長春市朝陽區綠地土壤重金屬污染分析

摘要：對長春市朝陽區一些重點功能區的綠地土壤重金屬污染狀況進行調查研究，在小區、學校、廣場、公園、街路設計１５個土壤樣區。對各樣點土壤的ｐＨ值、有機質含量、速效Ｎ、速效Ｐ、速效Ｋ以及重金屬元素Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ的含量進行了測定。采用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法來評價土壤重金屬污染程度。結果表明，樣區Ｃ１（南湖廣場）、Ｅ１（解放大路）、Ｅ２（開運街）的土壤重金屬Ｃｕ單項污染指數已受到輕污染，最大值已達到２．０３；其他樣區的各項污染因子為潛在污染；內梅羅綜合污染指數樣區土壤均受到輕度污染，說明重金屬污染主要來源大規模的企業，同時也說明非重大企業的重金屬污染也不可忽視。

關鍵詞：綠地土壤；重金屬；環境質量評價；長春市

中圖分類號：Ｘ８２５文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）12－2421-03

Heavy Metal Pollution in Green Space Soil of Chaoyang District， Changchun City

ＬＩＵ Ｇａｎｇ，ＪＩＮ Ｙａｎ－ｍｉｎｇ，ＨＵ Ｈａｏ

（Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅｓ ｉｎ Ｃｈａｏｙａｎｇ ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ ｃｉｔｙ， １５ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ， ｓｃｈｏｏｌｓ， ｓｑｕａｒｅｓ， ｐａｒｋｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｅｔ． Ａｎａｌｙｓｅｓ ｏn ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐＨ， ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ， ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ， ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ（Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ） ｉｎ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗas ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ａｔｏｍｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ． Ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ Ｎｅｍｅｒｏｗ ｍｕｌｔｉ－ｆａｃｔｏｒ ｉｎｄｅｘ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ． Ｃｕ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ａｒｅａ Ｃ１ （Ｎａｎｈｕ ｓｑｕａｒｅ）， Ｅ１ （Ｊｉｅｆａｎｇ ｒｏａｄ） ａｎｄ Ｅ２ （Ｋａｉｙｕｎ ｓｔｒｅｅｔ） ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｔｈｅｍ ｗｅｒｅ ２．０３， ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｅ ａｒｅａｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ Ｃｕ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ． Ａｌｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ａｒｅａｓ ｗｅｒｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ． Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ of Ｎｅｍｅｒｏｗ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ｓｏｉｌ ｉｎ ｓａｍｐｌｅ ａｒｅａｓ ｗａｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｐｏｌｌｕｔｅｄ． Ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ， ｔｈｅｎ ｓｏｍｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： green land ｓｏｉｌ； ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ； ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ；Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ ｃｉｔｙ

長春市是我國重要老工業基地之一，目前基本形成以交通運輸設備制造業為主體、門類比較齊全的工業體系。隨著社會的不斷進步，工業的發展和人口的增加，長春市土壤已受到一定程度的重金屬污染［１］。相關研究表明，交通運輸、工業排放、市政建設和大氣沉降等造成城市綠地土壤重金屬的污染越來越嚴重［２，３］。土壤中的重金屬不僅影響和改變城市土壤的生態功能，危害人體健康，而且制約了城市的可持續發展。

由于城市綠地土壤的研究報道較少，且多數是以較大范圍的城市和農村土壤相結合進行調查研究，而對城市中單獨一個區域還很少有人進行過系統的分類調查。為此，以長春市朝陽區綠地土壤按不同功能區特點進行分區，在功能分區典型的地點進行采樣，通過相關的試驗和分析，試圖了解不同的功能區土壤重金屬污染情況、污染特征、污染的空間分異性，為長春市的城市園林綠化和養護提供科學依據。

１材料與方法

１．１樣區的選擇

樣區設置在長春市朝陽區，按功能區劃分選擇有代表性的土壤，分別為Ａ．小區、Ｂ．學校、Ｃ．廣場、Ｄ．公園、Ｅ．街路，共采集了１５０個混合土樣，具體位置見圖１。

１．２土樣的采集、處理與分析

根據城市土壤特點，選擇代表性功能區進行采樣，在選定區域上以“Ｓ”形選擇９個點，在各點?。啊玻?ｃｍ土層土樣，在塑料薄膜上將各點土壤均勻混合，用四分法逐次棄去多余部分，最后將剩余的１ ｋｇ左右的平均樣品裝入樣袋，帶回實驗室。土壤樣品經風干、磨細過篩（１.00 ｍｍ、０．２５ ｍｍ土壤篩），用于測定土壤ｐＨ值（電位法）、有機質（重鉻酸鉀容量法——稀釋熱法：Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７－Ｈ２ＳＯ４）、土壤速效磷（Ｏｌｓｅｎ法：０．５ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＣＯ３，ｐＨ值８．５）、速效鉀（１ ｍｏｌ／Ｌ ＮＨ４ＯＡｃ，ｐＨ 值７．０）、土壤重金屬元素Ｃｕ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ的濃度（ＨＦ－ＨＣｌＯ４消煮法）［４］。

２結果與分析

２．１土樣理化性質和重金屬濃度

城市綠地土壤多為攪動的深層土、建筑垃圾土、回填土等，其土層變異性大，呈現巖性不連續特性，導致不同土層的有機質含量、ｐＨ值、容重及與其有關的孔隙度、含水量有顯著差異。城市土壤土層排列凌亂，許多土層之間沒有發生學上的聯系，多為沙石、垃圾和土所組成，有機質含量少［５］。土樣理化性質測定結果見表1，重金屬濃度比較見圖２。

從各土樣采集地點的功能區劃分來看，Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３號街路綠地土壤的ｐＨ值、容重較高；Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３號公園綠地土壤的孔隙度、含水量、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀相對較高，這與公園土壤所處的生態環境有一定的關系。

從各土樣采集地點的功能區劃分來看，Ｅ１、Ｅ２號街路的Ｃｕ、Ｃｄ重金屬含量都較高，Ａ１、Ａ２號居住小區的土壤含Ｚｎ量較高，Ｃ１、Ｃ２號交通要塞的土壤含Ｐｂ量較高。

2.2評價方法

土壤污染評價是土壤環境質量現狀評價的核心部分，主要包括單項（單因子）污染評價和多項（多因子）污染綜合評價［６］。

２．２．１單項污染分級指數法污染分級標準參考吉林省地質調查院《東北平原長春經濟區區域環境地球化學調查與評價》項目報告，以測區土壤地球化學背景為基礎，借鑒國家土壤環境質量標準，確定污染分級標準。以測區背景上限為重金屬元素累積起始值（Ｘａ），國家土壤環境質量標準的二類標準作為污染起始值（Ｘｃ），土壤環境質量標準的三類標準作為重污染起始值（Ｘｐ）（表2）。

污染分級指數是指某一污染物影響下的環境污染指數，可以反映出各污染物的污染程度。根據公式（１）計算出的單項污染分級指數，對單項污染程度進行分級。

Ｃｉ≤Ｘａ時，Ｐｉ＝Ｃｉ／Ｘａ

Ｘａ＜Ｃｉ≤Ｘｃ時，Ｐｉ＝１＋（Ｃｉ－Ｘａ）／（Ｘｃ－Ｘａ）

Ｘｃ＜Ｃｉ≤Ｘｐ時，Ｐｉ＝２＋（Ｃｉ－Ｘｃ）／（Ｘｐ－Ｘｃ）（１）

Ｃｉ≥Ｘｐ時，Ｐｉ＝３＋（Ｃｉ－Ｘｐ）／（Ｘｐ－Ｘｃ）

式中，Ｐｉ為污染分級指數，Ｃｉ為土壤中污染物ｉ的實測濃度值，Ｘａ為累積起始值，Ｘｃ為污染起始值，Ｘｐ為重污染起始值。土壤單項污染指數評價標準見表3。

２．２．２內梅羅綜合污染指數法單項污染分級指數法評價長春市土壤重金屬污染狀況，只能分別了解每種重金屬在長春市表層土壤的污染狀況。內梅羅綜合指數法評價長春市土壤重金屬污染狀況則可以了解這4種重金屬在長春市表層土壤的綜合污染狀況。

為了突出環境要素中濃度最大的污染物對環境質量的影響，采用內梅羅綜合污染指數法對研究區土壤重金屬污染進行綜合評價［6，7］，計算公式為：

Ｐ綜＝［（Ｐｉｍａｘ２＋Ｐｉａｖｅ２）／２］１／２ （２）

式中，Ｐ綜為內梅羅綜合污染指數，Ｐｉ為單項污染分級指數，計算公式見公式（１），Ｐｉｍａｘ為所有元素污染指數最大值，Ｐｉａｖｅ為所有元素污染指數平均值。內梅羅綜合污染指數反映了各種污染物對土壤的作用，同時突出了高濃度污染物對土壤環境質量的影響，可按內梅羅綜合污染指數劃定污染等級，其中土壤污染評價標準見表4。

２．３土壤重金屬污染評價

評價方法采用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法。內梅羅綜合污染指數全面反映了各污染物對土壤污染的不同程度，同時又突出高濃度對土壤環境質量的影響，因此用來評定和劃分土壤質量等級更為客觀。評價結果見表5。從表5中的單項污染分級指數可以看出，樣區Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３的土壤Ｃｄ質量等級為清潔，樣區Ｃ１、Ｅ１、Ｅ２的土壤已受到Ｃｕ的輕污染；其他樣點的各項污染因子為潛在污染。從各樣區綜合污染指數可知，土壤均受到輕度污染，這是由于樣區周圍沒有較大規模的重金屬污染企業，而其他污染源的污染也應得到足夠重視，如汽車尾氣中的Ｐｂ、居民生活垃圾中的Ｚｎ等。Ｅ１、Ｅ２的綠地土壤如果不進行適當的養護管理，慢慢也會變成重度污染。

對各功能區重金屬單項污染平均值進行比較，Ｃｕ單項污染的大小順序為小區＜學校＜公園＜廣場＜街路；Ｚｎ單項污染的大小順序為學校＜廣場＜街路＜公園＜小區；Ｐｂ單項污染的大小順序為小區＜學校＜公園＜廣場＜街路；Ｃｄ單項污染的大小順序為學校＜小區＜公園＜廣場＜街路；各功能區重金屬平均值綜合污染進行比較，其大小為學校＜小區＜公園＜廣場＜街路。

３結論與討論

１）長春市朝陽區表層土壤中各重金屬元素含量變化范圍較大，表明城市表層土壤中重金屬元素已在一定程度上受到人為源輸入的影響，但與其他開發歷史較長的城市相比，長春市城區表層土壤中重金屬元素含量總體上較低。

２）分析結果表明，長春市城區表層土壤中不同重金屬來源存在著差異，其中Ｃｕ、Ｐｂ和Ｚｎ主要來自交通污染；而工業污染和居民生活污染也不容忽視，Ｃｄ主要來源于工業源及化肥施用。

３）試驗選取具有代表性樣區，其結果反映朝陽區目前總體的重金屬污染的現狀，但還需對多種樣品（如土壤樣品、大氣干濕沉降樣品、水樣品、植物樣品、有機樣品等）進行綜合分析研究，想要更加準確地反映該區的土壤質量，需要更進一步的詳細調查。因此，在進行重金屬源解析時應該結合各元素含量的空間分布特征及其周圍環境狀況進行更加詳細的研究。

參考文獻：

［１］ 郭平，謝忠雷，李軍，等．長春市土壤重金屬污染特征及其潛在生態風險評價［Ｊ］．地理科學，２００５，２５（１）：１０８－１１２．

［２］ ＨＡＲＲＩＳＯＮ Ｒ Ｍ， ＬＡＸＥＮ Ｄ Ｐ Ｈ， ＷＩＬＳＯＮ Ｓ Ｊ． Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｅａｄ， ｃａｄｍｉｕｍ， ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｉｎ ｓｔｒｅｅｔ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｒｏａｄｓｉｄｅ ｓｏｉｌ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９８１，１５：１３７８－１３８３．

［３］ ＴＨＯＲＮＴＯＮ Ｉ． Ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌｓ ｉｎ ｕｒｂａｎ ａｒｅａｓ［Ａ］． ＢＵＬＬＯＣＫ Ｐ， ＧＲＥＧＯＲＹ Ｐ Ｊ． Ｓｏｉｌｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｒｂａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｃ］．Ｈｏｂｏｋｅｎ， ＮＪ： Ｗｉｌｅｙ－Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ， １９９１． ４７－７５．

［４］ 魯如坤．土壤農業化學分析方法［Ｍ］．北京：中國農業科學技術出版社，１９９９．１４７－２１１．

［５］ 王煥華．南京市不同功能城區表土重金屬污染特點與微生物活性的研究［Ｄ］．南京：南京農業大學，２００４．

［６］ 中國標準出版社第二編輯室．中國環境保護標準匯編［Ｍ］．北京：中國標準出版社，２０００．９６－９８．

［7］ 徐燕，李淑芹， 郭書海， 等． 土壤重金屬污染評價方法的比較［Ｊ］．安徽農業科學，２００８，３６（１１）：４６１５－４６１７．

［8］ 李其林，黃峋，駱東奇．重慶市農作物基地土壤中重金屬及污染特征［Ｊ］．土壤與環境，２０００，９（４）：２７０－２７３．

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文