金属制品企业周边的土壤Pb和Cd含量测定及其污染风险评价

叶珂彤 刁银军

摘要：目的 测定浙江省金华市某金属制品企业周边土壤中镉（Cd）和铅（Pb）的含量并进行污染指数分析。方法 金属制品企业周边的土壤采用网格法设置采样点，每次土壤采集量不少于500g，石墨炉原子吸收法检测 Pb 和 Cd 元素，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤中Pb、Cd的污染状况进行评价。结果 金属制品企业周边土壤中Pb、Cd的平均值分别75.65mg /kg、 0.88mg /kg，以浙江省土壤环境背景值作为标准，Pb、Cd的平均值分别为背景值的1.49倍、3.68倍，Cd 元素的单因素风险指数值为2.7，属于轻度污染;內梅罗综合指数中，Cd元素的P值为4.45，属于重度污染。结论 金属制品企业周边的土壤Pb和Cd均有不同程度的污染，建议相关部门加大对土壤的综合整治与修复。

关键词：金属制品企业;重金属;污染指数法;污染风险评价

金属元素与人体健康密切相关，许多重金属在人体内可能会对人的身体健康造成一定的危害，如铅、镉等[1]。铅、镉等是土壤中普遍存在，并且过量后会对土地造成危害较大的主要污染物，并且在人体内过量会造成严重损伤[2]。铅是可在人体和动物组织中蓄积的有毒金属，通过呼吸道、消化道进入人体，损害人体的血液系统、消化系统，对儿童危害更大，主要毒性效应是导致贫血症、神经机能失调和肾损伤，是我国实施排放总量控制的指标之一。镉对于人来说毒性很大，可在人体内蓄积，主要蓄积在肾脏，引起泌尿系统的功能改变[3]。化工工厂附近的重金属污染较其他地区来说相对严重，土壤一旦被铅、镉污染，在短时间内很难消除，因而监测土壤中的铅、镉并且对于相关的治理很重要[4-5]。采用非火焰原子化系统，其原子化效率高，灵敏度高，可以测定样品中某些含量较低元素，如铅、镉等。本研究金属制品企业周边土壤中镉（Cd）铅（Pb）重金属元素含量，评估该区域土壤中铅、镉风险，为管理部门制定风险控制措施提供依据。

1 仪器与材料

1.1仪器

900Z 石墨炉原子吸收光谱仪：美国PE公司;美国 Milli-Q超纯水系统;BSA2202S电子天平（德国赛多利斯）。

1.2 试剂

硝酸（德国merk）;Cd、Pb混标准溶液购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，浓度均为 1000 μg·mL-1。介质为20%HCl，5%HNO3。（购于国家有色金属及电子材料分析测试中心）浓度为1000 μg·mL-1。

1.3土壤前处理及空白溶液的制备

将采集的土壤样品（一般不少于500g）混匀后用四分法缩分至约100g。缩分后的土样经风干后，除去土样中石子和动植物残体等异物，用木棒研压，通过2mm尼龙筛（除去2mm以上的砂砾），混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至全部通过100目（孔径0.149 mm）尼龙筛，混匀后备用。

2 实验方法

2.1 分析方法

按照《土壤铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法（GB/T（17141-1997）》标准进行检测。

2.2 评价方法

采用单项污染指数法和综合污染指数法对土壤中铅、镉的污染状况进行评价，单项污染指数法公式为Pi=Ci/Si，其中 Pi 为单项污染指数，Ci 为污染物实测值，Si为污染物的评价标准值。综合污染指数法公式为P综合 =[（Pmax2+Pave2）/2]1/2，其中P综合污染指数，Pmax 为污染物中污染指数最大值，Pave 为污染物中污染指数平均值。单因子污染指数分级标准和内梅罗综合污染指数分级标准分别见表1和表2[6]。

2.3 重金属含量测定

2.3.1土壤消解

准确称取0.1～0.3g（精确至0.002g）试样于50 mL聚四氟乙烯堆锅中，用水润湿后加人5mlL 盐酸，于通风橱内的电热板上低温加热、使样品初步分解，当蒸发至约2～3 mL时，取下稍冷.然后加人5mL硝酸，4mL氢氟酸，2mL高氯酸，加盖后于电热板上中温加热1h左右，然后开盖，继续加热除硅，为了达到良好的飞硅效果，应经常摇动堆锅。当加热至冒浓厚高氯酸白烟时，加盖，使黑色有机碳化物充分分解。待堆锅上的黑色有机物消失后，开盖驱赶白烟并蒸至内容物呈粘稠状。视消解情况，可再加人2mL硝酸，2mL.氢氟酸，1mL高氯酸，重复上述消解过程。当白烟再次基本冒尽且内容物呈粘稠状时，取下稍冷，用水冲洗堆锅盖和内壁，并加入1mL硝酸溶液温热溶解残渣。然后将溶液转移至25mL容量瓶中，加入3mL磷酸氢二铵溶液冷却后定容，摇匀备测。由于土壤种类多，所含有机质差异较大，在消解时，应注意观察，各种酸的用量可视消解情况酌情增减。土壤消解液应呈白色或淡黄色（含铁较高的土壤），没有明显沉淀物存在。

2.3.2 空白试验

采用和（2.3.1）相同的步骤和试剂，制备全程序空白溶液，并按步骤进行测定。每批样品至少制备2个以上的空白溶液。

3 结果

3.1土壤中Pb、Cd的污染状况

浙江省金华市某化工厂周边土壤中含Pb、Cd检测结果表3，Pb、Cd的平均值分别75.65mg /kg、 0.88mg /kg，以浙江省土壤环境背景值作为标准，Pb、Cd的平均值分别为背景值的1.49倍、3.68倍，10份土壤样品中 Pb、Cd的超标率分别为50 %、89.5%，2种元素的最大值、平均值均超过浙江省土壤环境背景值，说明化工厂区周边土壤均受到了Pb和Cd的蓄积，尤其是Cd的污染及其严重，超标率达到了89.5%。参照GB15618-2008《土壤环境质量标准》二级标准，Pb、Cd的平均值分别为标准值的0.95倍、1.8倍，最大值也超过标准值，说明化工厂区周边土壤不符合国家土壤环境二级标准。

3.2土壤中重金属污染风险评价

单因子污染指数评价结果和内梅罗综合污染指数评价结果见表1和表2，就单因子污染指数而言，在所采集的10份土壤样品中，Pb元素的Pi值为1.23，属于轻微污染;再看内梅罗综合污染指数，Pb元素的P值为0.92，表明土壤尚清洁。

Cd 元素的Pi值为2.7，属于轻度污染;内梅罗综合指数中，Cd元素的P值为4.45，属于重度污染。

3.3 结论

金属制品企业周边土壤中重金属对土壤的危害不可忽视，其中Pb对土壤的危害在土壤重金属污染风险评价中处于相对清洁，Cd对于土壤造成重度危害。在我国的科技能力不断增强的情况下，即使工业、农业和重金属业等化工污染对于土地的破坏不能彻底根除，但是对于我国各地区的环境且对于工农业的污染需要在我们有限范围内需要引起极度重视，并加以改善。

参考文献

[1]李静，俞天明，周洁，等. 铅锌矿区及周边土壤铅、锌、镉、铜的污染健康风险评价[J]. 环境科学，2008，029（008）：2327-2330.

[2]黄连喜，魏岚，刘晓文，等. 生物炭对土壤-植物体系中铅镉迁移累积的影响[J]. 农业环境科学学报，2020，v.39;No.302（10）：109-120.

[3]黄永春，张长波，任兴华，等. 土壤和茎基部镉含量对稻米镉污染风险的影响[J]. 农业环境科学学报，2020，v.39;No.297（05）：63-73.

[4]吴雨晨，孙金芳，孙宏，甄世祺，戴月.江苏省典型地区芦蒿中铅、镉的检测结果分析与污染状况评价[J].食品安全质量检测学报，2020，11（18）：6587-6593.

[5]张勇，张洁，兰洁.2014年仁寿县农村土壤铅、铬和镉含量调查与分析[J].中国卫生产业，2015，12（11）：161-162.

[6]张昊文，陈晓晨，刘斌，范耀龙，许明娟，程晓平.济宁市矿区周边农田土壤中铅、镉、砷、汞污染狀况及风险评估[J].中国卫生检验杂志，2020，30（24）：3020-3022.

项目：金华市重大科技项目新浙八味产业提升关键技术研究（计划编号：2019-2-001b ）;浙江省公益技术应用研究分析测试项目（2016C37009）;金华市公益类项目（2018-4-104）

作者简介：叶珂彤（2001年2月）女，浙江金华人，金华职业技术学院在读学生，应用化工技术专业，主要从事环境检测研究。

通讯作者：刁银军（1976年5月）男，汉族，江苏泰州人，金华职业技术学院讲师，硕士，主要从事分析检测应用研究。