峨眉河流域土壤重金屬元素污染評價

劉凡 徐婷 袁亞林 梁馨葦

摘要? 應用原子熒光分光光度法和原子吸收分光光度法測定重金屬As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr在峨眉河流域土壤中的分布情況，根據單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法，并結合國家土壤環境質量標準GB 15618—2018進行分析和評價峨眉河流域土壤的重金屬污染程度。結果表明，As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量分別為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。變異系數顯示Cu和Pb的分布最不均勻，受人類活動影響較為強烈；而土壤中Cu、Zn含量普遍超標，按單因子污染指數污染程度依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As＞Ni。

關鍵詞? 土壤；重金屬；污染評價；峨眉河流域

中圖分類號? X53? 文獻標識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）01-0036-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.009

開放科學（資源服務）標識碼（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

作者簡介? 劉凡（1964—），男，四川成都人，高級實驗師，從事光譜分析研究。

收稿日期? 2023-01-06

土壤是人類生活、農業生產和動植物生存所必需的物質基礎，也是涉及公共食品安全與生態環境安全的重要保障。砷、汞、鎘等重金屬是具有強烈的生物毒性的一類污染物，對環境產生嚴重的危害［1］。土壤中的重金屬可以在植物或動物體中富集，然后通過食物鏈進入人類身體，對人類健康構成威脅［2-4］。曾慶慶等［5-9］以貴州省某縣、重慶北部地區、華北地區等區域為研究對象，采樣并分析了上述地區的土壤重金屬As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量，探討了重金屬污染特征和生態風險，提出了防范生態風險的評價機制與建議，因此加強對土壤中重金屬污染的研究具有緊迫性和重要性。

峨眉河是大渡河在樂山市境內的一條重要支流，全長61.5 km，流域面積484 km2，流域內有工業取水口9個，灌溉取水口7個，自來水取水口3個，是工農業和城市用水的重要水源地。峨眉河流域建設也是繼“峨眉山-樂山大佛世界文化遺產”之后，又一個集田園觀光、生態旅游、農業生產于一體，人與自然達到高度融合的利民項目，因此關注污染問題，保護青山綠水，建設綠色走廊，對流域內的環境調查具有現實和實際意義。以峨眉河流域內土壤樣本實地采集，測定樣本的重金屬含量，計算其污染指數并結合國家土壤環境質量標準GB 15618—2018［10］，對峨眉河流域土壤的重金屬污染狀況進行分析和評價，為峨眉河流域農田土壤的可持續發展和農田的生態系統維護提供參考依據。

1? 材料與方法

1.1? 儀器與試劑? 原子熒光光譜儀［AF-630A，北京北分瑞利分析儀器（集團）有限責任公司］；原子吸收分光光度計（A3AFG-00，北京普析通用儀器有限責任公司）；微波化學反應儀（COOLPEX，上海屹堯儀器科技發展有限公司）。硝酸、鹽酸、氫氟酸（優級純，成都市科龍化工試劑廠）；砷、汞標準貯備液（國家標準物質中心）；分別取銅、鋅、鎳、鉛、鎘（高純金屬，天津豐越化學品有限公司）加優級純的硝酸溶解，配制1.00 mg/mL的儲備液，取高純重鉻酸鉀配制含鉻1.00 mg/mL的儲備液。

1.2? 土壤樣品采集

采集峨眉河流域地表面下約20 cm的農田土樣。按NY/T 1121.1—2006［11］的標準進行風干、粉碎、縮分和過篩，制得土樣于樣品管中備用。

1.3? 樣品制備與測定? 稱取土樣0.2 g（準確到0.000 1 g）于聚四氟乙烯罐中，并在罐中加入硝酸6.0 mL、鹽酸2.0 mL和氫氟酸2.0 mL，以微波消解儀進行樣品消解。消解后的溶液按GB/T 22105—2008［12］測定砷（As）、汞（Hg）；按HJ 491—2019［13］測定銅（Cu）、鋅（Zn）、鎳（Ni）和鉻（Cr）；按GB/T 17141—1997［14］測定鉛（Pb）、鎘（Cd）。

1.4? 土壤重金屬污染評價

1.4.1? 重金屬污染評價標準。按國家土壤環境質量標準GB 15618—2018［10］，該標準對土壤重金屬污染物的最高允許濃度指標值及相應的監測方法作出規定，土壤環境質量標準限量值（二級）：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? 重金屬污染評價方法。

1.4.2.1? 單因子污染指數法。

單因子污染指數法（Pi）是實測值（Ci，mg/kg）與標準允許臨界值（Si，mg/kg）的比值，并以比值來衡量和評價重金屬元素污染程度的方法［15］，即：

Pi=CiSi（1）

如果Pi≤1，則土壤無污染；1<Pi≤2，土壤輕度污染；2<Pi≤3，土壤中度污染；Pi>3，土壤重度污染。

1.4.2.2? 內梅羅綜合污染指數法。內梅羅綜合污染指數法是全面評價一個區域土壤重金屬污染程度的一種方法，兼顧單因子污染指數法的平均值與最高值，并突出較重污染物權重［9］，計算公式如下：

P綜合=P2imax+P2iave2（2）

式中：P綜合為內梅羅綜合污染指數；Piave為單因子污染指數的平均數；Pimax為所有待評價元素單因子污染指數的最大值。內梅羅綜合污染指數法的土壤污染等級劃分如表1所示。

2? 結果與分析

2.1? 土壤重金屬含量

對峨眉河流域上游16個點、中游25個點、下游16個點，共57個采樣點的土壤重金屬含量進行分析，統計結果如表2所示。從表2可以看出，峨眉嵋河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr這8種重金屬含量分別為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種金屬的變異系數分別為0.00～0.95、0.11～1.18、0.00～0.74，其中Cu、Pb、Cr的變異系數相對較大，這種變異現象說明采樣點的金屬含量受人為因素影響顯著，整個流域中Ni、Hg和As這3種金屬的變異系數都普遍很小。以國家土壤環境質量標準（二級）臨界值來看，峨眉河的整個流域As、Ni、Pb都沒有超標；Hg、Cd有少量超標，超標率分別是3.51%和8.77%；Cu、Zn、Cr超標率分別為85.96%、100.00%、29.82%。

2.2? 土壤重金屬污染評價

按單因子污染指數大小排序，8種金屬依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，其中Zn、Cu的Pi>1的樣本數分別為57和49個，皆為輕度污染到中度污染，個別樣本達到了重度污染的程度；其余6個金屬元素（As、Hg、Ni、Pb、Cd、Cr）的57個樣本的單因子污染指數Pi≤1的樣本數為50～57個，無污染率皆大于85%。

內梅羅綜合污染指數（P綜合）

計算結果顯示，峨眉河流域57個采樣樣品中，內梅羅綜合污染指數最小值0.96、最大值5.52、平均值1.92，0.7<P綜合≤1.0的點位有9個，這些點位處于警戒水平，占總樣本數的15.79%；1.0<P綜合≤2.0的點位有28個，屬于輕度污染，占總樣本數的49.12%；2.0<P綜合≤3.0的點位有16個，屬于中度污染，占總樣本數的28.07%；其余4個為重度污染，占總樣本數的7.02%。

按照區域劃分，峨眉河上游、中游、下游的內梅羅綜合污染指數

分別為1.73、1.66、2.13，其上游、中游的土樣處于輕度污染狀態，下游的土樣處于中度污染狀態，這主要是下游的工農業企業分布較多，大氣、水、養殖業的污染侵蝕，使得下游的土壤受到重金屬的污染。

3? 結論

（1）峨眉河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr這8種重金屬含量分別是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，該研究范圍的土壤中Cu、Zn含量超標較多。

（2）

單因子污染指數污染程度依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，除了Zn和Cu為中等污染外，其余6個金屬均為無污染。

（3）內梅羅綜合污染指數評價結果顯示，綜合污染程度依次為峨眉河下游＞峨眉河上游＞峨眉河中游，峨眉河流域49.12%的土樣處于輕度污染狀態，28.07%的土樣處于中度污染狀態。

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