東莞市寮步鎮各功能區土壤重金屬含量測定與分析

胡靜姝

(東莞理工學院城市學院，廣東東莞523106)

隨著工農業的迅速發展，土壤的污染問題越來越突出。土壤重金屬污染物主要有鉻(Cr)、鉛(Pb)、銅(Cu)等。它們在土壤中不能被生物降解，卻能通過食物鏈和直接接觸等途徑進入人體產生中毒現象，危害人體健康［1］。東莞市是珠江三角洲經濟區鄉鎮企業最發達、城鎮化水平最高和人口密度最大、流動人口最多的地區之一。筆者以東莞市寮步鎮為例，研究不同土地類型功能區土壤中的重金屬含量情況，并且進行污染評價，以期為改善東莞市土壤環境提供參考依據。

1 材料與方法

1．1 研究區域和采樣地點 東莞寮步鎮范圍內土壤樣本的取樣地點見圖1。18份樣本分別來自于居民區(寮步星城國際小區、新城院生活區、井巷村居民區、藥勒村民居、香市生活區)，農用地(新籃球館附近農地、井巷村農地、浮竹山村農地、小坑村農地)，工業區(坑口工業區、雪花啤酒廠、彩怡工業區、百業工業園)，公園區(佛靈湖公園、小坑村公園、同沙水庫、彩怡廣場、寮步市民廣場)四類土地類型功能區。

1．2 樣本采集與處理 在預先確定的18個樣本區內，根據地形、樣點數量和地力均勻程度布置采樣點。在采集樣品均勻混合后，要求對樣品及時進行風干，然后把風干后的土壤樣本置于烘箱內烘干。取烘干后土樣100～200 g，放在研缽內研磨，放在有蓋底的18號篩(孔徑1 mm)中，使之通過1 mm篩子，將留在篩上的土塊再倒在研缽重新碾碎，如此反復多次，直到大部分通過為止［2］。最后，將樣品裝入廣口瓶后，貼上標簽，記明土樣號碼、土類名稱、采樣地點、深度、日期、孔徑、采集人等。瓶內的樣品應保存在樣品架上，盡量避免日光、高溫、潮濕或酸堿氣體等的影響，否則影響分析結果的準確性［3］。

1．3 試驗設備及試驗原理 在樣本預處理以后，使用島津AA－6300C火焰原子吸收分光光度計測定土壤樣品中的Cu、Pb元素，使用722N分光光度計測定Cr元素。

采用鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸全分解的方法，徹底破壞土壤的礦物晶格，使試樣中的待測元素全部進入試液中，然后使用火焰原子吸收光譜儀測定土壤試樣中Cu的吸光度［4］。將土壤、底質樣品經過硫酸、磷酸消解，使鉻化合物變成可溶性;再經過離心或過濾分離后，加入稍微過量的高錳酸鉀將三價鉻氧化成六價鉻;過剩的高錳酸鉀用疊氮化鈉分解去除;在酸性條件下六價鉻與二苯碳酰二肼反應生成紫紅色化合物，再放入分光光度計中，于波長540 nm處測定Cr吸光度［5］。將土壤試樣用硝酸一氫氟酸一高氯酸或鹽酸一硝酸一氫氟酸一高氯酸分解，再使用火焰原子吸收光譜儀，確定土壤試樣中Pb的吸光度。

1．4 樣品的測定 土壤樣品中Cu、Cr的含量W(mg/kg)按下式計算。

式中，c為試液的吸光度減去空白溶液的吸光度，然后在校準曲線上查的Cu、Cr的含量，mg/L;V為試液定容的體積，ml;m為稱取試樣質量，g;f為試樣中水分的含量，%。

土壤品中Pb含量按下式計算

式中，c為從校準曲線上查得Pb的含量，μg/L;V為 試樣定容體積，ml;m為稱取試樣的質量，g。

1．5 土壤重金屬污染評價標準與方法 土壤污染評價標準以東莞市土壤重金屬環境背景值為參照標準(表1)。

表1 東莞市0～20 cm土壤環境中Cu、Cr、Pb含量的背景值mg/kg

表2 樣品的吸光度

采用單因子指數法，進行評價。該法是目前土壤重金屬污染評價普遍采用的方法［6］，其表達式為:

式中，Pi為土壤中i類污染物的污染指數;Ci為土壤中i類污染物實測濃度;Si為土壤中i類污染物的評價標準值。對計算所得的污染指數進行土壤質量分級，即非污染、輕度污染、中度污染、重度污染指數范圍分別為 Pi≤1、1＜Pi≤2、2＜Pi≤3、Pi＞3。

2 結果與分析

2．1 土壤重金屬污染評價 樣品的吸光度見表2。各取樣點樣品重金屬含量見表3。運用單因子評價法，進行評價。從表4可以看出，以東莞市土壤背景值為評價指標，在四功能區中Cr含量基本不超標，只有工業區為輕度污染。另外，Cu的污染較嚴重，居民區和農田區中都達到中度污染，在工業區中更是達到背景值的3．985倍，屬重度污染。至于Pb的含量，在不同功能區中差別較大，在居民區和工業區中含量分別達背景值的3．169 0倍和6．089 8倍，污染較嚴重。

表3 各取樣點樣品重金屬含量 mg/kg

由于研究對象均為東莞的土壤環境，選取東莞土壤背景值作為評價標準更具有參考價值。從圖2可以看出，寮步鎮各功能區土壤普遍受Cu的污染，污染程度大小順序為工業區＞居民區＞農田區＞公園區。另外，居民區和工業區受Pb的污染尤為嚴重，已達嚴重污染程度。所測土壤中Cr含量基本與背景值持平。另外，工業區的三類重金屬污染較其他功能區都要嚴重。

表4 以東莞市土壤背景值為評價標準的單因子污染指數

2．2 不同功能區土壤重金屬含量差異的原因分析

2．2．1 成土母質本身。不同的母質、成土過程所形成的土壤所含有的重金屬量差異很大。此外，人類工農業生產活動也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染［7］。

2．2．2 大氣中重金屬沉降。大氣中的重金屬主要來源于工業生產、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側。大氣中的大多數重金屬是經自然沉降和雨淋沉降進入土壤的。

2．2．3 公路、鐵路兩側土壤中的重金屬污染。以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒以及汽車輪胎磨損產生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側重金屬污染強度逐漸減弱。隨著時間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。

2．2．4 經自然沉降和雨淋沉降進入土壤的重金屬污染。主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周、兩側擴散;由城市—郊區—農區，隨著距城市的距離加大而降低，特別是城市的郊區污染較嚴重。此外，還與城市的人口密度、城市土地利用率、機動車密度呈正相關;重工業越發達，污染相對越嚴重［8］。

2．2．5 農藥、化肥和塑料薄膜使用。施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農藥和不合理地施用化肥都可以導致土壤中重金屬的污染。一般，過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中As和Cd污染嚴重。

2．2．6 污水灌溉。污水灌溉一般指使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業污水和工業廢水。由于城市工業化的迅速發展，大量的工業廢水涌入河道，使得城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業區土壤污染嚴重，遠離污染源頭和城市工業區土壤幾乎不污染。近年來，污水灌溉已成為農業灌溉用水的重要組成部分。

2．2．7 污泥施肥。污泥中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等營養元素，但也含有重金屬。隨著大量的市政污泥進入農田，農田中的重金屬的含量不斷增高。污泥施肥可導致土壤中 Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 含量的增加，且污泥施用越多，污染就越嚴重［9］。

2．3 寮步鎮不同土地類型功能區內土壤重金屬含量 由圖3可知，工業區內土壤Cu、Cr、Pb均高于其他功能區。分析原因可能有兩個方面，其一可能是工業區內工業生產的大量含重金屬的有害氣體和粉塵經自然沉降和雨淋沉降進入土壤而造成的土壤重金屬污染;另一方面可能是大型工業運輸車輛常進出工業區，尾氣的排放也可能是造成土壤中3種金屬元素含量較高的原因。而居民區中Cu、Pb含量偏高的原因可能是樣本大多取自小區綠化帶，而經詢問小區的綠化工作人員，得知這可能是由采用污泥的施肥而致。

3 結論與討論

東莞市寮步鎮各土地類型功能區內土壤中的Cu和Pb均有不同程度的積累。18個樣品中Cu、Cr、Pb的平均值分別為129．00、89．78、127．26 mg/kg。采用單因子污染指數法評價土壤重金屬的污染程度，以東莞市土壤背景值為評價標準，除Cr元素外，各功能區都不同程度地受到Cu、Pb的污染，尤其是居民區和工業區的Pb與及工業區的Cu都已達到嚴重污染的程度。人類的生產生活、交通運輸和農業活動對土壤重金屬的積累都有一定程度的貢獻，尤其是工業生產造成的污染最為嚴重。

我國目前尚沒有制定出城市土壤重金屬健康評價標準，今后應結合人體健康評估和土地利用方式而制定相應的法規和標準。就東莞市寮步鎮而言，部分區域重金屬污染嚴重。這就給人們生活埋下一種隱患。因此，政府相關部門應對此引起重視，制定監測土壤重金屬機制，采取措施預防危害的發生。

［1］馬瑾，潘根興，萬洪富，等．珠三角典型區域土壤重金屬污染探查研究［J］．土壤通報，2004，35(5):636 －638．

［2］蔡立梅，馬瑾，周永章，等．東莞市農田土壤和蔬菜重金屬的含量特征分析［J］．地理學報，2008，63(9):994 －1003．

［3］李敏，林玉鎖．城市環境鉛污染及其對人體健康的影響［J］．環境監測管理與技術，2006(5):6 －9．

［4］中國環境監測總站．土壤質量總銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17138 －1997［S］．國家環境保護總局，1997．

［5］中國環境監測總站．土壤質量總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17137 －1997［S］．國家環境保護總局，1997．

［6］陳懷滿．環境土壤學［M］．北京:科學出版社，2006．

［7］孔德坤，李春景，王永潔，等．扎龍濕地土壤中重金屬鉻的對比分析［J］．延邊大學農學學報，2013(1):61－65．

［8］張乃明，段永蕙，毛昆明．土壤環境保護［M］．北京:中國農業科學技術出版社，2002．

［9］陳玉娟，溫琰茂，柴世偉．珠江三角洲農田土壤重金屬含量特征研究［J］．環境科學研究，2005，18(3):75 －77．