成都市文家場土壤重金屬污染分析

尤立 李曜 胡春明

摘要基于對文家場環(huán)境概況的調(diào)查，選擇GB 15618—1995國家標(biāo)準(zhǔn)評價方法、模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法、單因子指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)方法對文家場土壤重金屬污染狀況進(jìn)行了綜合評價，同時對植物與土壤中重金屬含量的相關(guān)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，文家場土壤Cd、Zn污染嚴(yán)重，Hg污染較為嚴(yán)重，土壤中Fe的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國土壤元素背景值，屬于嚴(yán)重污染，Mn、Cu、Pb、As污染較輕。總體上文家場土壤重金屬污染屬于嚴(yán)重污染級別。

關(guān)鍵詞土壤及植物；重金屬；相關(guān)性；植物修復(fù)；文家場

中圖分類號S157文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）31-0065-05

AbstractBased on the text of the survey farms， environmental profile， choosing the GB 15618-1995 national standard assessment method， fuzzy comprehensive evaluation method， the single factor index and the integrated pollution index method Nemero home field to evaluate the home field soil heavy metal pollution. At the same time， the correlation between plant and soil heavy metal content was analyzed. The results showed that Wenjiachang soil Cd， Zn pollution was serious， Hg pollution was more serious in the Fe content of the soil much more than Background Values of Chinese Soil， also belongs to serious pollution， Mn， Cu， Pb， As was light pollution， The pollution of Mn， Cu， Pb and As is lighter.The pollution of heavy metals in soil was serious.

Key wordsSoil and plants；Heavy metals；Correlation；Phytoremediation；Wenjiachang

全世界平均每年排放Hg約1.5萬t，Pb 500萬t，Cu 340萬t，Ni 100萬t[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國受污染的耕地約1 000萬hm2，污水灌溉污染耕地216.7萬hm2，固體廢棄物堆存占地和毀田13.3萬hm2，3項(xiàng)合計(jì)約占全國耕地總面積的10%以上[2]。

土壤作為人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，不僅是因?yàn)樗哂猩a(chǎn)綠色植物的功能，同時它還是各種污染物天然凈化的場所，土壤重金屬污染程度直接影響著人類的健康和生存環(huán)境質(zhì)量。筆者通過對特定區(qū)域的土壤所含重金屬進(jìn)行定量分析，評價土壤受重金屬污染的程度，以期為成都市土壤重金屬治理與修復(fù)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究地概況

成都是我國西南部開發(fā)較早的地區(qū)，是西南部政治經(jīng)濟(jì)中心、交通要道、教育重鎮(zhèn)，長期以來的人類活動對這片富饒的土地所產(chǎn)生的環(huán)境影響不容小覷，尤其是工業(yè)“三廢”的排放，農(nóng)業(yè)廢物的污染和不完善的環(huán)境管理制度，使環(huán)境污染愈加嚴(yán)重，特別是重金屬污染風(fēng)險逐年加大。文家場華嚴(yán)村處于青羊區(qū)與溫江區(qū)交界處（圖1），在青羊區(qū)的管轄范圍中，數(shù)年前這里曾以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，大部分土地使用為農(nóng)業(yè)用地，2007年成都市全國統(tǒng)籌城鄉(xiāng)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)獲國務(wù)院正式批準(zhǔn)，成為繼上海浦東新區(qū)和天津海濱新區(qū)后又一個國家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)[3-4]。文家場占地133.33 hm2，交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，逐步形成了以電子、機(jī)械、冶金工業(yè)為主體，多種行業(yè)并存，門類較齊全的工業(yè)區(qū)。在此工業(yè)區(qū)，除了正規(guī)企業(yè)、工廠外，還有許多中小型的非正規(guī)工廠，這些工廠對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，如門窗廠、食品加工廠、金屬輔劑廠、瀝青燃料廠、商品混凝土廠[5]。

1.2采樣點(diǎn)設(shè)置

文家場華嚴(yán)村集中分布了若干中小型企業(yè)、工廠，其對環(huán)境污染物尤其是重金屬含量的貢獻(xiàn)比較直接，在其中部分工廠門前布設(shè)采樣單元，以反映該工廠對土壤、植物中重金屬含量的直接影響，這些采樣單元間隔較遠(yuǎn)，保證了樣品的代表性，使樣品能較為全面地反映文家場土壤重金屬污染情況。與此同時，在以華嚴(yán)村為中心的8個方向無明顯工業(yè)企業(yè)污染源的地段分別布設(shè)采樣單元，目的是為了反映風(fēng)向?qū)χ亟饘僭谕寥馈⒅参镏蟹植伎赡茉斐傻挠绊懀瑫r也可作為華嚴(yán)村土壤、植物樣品的對照。采樣點(diǎn)如圖2所示。

1.3樣品采集

在文家場共選取14個土壤采樣單元，在成都理工大學(xué)周邊選取4個土壤采樣單元，經(jīng)過多點(diǎn)混合，得到36個樣品，文家場江安河1份水樣，共37個樣品，分別進(jìn)行錳、鐵、銅、鉛、鎘、鋅、汞和砷8種重金屬的定量測定，共得到293個數(shù)據(jù)，其中有11個數(shù)據(jù)未檢出，實(shí)際得到282個有效數(shù)據(jù)。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，F(xiàn)e含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國土壤元素背景值，F(xiàn)e污染嚴(yán)重，Mn略低于中國土壤元素背景值，Mn污染較輕。

1.4土壤及植物重金屬污染評價方法

1.4.1模糊數(shù)學(xué)綜合評價模型。

土壤圈是一個極其開放的系統(tǒng)，與外部圈層進(jìn)行著廣泛的物質(zhì)交換、能量流動以及信息傳遞，土壤中某一污染因子超標(biāo)，其原因是極為復(fù)雜的，城郊結(jié)合部的土壤污染源更加復(fù)雜，受人的影響更加明顯。對于土壤及植物的重金屬評價，有時則需要用模糊的語言來描述，模糊數(shù)學(xué)本身就是一種研究和處理模糊性現(xiàn)象的一種理論和方法。在評價環(huán)境質(zhì)量時，未污染、污染較重、污染嚴(yán)重等很難找出一個明確的界限，是一些模糊的概念，而模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法能夠克服評價過程中模糊的概念，提高分析方法的靈敏度，使評價結(jié)果與實(shí)際環(huán)境的污染情況能夠較好地吻合，因此模糊綜合評價是對受多種因素影響的事物做出全面評價的一種有效的多因素決策方法，其特點(diǎn)是評價結(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示。

1.4.1.3建立權(quán)重向量B。

由于各單項(xiàng)評價指標(biāo)對某一環(huán)境綜合體的貢獻(xiàn)存在差異，因此，對各單項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)予以一定的權(quán)系數(shù)。采用土壤環(huán)境中重金屬污染因子的實(shí)際測量濃度與其相應(yīng)的分級標(biāo)準(zhǔn)的比值來計(jì)算權(quán)重[6]。

計(jì)算權(quán)系數(shù)公式：wi=ciSi

式中，ci第i種指標(biāo)實(shí)測濃度；Si為標(biāo)準(zhǔn)值，Si=S1+S2+S3+S4+S55。

為了進(jìn)行模糊運(yùn)算，各單項(xiàng)權(quán)系數(shù)值還必須歸一化：

wi=ciSini=1ciSi

2結(jié)果與分析

2.1利用國標(biāo)評價

表1中1級標(biāo)準(zhǔn)為保護(hù)區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值；2級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值；3級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)及植物正常生長的土壤臨界值。

文家場大部分土壤作為農(nóng)業(yè)用地，土地類型為農(nóng)田或旱地，土壤pH為6.5～7.5，土地種植農(nóng)作物或綠化植物，該地人口較為密集，評價目的為維護(hù)人體健康，故采用2級標(biāo)準(zhǔn)。將土壤重金屬測定數(shù)據(jù)與表1土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較后得到表2中數(shù)據(jù)。

GB 15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中暫無對Fe和Mn的含量限值，故暫不對Fe和Mn的污染狀況進(jìn)行評價。從上述評價中，可以看到文家場土壤重金屬污染中Cd和Zn嚴(yán)重超標(biāo)，Cu、Pb、As基本不超標(biāo)，Hg有小部分采樣點(diǎn)含量超標(biāo)。

3結(jié)論

（1）該研究結(jié)果表明，文家場土壤Cd、Zn污染嚴(yán)重，Hg污染較為嚴(yán)重，土壤中Fe含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國土壤元素背景值，也屬于嚴(yán)重污染，Mn、Cu、Pb、As污染較輕，但總體上文家場土壤重金屬污染屬于嚴(yán)重污染級別。

（2）該研究運(yùn)用GB 15618—1995國家標(biāo)準(zhǔn)、模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法、單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)綜合評價方法進(jìn)行評價，各種方法所得結(jié)果具有高度一致性，說明以上方法均可有效地進(jìn)行土壤重金屬污染評價，但各具特點(diǎn)，功能也各異，在今后的土壤環(huán)境評價過程中應(yīng)綜合使用。

（3）文家場土壤重金屬嚴(yán)重污染的原因可能是當(dāng)?shù)孛芗植嫉闹行⌒推笫聵I(yè)單位排放廢水、廢氣、固體廢棄物的堆放以及長期從事農(nóng)業(yè)活動。

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