峨眉河流域土壤重金属元素污染评价

刘凡 徐婷 袁亚林 梁馨苇

摘要  应用原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法测定重金属As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr在峨眉河流域土壤中的分布情况，根据单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，并结合国家土壤环境质量标准GB 15618—2018进行分析和评价峨眉河流域土壤的重金属污染程度。结果表明，As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量分别为1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、0.00～476.00 mg/kg。變异系数显示Cu和Pb的分布最不均匀，受人类活动影响较为强烈；而土壤中Cu、Zn含量普遍超标，按单因子污染指数污染程度依次为Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As＞Ni。

关键词  土壤；重金属；污染评价；峨眉河流域

中图分类号  X53  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）01-0036-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.009

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Evaluation of Soil Heavy Metal Element Pollution in the Emei River Basin

LIU Fan，XU Ting，YUAN Ya-lin et al

（College of New Energy Materials and Chemistry， Leshan Normal University， Leshan，Sichuan 614004）

Abstract  The distribution of heavy metals As， Hg， Cu， Zn， Ni， Pb， Cd and Cr in the soil of the Emei River Basin was determined using atomic fluorescence spectrophotometry and atomic absorption spectrophotometry.The heavy metal pollution level of the soil in the Emei River Basin was analyzed and evaluated based on the single factor and Nemero comprehensive pollution index methods， combined with the Soil Environmental Quality standard （GB 15618-2018）.The results showed that the contents of As， Hg， Cu， Zn， Ni， Pb， Cd and Cr were 1.48-4.64， 0.14-0.36， 34.00-370.00， 212.00-818.00，0.00-2.00， 5.00-53.00， 0.10-1.20，0.00～476.00 mg/kg， respectively.The coefficient of variation showed that the distribution of Cu and Pb was the most uneven and strongly influenced by human activities.The contents of Cu and Zn in soil were generally exceeding the standard， and the pollution degree of single factor pollution index was Zn>Cu>Cd>Hg>Cr>Pb=As>Ni.

Key words  Soil;Heavy metals;Pollution evaluation;Emei River Basin

作者简介  刘凡（1964—），男，四川成都人，高级实验师，从事光谱分析研究。

收稿日期  2023-01-06

土壤是人类生活、农业生产和动植物生存所必需的物质基础，也是涉及公共食品安全与生态环境安全的重要保障。砷、汞、镉等重金属是具有强烈的生物毒性的一类污染物，对环境产生严重的危害［1］。土壤中的重金属可以在植物或动物体中富集，然后通过食物链进入人类身体，对人类健康构成威胁［2-4］。曾庆庆等［5-9］以贵州省某县、重庆北部地区、华北地区等区域为研究对象，采样并分析了上述地区的土壤重金属As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量，探讨了重金属污染特征和生态风险，提出了防范生态风险的评价机制与建议，因此加强对土壤中重金属污染的研究具有紧迫性和重要性。

峨眉河是大渡河在乐山市境内的一条重要支流，全长61.5 km，流域面积484 km2，流域内有工业取水口9个，灌溉取水口7个，自来水取水口3个，是工农业和城市用水的重要水源地。峨眉河流域建设也是继“峨眉山-乐山大佛世界文化遗产”之后，又一个集田园观光、生态旅游、农业生产于一体，人与自然达到高度融合的利民项目，因此关注污染问题，保护青山绿水，建设绿色走廊，对流域内的环境调查具有现实和实际意义。以峨眉河流域内土壤样本实地采集，测定样本的重金属含量，计算其污染指数并结合国家土壤环境质量标准GB 15618—2018［10］，对峨眉河流域土壤的重金属污染状况进行分析和评价，为峨眉河流域农田土壤的可持续发展和农田的生态系统维护提供参考依据。

1  材料与方法

1.1  仪器与试剂  原子荧光光谱仪［AF-630A，北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司］；原子吸收分光光度计（A3AFG-00，北京普析通用仪器有限责任公司）；微波化学反应仪（COOLPEX，上海屹尧仪器科技发展有限公司）。硝酸、盐酸、氢氟酸（优级纯，成都市科龙化工试剂厂）；砷、汞标准贮备液（国家标准物质中心）；分别取铜、锌、镍、铅、镉（高纯金属，天津丰越化学品有限公司）加优级纯的硝酸溶解，配制1.00 mg/mL的储备液，取高纯重铬酸钾配制含铬1.00 mg/mL的储备液。

1.2  土壤样品采集

采集峨眉河流域地表面下约20 cm的农田土样。按NY/T 1121.1—2006［11］的标准进行风干、粉碎、缩分和过筛，制得土样于样品管中备用。

1.3  样品制备与测定  称取土样0.2 g（准确到0.000 1 g）于聚四氟乙烯罐中，并在罐中加入硝酸6.0 mL、盐酸2.0 mL和氢氟酸2.0 mL，以微波消解仪进行样品消解。消解后的溶液按GB/T 22105—2008［12］测定砷（As）、汞（Hg）；按HJ 491—2019［13］测定铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）和铬（Cr）；按GB/T 17141—1997［14］测定铅（Pb）、镉（Cd）。

1.4  土壤重金属污染评价

1.4.1  重金属污染评价标准。按国家土壤环境质量标准GB 15618—2018［10］，该标准对土壤重金属污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法作出规定，土壤环境质量标准限量值（二级）：As≤40 mg/kg、Hg≤0.30 mg/kg、Cu≤50 mg/kg、Zn≤200 mg/kg、Ni≤40 mg/kg、Pb≤250 mg/kg、Cd≤0.30 mg/kg、Cr≤150 mg/kg。

1.4.2  重金属污染评价方法。

1.4.2.1  单因子污染指数法。

单因子污染指数法（Pi）是实测值（Ci，mg/kg）与标准允许临界值（Si，mg/kg）的比值，并以比值来衡量和评价重金属元素污染程度的方法［15］，即：

Pi=CiSi（1）

如果Pi≤1，则土壤无污染；1<Pi≤2，土壤轻度污染；2<Pi≤3，土壤中度污染；Pi>3，土壤重度污染。

1.4.2.2  内梅罗综合污染指数法。内梅罗综合污染指数法是全面评价一个区域土壤重金属污染程度的一种方法，兼顾单因子污染指数法的平均值与最高值，并突出較重污染物权重［9］，计算公式如下：

P综合=P2imax+P2iave2（2）

式中：P综合为内梅罗综合污染指数；Piave为单因子污染指数的平均数；Pimax为所有待评价元素单因子污染指数的最大值。内梅罗综合污染指数法的土壤污染等级划分如表1所示。

2  结果与分析

2.1  土壤重金属含量

对峨眉河流域上游16个点、中游25个点、下游16个点，共57个采样点的土壤重金属含量进行分析，统计结果如表2所示。从表2可以看出，峨眉嵋河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr这8种重金属含量分别为1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、 0.00～476.00 mg/kg。峨眉河上游、中游和下游8种金属的变异系数分别为0.00～0.95、0.11～1.18、0.00～0.74，其中Cu、Pb、Cr的变异系数相对较大，这种变异现象说明采样点的金属含量受人为因素影响显著，整个流域中Ni、Hg和As这3种金属的变异系数都普遍很小。以国家土壤环境质量标准（二级）临界值来看，峨眉河的整个流域As、Ni、Pb都没有超标；Hg、Cd有少量超标，超标率分别是3.51%和8.77%；Cu、Zn、Cr超标率分别为85.96%、100.00%、29.82%。

2.2  土壤重金属污染评价

按单因子污染指数大小排序，8种金属依次为Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，其中Zn、Cu的Pi>1的样本数分别为57和49个，皆为轻度污染到中度污染，个别样本达到了重度污染的程度；其余6个金属元素（As、Hg、Ni、Pb、Cd、Cr）的57个样本的单因子污染指数Pi≤1的样本数为50～57个，无污染率皆大于85%。

内梅罗综合污染指数（P综合）

计算结果显示，峨眉河流域57个采样样品中，内梅罗综合污染指数最小值0.96、最大值5.52、平均值1.92，0.7<P综合≤1.0的点位有9个，这些点位处于警戒水平，占总样本数的15.79%；1.0<P综合≤2.0的点位有28个，属于轻度污染，占总样本数的49.12%；2.0<P综合≤3.0的点位有16个，属于中度污染，占总样本数的28.07%；其余4个为重度污染，占总样本数的7.02%。

按照区域划分，峨眉河上游、中游、下游的内梅罗综合污染指数

分别为1.73、1.66、2.13，其上游、中游的土样处于轻度污染状态，下游的土样处于中度污染状态，这主要是下游的工农业企业分布较多，大气、水、养殖业的污染侵蚀，使得下游的土壤受到重金属的污染。

3  结论

（1）峨眉河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr这8种重金属含量分别是1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、0.00～476.00 mg/kg，该研究范围的土壤中Cu、Zn含量超标较多。

（2）

单因子污染指数污染程度依次为Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，除了Zn和Cu为中等污染外，其余6个金属均为无污染。

（3）内梅罗综合污染指数评价结果显示，综合污染程度依次为峨眉河下游＞峨眉河上游＞峨眉河中游，峨眉河流域49.12%的土样处于轻度污染状态，28.07%的土样处于中度污染状态。

参考文献

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［13］中华人民共和国生态环境部.土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2019［S］.北京：中国环境出版社，2019.

［14］中华人民共和国国家环境保护局.土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法：GB/T 17141—1997［S］.北京：中国标准出版社，1997.

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