商洛市不同功能区土壤重金属污染状况研究

高利峰

（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛726000）

商洛市不同功能区土壤重金属污染状况研究

高利峰

（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛726000）

以商洛市不同功能区的土壤为研究对象，采用单因子污染指数和综合污染指数法对土壤重金属污染现状进行评价。结果表明，从单因子污染指数来看，商业区和文教区的土壤重金属污染以Hg为主，工业区的土壤重金属污染以Cu、Pb、Zn为主，公园的土壤重金属污染以Cd为主，而农业区土壤中各重金属尚未达到污染级别。多因子综合污染指数为0.98，土壤重金属处于尚清洁状态，但已经处于警戒水平。

重金属污染；城市土壤；商洛市

土壤是人类赖以生存和发展的重要基础，也是城市环境的重要组成部分［1］。随着城市化进程的加快，人类活动已经使城市土壤受到了不同程度的重金属污染［2-5］，对城市生态环境和人类生活造成了较大的影响。如果不对其进行研究和治理，将会影响城市化的进程。目前，我国对城市土壤重金属污染的研究报道已经很多［6-8］，但是关于商洛市重金属污染的研究相对较少，而且主要侧重于植物中重金属含量的测定与评价［9］。本文通过对商洛市不同功能区土壤重金属的含量进行测定，并采用单因子污染指数和多因子污染指数对土壤重金属污染状况进行评价，以期为相关部门提供参考依据。

1 研究区概况

商洛市位于陕西省东南部，秦岭南麓，与鄂豫两省交界。介于东经108°34′20″-111°1′25″，北纬33°2′30″-34°24′40″。总面积19 292 km2，占全省总面积的9.36%。境内矿产资源丰富，铁、钒、钛、银等金属储量居全省首位。是陕西东南部的区域中心城市，循环产业示范区，现代化的生态旅游城市。2014年全市总人口为249万，生产总值576.27亿元。

2 研究方法

2.1 样品的采集和处理

按照功能区划，将商洛市土地利用分为商业区，工业区，文教区，公园，农业区，选取15个采样点（图1）。本次采样根据功能区不同在每一类区域分别采集0-20 cm的表层土壤，并且为了避免偶然因素的影响，每个采样点均系3-5个土壤样品就地混合而成。采集到的土样放置于实验室内自然风干，剔除植物残体和石块，用研钵研磨成粉末状态，过100目筛，然后放置于干燥器内备用，检测前将各功能区内的土样各取出适量，混合均匀成1份样品后待测。

图1 商洛市土壤采样分布图

2.2 消解方法

本研究使用硝酸-氢氟酸-高氯酸体系在高通量密闭微波消解系统（美国CEM）中进行消解，消解程序设定见表1。

表1 微波消解程序

称取相同质量的土样，用双道原子荧光光度计（北京科创AFS-2100）检测Hg含量，用石墨炉原子分光光度计（日本岛津）检测Cu和Pb的含量，用火焰原子分光光度计（日本岛津）检测Cd和Zn含量。所用试剂均为优级纯，水为超纯水，分析过程采用双平行样进行检测。

2.3 评价标准与方法

2.3.1 评价标准

《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）共分为三级标准，我国目前对土壤重金属污染多采用二级标准［10-11］。因此，本研究以《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）二级标准作为评价标准，分析商洛市不同功能区土壤重金属的污染现状。

表2 《土壤环境质量标准》二级标准 mg·kg-1

2.3.2 评价方法

对商洛市不同功能区土壤重金属污染的现状评价主要采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法。其计算公式为：

（1）式中：Pi为i重金属元素的污染指数；Ci为重金属含量实测值；Si为土壤环境质量标准值（国家二级标准值），单因子污染等级划分标准见表3。

表3 单因子污染等级划分标准

表4 土壤重金属综合污染等级划分标准

3 结果与分析

3.1 土壤重金属含量状况

对商洛市不同功能区土壤重金属含量测定后，Cu、Pb、Zn、Cd和Hg 5种重金属含量如图2。以《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）二级标准进行污染程度评价，经检测，工业区采集的土样的pH值为7.5-8.0，其它功能区土样的pH值为6.5-7.5。商洛市不同功能区5种重金属的平均含量由高到低的排序为Zn＞Pb＞Cu＞Hg＞Cd，其中，Cd的含量为0.42-0.76 mg·kg-1，平均值为0.55 mg·kg-1，最高含量为最低含量的1.81倍，最高值出现在工业区；Hg的含量为0.32-0.79 mg·kg-1，平均值为0.58 mg·kg-1，最高含量为最低含量的2.47倍，最高值出现在工业区；Cu的含量为39.16-120.88mg·kg-1，平均值为59.31 mg·kg-1，最高含量为最低含量的3.09倍，最高值出现在工业区；Pb的含量在38.74-446.24 mg·kg-1，平均值为127.99 mg·kg-1，最高含量为最低含量的11.52倍，最高值出现在工业区；Zn的含量为86.27-313.49 mg·kg-1，平均值为155.08 mg·kg-1，最高含量为最低含量的3.63倍，最高值出现在工业区。从各污染源元素平均含量的功能区分布图来看（图2），土壤中Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的最高含量都出现在工业区，综上所述，工业区受重金属污染程度较高，主要是因为区内有矿产资源加工等企业排放工业三废；其次，工业区内有312国道及沪陕高速公路过境，汽车尾气排放也是污染的来源之一。

图2 不同功能区土壤重金属平均含量

3.2 土壤环境质量评价

从单因子污染指数（表5）和单因子指数法分级标准来看，Cu的污染指数最高值出现在工业区，指数为1.21，达到轻污染状态，商业区、文教区、公园及农业区中的Cu污染指数均低于1，表明商业区、文教区、公园及农业区中的Cu处于安全级别内，在各功能区中，Cu的单因子污染指数排列顺序为工业区＞商业区＞公园＞文教区＞农业区。Pb的污染指数最高值出现在工业区，指数为1.27，达到轻污染状态，商业区、文教区、公园、农业区中Pb的污染指数为0.13-0.21，表明这4个功能区中的Pb处于安全级别内，在所有功能区中，Pb的单因子污染指数从高到低为：工业区＞商业区＞文教区＞公园=农业区。工业区中重金属Zn在该功能区属于轻污染，商业区、文教区、公园、农业区中重金属Zn处于安全级内，在各功能区中，Zn的单因子污染指数排列顺序为工业区＞商业区＞文教区＞公园＞农业区。公园中Cd的单因子污染指数为1.15，由表5可知，重金属Cd在该功能区中属于轻污染，工业区、商业区、文教区和农业区中处于安全级内，但在各功能区中，Cd的单因子污染指数均超过了0.7，具有一定的污染风险，重金属Cd的单因子污染指数在各个功能区中由高到低依次为公园、农业区、工业区、商业区和文教区。在商业区和文教区中，重金属Hg属于轻污染，其余各功能区虽然没有被污染，但工业区和公园中Hg存在一定的污染风险，在各功能区中，Hg的单因子污染指数排列顺序为商业区＞文教区＞工业区＞公园＞农业区。

商洛市不同功能区土壤重金属元素的多因子综合污染指数为0.98，表明土壤重金属处于尚清洁状态。商业区和工业区的多因子综合污染指数分别为1.19和1.15，已经达到轻污染状态。文教区和公园的多因子综合污染指数分别为0.94和0.90，属于尚清洁状态。农业区中多因子综合污染指数为0.63，属于清洁状态。根据多因子综合污染指数表可知（表5），商洛市不同功能区土壤重金属综合污染指数由高到低为商业区＞工业区＞文教区＞公园＞农业区。

表5 商洛市不同功能区土壤重金属污染评价指数

4 结论与讨论

通过野外采样和室内实验检测分析，商洛市不同功能区5种重金属的平均含量由高到低的排序为Zn＞Pb＞Cu＞Hg＞Cd，说明Zn、Pb含量较高，而且都是出现在工业区。从单因子污染指数来看，商业区和文教区的土壤重金属污染以Hg为主，工业区中的土壤重金属污染主要是Cu、Pb和Zn，Cd是公园中土壤的主要污染物，而农业区土壤未被污染。在所有采样点的土壤中，单因子污染指数最大的是Hg，达到1.16，为轻污染，其次是Cd，为0.92，处于尚清洁状态，而Cu、Pb和Zn的单因子污染指数较低。商洛市不同功能区土壤重金属多因子综合污染指数为0.98，表明土壤重金属处于警戒水平。因此，要积极采取措施从生产源头及末端共同治理，减少工业三废等的排放。商业区和工业区的综合污染指数分别为1.19和1.15，处于轻污染状态，文教区和公园处于警戒水平，农业区处于清洁状态。说明人口密集、人类生产和生活活动比较频繁的区域更容易遭受土壤重金属污染。

通过分析，认为商洛市土壤中Hg和Cd的治理应当是重点。其中Hg在商业区中的含量最高，而Cd在公园中的含量最高，商业区人口密集，市内交通量大，公园紧邻主干道和国道，这两种污染物的主要来源是汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生大量含重金属的有害气体，通过沉降对土壤造成了一定的污染；其次是市区内燃煤产生粉煤灰造成了土壤重金属污染。因此，商洛市在今后的社会经济发展中，要在可持续发展的原则下，不断改进能源结构，推广使用清洁能源，减少煤炭的使用量；其次要鼓励民众尽量公交出行，减少汽车尾气的排放；再者，要在企事业单位中积极推行ISO14000国际环境管理体系认证，加强环境管理，提高民众的环保意识，减少土壤重金属污染物。

［1］余菲，肖玲，康苗苗，等.贵阳市中心城区土壤重金属污染现状及其评价［J］.城市环境与城市生态，2011，24（3）：5-8.

［2］易敏，容学军，邓冬梅.广西元宝山矿区周边农田土壤重金属富集特征及污染评价［J］.广西科技大学学报，2015，26（2）：93-98.

［3］张德刚，刘艳红，全舒舟.云南个旧锡矿山山地土壤及作物中重金属污染分析［J］.西南农业学报，2014，27（5）：2045-2049.

［4］樊霆，叶文玲，陈海燕，等.农田土壤重金属污染状况及修复技术研究［J］.生态环境学报，2013，22（10）：1727-1736.

［5］柳云龙，章立佳，韩晓非，等.上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价［J］.环境科学，2012，33（2）：599-605.

［6］张小敏，张秀英，钟太洋，等.中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究［J］.环境科学，2014，35（2）：692-699.

［7］韩平，工纪华，陆安祥，等.北京顺义区上壤重金属分布与环境质量评价［J］.农业环境科学学报，2012，31（1）：106-112.

［8］许佳.唐山曹妃甸地区不同功能区重金属污染评价［J］.科技视界，2014（30）：170-171.

［9］盛图，樊明涛.商洛茶叶和产地土壤重金属元素含量及分布特征研究［J］.天津农业科学，2013，19（12）：53-58.

［10］钱翌，赵世刚.青岛市不同生态功能区表层土壤重金属污染初步评价［J］.中国农学通报，2010，26（9）：352-356.

［11］国家质量技术监督局.土壤环境质量标准（GB15618-1995）［S］.北京：中国标准出版社，1996.

（责任编辑：李堆淑）

Pollution of Heavy Metals in the Soil of Different Function Areas in Shangluo

GAO Li-feng
（College of Urban，Rural Planning and Architectural Engineering，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）

At the different function areas of Shangluo City，heavy metal pollution in soil was evaluated with the single factor pollution index and comprehensive pollution index.From the single pollution index，the commercial，cultural and educational areas were mainly Hg-based.The industrial area was mainly Cu，Pb and Zn.The park area was mainly Cd，while heavy metal pollution in soil in agricultural area was lower than the stipulated pollution level.The result indicated that the comprehensive pollution index was 0.98，heavy metals in soil were still in a clean state，but it has already been on the alert level.

heavy metal pollution；urban soil；Shangluo

X53

A

1674-0033（2015）04-0063-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2015.04.017

2015-05-19

陕西省教育厅专项科研计划项目（12JK0652）

高利峰，男，陕西宝鸡人，硕士，讲师