洽川濕地土壤重金屬污染分析

葉玉超+任力+胥曉麗+等

摘要：對黃河洽川濕地進行樣品采集，采用國標法消化，測定了濕地土壤中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和 Mn的含量，利用單因子污染指數、均方根綜合污染指數和地積累污染指數法評價土壤重金屬的污染程度。結果表明，洽川濕地采樣范圍重金屬總體污染情況比較嚴重，污染主要來自重金屬Cd，其他重金屬造成的影響相對較小。

關鍵詞：洽川；黃河濕地；土壤；重金屬；污染

中圖分類號： X53文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）06-0339-03

收稿日期：2013-08-30

基金項目：陜西省自然科學基金（編號：2013JQ2021）；國家大學生創新計劃（編號：201210723003）；渭南師范學院科研基金（編號：13YKP007）。

作者簡介：葉玉超（1993—），男，本科生。

通信作者：李吉鋒（1977—），男，山東青島人，碩士，副教授，主要從事環境分析。E-mail：ustc1@163.com。黃河洽川濕地位于陜西省合陽縣城東23 km處的洽川鎮黃河二級臺地上，東臨黃河、西依青山，土地肥沃，氣候濕潤，水源充足，物產豐富，素有“小江南”之美稱。濕地面積 165 km2，內有黃河流域最大的蘆葦蕩（0.667萬hm2）和最大的濕地保護區（1萬hm2），百余種國家一、二級保護動物在此棲息。常見植物群落有蘆葦、堿蓬、水蓼、柳等天然植物群落，亦有少量人工栽培的楊柳等樹木。《詩經》中著名的“關關雎鳩，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑。”便出自于此。洽川濕地內豐富的植物群落和沼澤堆積物具有很大的吸附能力，污水或含重金屬的工業廢水進入黃河后，重金屬的大部分能被濕地植物和沼澤堆積物吸附。濕地在對黃河起凈化作用的同時，本身會受到重金屬等的污染。為了對濕地這一地球“腎臟”的病情進行診斷，本研究對洽川濕地布點采樣，采用國標法測定了其Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和 Mn的含量并利用單因子污染指數、均方根綜合污染指數評價土壤重金屬的污染程度。

1樣品的采集和分析

1.1采集和制備

選擇洽川濕地南至處女泉北至黃河魂入口之間濕地布點采樣，共設置18個采樣點，采樣點位置見圖1和圖2，每個采樣點同時采集3份樣品，每份1 kg左右，混勻作為1個采樣點的樣品。樣品晾干后去除石子和動植物殘體等異物，通過80目尼龍篩，利用4分法將采集的18個土壤樣品分別縮分。準確稱取1.00 g土樣置于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解[1]，定容于50 mL容量瓶中。消解樣品同時做空白1份。用原子吸收分光光度計測定含量。

1.2試劑、儀器及測定條件

各元素的分析純試劑，用于配制儲備液和標準溶液。鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸均為分析純，二次蒸餾水。WFX-120原子吸收分光光度計（北京瑞利），Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Mn空心陰極燈。

1.3準確度試驗

選取2號土壤樣品，加入一定量各元素標準溶液，消化后測定并計算加標回收率，平行測定3次，回收率均高于90%。

1.4精密度試驗

選取消化后的2號樣品，對各元素均連續進樣5次，計算精密度，RSD均小于1%。

2洽川濕地土壤中重金屬污染情況及評價

2.1洽川土壤中重金屬含量

洽川濕地土壤重金屬含量、陜西省表層土壤重金屬的背景值[2]見表1。

2.2洽川濕地重金屬污染評價

2.2.1單因子污染指數和均方根綜合污染指數法土壤的重金屬污染評價采用單因子污染指數、均方根綜合污染指數[3]等不同方法分別進行評價。單因子污染指數能準確地反映單個元素的污染特性，均方根誤差能綜合考慮各污染因子的污染程度，以上評價方法能從不同的角度評價重金屬污染的不同狀況。評價標準依據陜西省土壤背景值，污染等級劃分標準參照表2。

（1）單因子污染指數公式為：

Pi=Ci/Coi（1）

式中：Pi為土壤重金屬元素i的污染指數；Ci為土壤重金屬元素i的實測濃度；Coi為陜西省土壤重金屬元素i的背景值。

染程度15.46中度42.55重度1.40輕度0.46未0.78未0.48未17.51重度24.06中度63.83重度4.60輕度1.48輕度1.16輕度0.90未26.13重度38.43重度56.38重度1.35輕度1.56輕度1.09未1.08輕度23.30重度418.75重度51.06重度1.45輕度2.13輕度0.87輕度1.72輕度23.35重度53.77中度55.32重度0.80未0.90未1.12輕度0.80未24.57重度64.54中度76.60重度1.10輕度1.13輕度1.11輕度1.11輕度34.39重度73.46中度19.15重度0.95未1.25輕度0.89未0.91未16.15重度83.44中度24.47重度1.61輕度1.51輕度1.05輕度1.02輕度10.14重度95.05中度68.09重度1.10輕度0.50未1.20輕度1.34輕度28.13重度105.23中度79.79重度1.55輕度1.44輕度1.33輕度1.27輕度34.62重度113.93中度18.09重度1.10輕度1.69輕度1.10輕度1.03輕度16.05重度126.52中度31.91重度1.50輕度3.00中度0.88未1.29輕度14.89重度134.14中度20.21重度0.95未1.11輕度0.90未0.79未10.41重度144.04中度39.36重度0.75未0.73未0.51未0.55未16.16重度155.10中度60.64重度1.60輕度1.58輕度1.10輕度1.38輕度25.72重度165.35中度60.64重度1.85輕度2.47輕度1.36輕度2.17輕度24.91重度175.78中度44.68重度1.30輕度1.06輕度0.82未1.52輕度18.42重度185.88中度55.32重度1.15輕度1.32輕度0.95未1.26輕度22.73重度

按照單因子污染指數評價，Pb屬于中度污染到重度污染；Cd的所有采樣點均屬于重度污染；Cu 1、5、9、14采樣點屬于無污染，12采樣點屬于中度污染，其他采樣點屬于輕度污染；Cr、Mn和Zn總體屬于未污染和輕度污染。從單元素分析Cd污染最重，Pb次之，Cu污染較輕，其他重金屬污染相對較輕。按照均方根綜合污染指數分析整個采樣區域處于中度污染，主要原因是Cd對均方根綜合污染指數貢獻較大，分析結果污染嚴重。

2.2.2地積累指數法為了較為客觀地評價濕地土壤中Pb的污染程度，采用了較為常用的地積累指數法[4]。

Igeo=log2[Cn/（1.5Bn）]

式中：Cn為元素的實測含量，Bn為該元素的背景含量。

Muller等提出的地積累指數的污染程度級別劃分標準詳見表4。

表4Muller地積累指數分級

Igeo分級污染程度≤00無污染>0～11輕度污染到中度污染>1～22中度污染>2～33中度污染到強度污染>3～44強度污染>4～55強度污染到極嚴重污染>5～106極嚴重污染

洽川濕地土壤重金屬地累積指數見表5。表5土壤重金屬地積累指數及污染等級

區域PbCdCrCuMnZnIgeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級11.8724.845-0.100-1.700-0.940-1.65021.4425.4360.101-0.020-0.370-0.73032.5035.256-0.1500.060-0.470-0.47043.6645.116-0.0500.521-0.0800.20151.3425.2260.031-0.740-0.420-0.92061.6025.6960.171-0.410-0.430-0.43071.2123.694-0.660-0.260-0.080-0.72081.2024.0450.2210.011-0.520-0.06091.7625.526-0.450-1.580-0.330-0.160101.8125.7560.051-0.060-0.170-0.240111.3923.604-0.4500.171-0.450-0.550122.1334.4350.001-0.300-0.780-0.220131.4723.774-0.660-0.440-0.740-0.930141.4324.735-1.000-1.040-1.560-1.460151.7725.3460.0910.081-0.450-0.120161.8425.3460.3010.721-0.1400.531171.9524.915-0.210-0.500-0.8800.021181.9825.226-0.380-0.190-0.660-0.250

分析結果表明，Pb各采樣點處于中度污染到強度污染；Cd污染總體處于強度污染到極強污染；Cr、Cu總體處于無污染到中度污染；Mn處于無污染，污染最輕；Zn處于無污染。對比各種重金屬的地積累指數發現，洽川濕地Cd污染最嚴重，各采樣點都是強度污染以上級別，Pb污染次之，Cr和Cu污染相對較輕，Mn和Zn污染最輕。

3討論

綜合均方根綜合污染指數法和地積累污染指數法評價結果，洽川濕地采樣范圍Cd污染比較嚴重，導致綜合均方根綜合污染指數法評價后濕地重金屬污染總體嚴重。濕地污染主要來自重金屬Cd，其他重金屬造成的影響相對小得多。

本次所設定的采樣點均屬于黃河洽川濕地范圍，屬于黃河河流影響范圍，重金屬含量受到黃河河水影響，但是濕地土壤和河流底泥不同，它所受污染比底泥要輕，濕地本身具有一定的自凈作用，濕地生存的蘆葦等植物對于重金屬具有吸收累積作用，可以降低濕地土壤重金屬含量，但洽川濕地仍屬于很強生態危害，主要原因是Cd污染嚴重超標。應加強對上游污染物尤其是Cd污染排放進行嚴格監控，洽川濕地應適當增加對于Cd具有累積作用的植物種植，最好從本土生長的植物中篩選，以利對重金屬進行富集去除。

參考文獻：

[1]李吉鋒. 關中公路土壤重金屬污染及潛在生態危害分析[J]. 土壤通報，2013，44（3）：744-747.

[2]王利軍，盧新衛，雷凱，等. 渭河寶雞段表層沉積物重金屬污染研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（2）：334-340.

[3]丁桑嵐. 環境評價概論[M]. 北京：化學工業出版社，2001.

[4]王京. 崇明島主要公路重金屬污染研究[D].

按照單因子污染指數評價，Pb屬于中度污染到重度污染；Cd的所有采樣點均屬于重度污染；Cu 1、5、9、14采樣點屬于無污染，12采樣點屬于中度污染，其他采樣點屬于輕度污染；Cr、Mn和Zn總體屬于未污染和輕度污染。從單元素分析Cd污染最重，Pb次之，Cu污染較輕，其他重金屬污染相對較輕。按照均方根綜合污染指數分析整個采樣區域處于中度污染，主要原因是Cd對均方根綜合污染指數貢獻較大，分析結果污染嚴重。

2.2.2地積累指數法為了較為客觀地評價濕地土壤中Pb的污染程度，采用了較為常用的地積累指數法[4]。

Igeo=log2[Cn/（1.5Bn）]

式中：Cn為元素的實測含量，Bn為該元素的背景含量。

Muller等提出的地積累指數的污染程度級別劃分標準詳見表4。

表4Muller地積累指數分級

Igeo分級污染程度≤00無污染>0～11輕度污染到中度污染>1～22中度污染>2～33中度污染到強度污染>3～44強度污染>4～55強度污染到極嚴重污染>5～106極嚴重污染

洽川濕地土壤重金屬地累積指數見表5。表5土壤重金屬地積累指數及污染等級

區域PbCdCrCuMnZnIgeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級11.8724.845-0.100-1.700-0.940-1.65021.4425.4360.101-0.020-0.370-0.73032.5035.256-0.1500.060-0.470-0.47043.6645.116-0.0500.521-0.0800.20151.3425.2260.031-0.740-0.420-0.92061.6025.6960.171-0.410-0.430-0.43071.2123.694-0.660-0.260-0.080-0.72081.2024.0450.2210.011-0.520-0.06091.7625.526-0.450-1.580-0.330-0.160101.8125.7560.051-0.060-0.170-0.240111.3923.604-0.4500.171-0.450-0.550122.1334.4350.001-0.300-0.780-0.220131.4723.774-0.660-0.440-0.740-0.930141.4324.735-1.000-1.040-1.560-1.460151.7725.3460.0910.081-0.450-0.120161.8425.3460.3010.721-0.1400.531171.9524.915-0.210-0.500-0.8800.021181.9825.226-0.380-0.190-0.660-0.250

分析結果表明，Pb各采樣點處于中度污染到強度污染；Cd污染總體處于強度污染到極強污染；Cr、Cu總體處于無污染到中度污染；Mn處于無污染，污染最輕；Zn處于無污染。對比各種重金屬的地積累指數發現，洽川濕地Cd污染最嚴重，各采樣點都是強度污染以上級別，Pb污染次之，Cr和Cu污染相對較輕，Mn和Zn污染最輕。

3討論

綜合均方根綜合污染指數法和地積累污染指數法評價結果，洽川濕地采樣范圍Cd污染比較嚴重，導致綜合均方根綜合污染指數法評價后濕地重金屬污染總體嚴重。濕地污染主要來自重金屬Cd，其他重金屬造成的影響相對小得多。

本次所設定的采樣點均屬于黃河洽川濕地范圍，屬于黃河河流影響范圍，重金屬含量受到黃河河水影響，但是濕地土壤和河流底泥不同，它所受污染比底泥要輕，濕地本身具有一定的自凈作用，濕地生存的蘆葦等植物對于重金屬具有吸收累積作用，可以降低濕地土壤重金屬含量，但洽川濕地仍屬于很強生態危害，主要原因是Cd污染嚴重超標。應加強對上游污染物尤其是Cd污染排放進行嚴格監控，洽川濕地應適當增加對于Cd具有累積作用的植物種植，最好從本土生長的植物中篩選，以利對重金屬進行富集去除。

參考文獻：

[1]李吉鋒. 關中公路土壤重金屬污染及潛在生態危害分析[J]. 土壤通報，2013，44（3）：744-747.

[2]王利軍，盧新衛，雷凱，等. 渭河寶雞段表層沉積物重金屬污染研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（2）：334-340.

[3]丁桑嵐. 環境評價概論[M]. 北京：化學工業出版社，2001.

[4]王京. 崇明島主要公路重金屬污染研究[D].

按照單因子污染指數評價，Pb屬于中度污染到重度污染；Cd的所有采樣點均屬于重度污染；Cu 1、5、9、14采樣點屬于無污染，12采樣點屬于中度污染，其他采樣點屬于輕度污染；Cr、Mn和Zn總體屬于未污染和輕度污染。從單元素分析Cd污染最重，Pb次之，Cu污染較輕，其他重金屬污染相對較輕。按照均方根綜合污染指數分析整個采樣區域處于中度污染，主要原因是Cd對均方根綜合污染指數貢獻較大，分析結果污染嚴重。

2.2.2地積累指數法為了較為客觀地評價濕地土壤中Pb的污染程度，采用了較為常用的地積累指數法[4]。

Igeo=log2[Cn/（1.5Bn）]

式中：Cn為元素的實測含量，Bn為該元素的背景含量。

Muller等提出的地積累指數的污染程度級別劃分標準詳見表4。

表4Muller地積累指數分級

Igeo分級污染程度≤00無污染>0～11輕度污染到中度污染>1～22中度污染>2～33中度污染到強度污染>3～44強度污染>4～55強度污染到極嚴重污染>5～106極嚴重污染

洽川濕地土壤重金屬地累積指數見表5。表5土壤重金屬地積累指數及污染等級

區域PbCdCrCuMnZnIgeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級Igeo等級11.8724.845-0.100-1.700-0.940-1.65021.4425.4360.101-0.020-0.370-0.73032.5035.256-0.1500.060-0.470-0.47043.6645.116-0.0500.521-0.0800.20151.3425.2260.031-0.740-0.420-0.92061.6025.6960.171-0.410-0.430-0.43071.2123.694-0.660-0.260-0.080-0.72081.2024.0450.2210.011-0.520-0.06091.7625.526-0.450-1.580-0.330-0.160101.8125.7560.051-0.060-0.170-0.240111.3923.604-0.4500.171-0.450-0.550122.1334.4350.001-0.300-0.780-0.220131.4723.774-0.660-0.440-0.740-0.930141.4324.735-1.000-1.040-1.560-1.460151.7725.3460.0910.081-0.450-0.120161.8425.3460.3010.721-0.1400.531171.9524.915-0.210-0.500-0.8800.021181.9825.226-0.380-0.190-0.660-0.250

分析結果表明，Pb各采樣點處于中度污染到強度污染；Cd污染總體處于強度污染到極強污染；Cr、Cu總體處于無污染到中度污染；Mn處于無污染，污染最輕；Zn處于無污染。對比各種重金屬的地積累指數發現，洽川濕地Cd污染最嚴重，各采樣點都是強度污染以上級別，Pb污染次之，Cr和Cu污染相對較輕，Mn和Zn污染最輕。

3討論

綜合均方根綜合污染指數法和地積累污染指數法評價結果，洽川濕地采樣范圍Cd污染比較嚴重，導致綜合均方根綜合污染指數法評價后濕地重金屬污染總體嚴重。濕地污染主要來自重金屬Cd，其他重金屬造成的影響相對小得多。

本次所設定的采樣點均屬于黃河洽川濕地范圍，屬于黃河河流影響范圍，重金屬含量受到黃河河水影響，但是濕地土壤和河流底泥不同，它所受污染比底泥要輕，濕地本身具有一定的自凈作用，濕地生存的蘆葦等植物對于重金屬具有吸收累積作用，可以降低濕地土壤重金屬含量，但洽川濕地仍屬于很強生態危害，主要原因是Cd污染嚴重超標。應加強對上游污染物尤其是Cd污染排放進行嚴格監控，洽川濕地應適當增加對于Cd具有累積作用的植物種植，最好從本土生長的植物中篩選，以利對重金屬進行富集去除。

參考文獻：

[1]李吉鋒. 關中公路土壤重金屬污染及潛在生態危害分析[J]. 土壤通報，2013，44（3）：744-747.

[2]王利軍，盧新衛，雷凱，等. 渭河寶雞段表層沉積物重金屬污染研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（2）：334-340.

[3]丁桑嵐. 環境評價概論[M]. 北京：化學工業出版社，2001.

[4]王京. 崇明島主要公路重金屬污染研究[D].