各典型地土壤中重金属污染调查

云永福

（四川省宜宾生态环境监测中心站，四川 宜宾 644000）

土壤中的部分重金属如锌、铜是人体所需金属元素，但是过大含量会对人体产生不良影响，甚至引起中毒。其它的重金属虽不是人体必需元素但由于有些植物的富集作用，最终经过食物链，影响人体健康。城市近郊的土壤由于市区的工业污染物质和生活废弃物的大量输入，土壤环境质量受到严重影响，而市郊是城市菜篮子的主要补给区，因此研究城市郊区土壤环境质量，具有特别重要的意义。

在以往的文献资料中对城市和城郊的土壤重金属研究还是比较多，但都是针对较大城市或者是主要蔬菜供给地的研究，对宜宾等三级城市的研究较少。宜宾市是一个建市较早的城市，在工业布局上不尽合理，在下江北城乡接合处有较多工厂，其它两个区域的工厂数相对较少。

1 城郊土壤各种重金属的来源

不同重金属来源，不是单一的，在不同的生产工艺中会产生不同的重金属。加上污水灌溉和污泥的使用都可能产生重金属的污染。农用土壤中的土壤重金属来源主要是以下几方面。

1.1 大气中重金属沉降

大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气及汽车轮胎磨损的产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在空矿的周围和公路、铁路的两侧[2]。对南京地区土壤沉积物中重金属形态研究，发现大气中的重金属是经沉降进入土壤的。

1.2 农药、化肥和塑料膜的使用

施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染[3]。污染生态学一书中研究得出磷肥中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb。在大量使用塑料大棚和地膜过程中，都可以造成土壤重金属的污染。

1.3 污泥施用

污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥中也含有大量的重金属，随着大量的污泥进人农田，使农田中的重金属的含量在不断增高。污泥施用可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多，污染就越严重，Cd、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麦、玉米的污染污泥增加，青菜中的 Cd、Cu、Zn、Ni、Pb 也增加[4]。用城市污水、污泥改良土壤，重金属Hg、Cd、Pb等的含量明显增加。

2 土壤实验

2.1 实验方法

2.1.1 实验采样

实验采样时用小土铲、布袋和塑料袋、标签，选取上江北为Ⅰ号典型地、江北为Ⅱ号典型地和南岸郊区为Ⅲ号典型地进行采样。每个典型地采取10个样品，共计样品30个。

在确定的采样点上，先去掉表层3毫米左右的土壤，然后倾斜向下切取土壤20 cm以上的土层。将各采样点土样按不同典型地集中一起混合均匀，每点采集土壤1公斤左右，采样在一天之内完成。将其带回实验室，将新鲜湿土样平铺于干净的纸上，弄成碎块，摊成薄层（厚约2 cm），放在室内阴凉通风处放置一个星期让其自然风干。切忌阳光直接暴晒和酸、碱、蒸气以及尘埃等污染。风干后采用四等分法并用研钵研碎然后过100目的筛子，放入烧杯中待测。

2.1.2 样品的消解

最先将消解罐用浓硝酸清洗若干次，并用去离子水（vp）反复冲洗，然后晾干。准确称取0.1 000 g左右土壤样品，放入微波消解仪的溶样罐中，加入10 mL浓硝酸，2 mL浓盐酸，2 mL浓氢氟酸和2 mL双氧水，自然放置半个小时，让反应产生的气体尽量挥发掉，在将其装入微波炉中加热消解。微波设置程序如下：

第一步、调节温度为100摄氏度，压力调节到8 atm，时间设置为5 min，功率为500 W；第二步、调节温度为140 ℃，压力调节为10 atm，时间设置为5 min，功率设置为500 W；第三步、调节温度为190 ℃，压力调节为20 atm，时间设置为15 min，功率设置为600 W。

在温度和压力两个变量中，当其中一个达到设定值后，程序自动暂停。而时间会一直进行下去，而当时间达到设置值时，那自动进入到第二步骤。同理进行到第三步骤，直到完成。

在微波炉停止消解时，必须等待至温度低于50 ℃，压力接近0 atm，才能取出样品。

按照上述消解后取出样品，倒入平底试管中加热去酸，然后定容待测。

将消解好的土壤样品倒入平底试管中，用去离子水反复冲洗消解罐，并将水倒入试管中。将试管放入沸水浴锅中进行去酸处理，以消除由于酸引起的背景干扰。在水浴中消解近半小时，取出，倒入洗净的100 mL容量瓶中定容，等待上机检测。

2.1.3 标准曲线制备

根据的资料[5]，准确称取金属锌和铜1.000 g，准确到0.001 g，用硝酸溶液溶解，必要时加热，直至溶解完全，然后用水稀释定容至1 000 mL。这就是浓度为1.000 g/L的锌和铜的标准液。将铜标准溶液进一步稀释，配成0.050 mg/L，0.100 mg/L和1.500 mg/L的系列标准溶液，待测。将锌的标准溶液进一步稀释为0.100 mg/L，0.500 mg/L，2.000 mg/L，6.000 mg/L，20.000 mg/L，40.000 mg/L的一系列标准溶液待测。

根据国标GB/17137-1997准确称取0.2 829 g精确到0.0 001 g于110 ℃干燥的重铬酸钾，用水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度线，然后摇匀配成标准储备液，此时的浓度为100 mg/L。将储备液进一步稀释配成0.050 mg/L，0.100 mg/L，0.300 mg/L，0.500 mg/L，1.000 mg/L。一系列的标准溶液，待测。

铅的标准溶液是用硝酸铅进行配置，其标准溶液是10.000 mg/L，20.000 mg/L，30.000 mg/L，40.000 mg/L

2.2 重金属锌、铬、铅、铜的测定

将以上处理好的标线溶液和土壤消解溶液，用石墨炉原子吸收的火焰法进行上机检测，检测时注意浓度单位的选定和灯的选择以及能量的平衡。

3 结果与讨论

3.1 四种金属的浓度平均值

宜宾市翠屏区城郊各典型地四种重金属平均值见表1所示，并对表中数据做柱状分析，见图1。

表1 宜宾市城郊各典型地四种重金属含量平均值 单位：mg/kg

图1 宜宾市城郊各典型地四种重金属平均值

由上面柱形图可以得出：

（1）锌、铬和铅三种金属在Ⅱ典型地地区的含量较其余两个典型地含量稍高，铜在Ⅲ号典型地的含量明显高于其它两个地区含量。

（2）Ⅰ号和Ⅱ号典型地中锌的含量最大，而铬的含量远远小于其余三种重金属，而在Ⅲ号典型地中含有的铜最多，同样也是铬含量最少。

引起以上结果的原因，可能是由于汽车尾气含有锌和铅以及人们在农业生产中使用磷肥、杀虫剂和污泥有关。

3.2 三个典型地的四种金属浓度的每种金属的Cf 和Ei比较图

单个重金属的潜在生态危害系数Ei为：

式中Cf，Ci，Co，Ti分别为某种重金属的污染系数、监测浓度、参比值、毒性系数。

四种重金属的毒性系数Ti值分别为Pb=Cu=5，Cr=2，Zn=1。

单个重金属的潜在生态危害系数Ei为＜40为轻度生态危害，40～80为中度生态危害。

可以得出表2中各区域的单向污染系数和单个重金属潜在生态危害系数。并对表中数据做柱形分析，见图2。

图2 宜宾市各区域的Cf

表2 各区域污染情况表

（1）由单项污染系数Cf和单个重金属潜在生态危害系数Ei可知：锌在三大典型地土壤中属于轻微污染物，这三大典型地土壤存在锌的轻微生态危害。

（2）由单项污染系数Cf和单个重金属潜在生态危害系数Ei可知：铜在Ⅲ典型地土壤中属于轻微污染物，这三大典型地土壤存在铜的轻微生态危害。

（3）由单项污染系数Cf和单个重金属潜在生态危害系数Ei可知：铬在三大典型地土壤中属于非污染物，这三大典型地土壤存在铬的轻微生态危害。

（4）由单项污染系数Cf和单个重金属潜在生态危害系数Ei可知：铅在Ⅲ典型地土壤中属于轻微污染物，但在Ⅰ典型地和Ⅱ典型地土壤中属于重度污染，但在这三大典型地土壤存在铅的轻微生态危害。

由图2可知，采用单项污染系数对宜宾市翠屏区的城郊土壤中的锌、铜、铅和铬单项污染系数评价，可以明显的看出在Ⅲ典型地的土壤中铅、锌、铬和铜均在轻微污染物之中；而在Ⅱ典型地和Ⅰ典型地的土壤中铅、铜属于重度污染物，在三大典型地土壤中铬均属于非污染物，但由单个重金属的潜在生态危害系数Ei判断均属于轻度生态危害。

3.3 宜宾市四种重金属的变异系数

由表3可以看出，四种金属的变异系数都锌为30.61%大于30%，其余三重金属的变异系数均小于30%，且大小分别为Zn＞Cr＞Cu＞Pb，这说明在宜宾市翠屏区的城郊土壤中，锌的污染受人类活动的干扰较其余三种土壤重金属更强烈。这可能与汽车尾气含有锌和铅，以及人们大量使用农药磷肥、薄膜和含锌污泥等方面有关。

表3 宜宾市城郊土壤中四种重金属的变异系数

4 结语

在宜宾市的下江北和上江北这类建设历史较长的城郊土壤中，四种相应的重金属的含量较建设时间较短的南岸城郊四种重金属的含量高。由单项污染系数Cf的评价得出四种重金属（Zn、Pb、Cr、Cu）在南岸区域均属于轻微污染物，铅和铜在上江北和下江北均属于重度污染物，同时，由单个重金属的潜在生态危害系数Ei判断，得出四种重金属均属于轻度生态危害。因此，在宜宾城郊种植的蔬菜可以放心食用。