唐山曹妃甸地區不同功能區重金屬污染評價

許 佳

（河北聯合大學，河北 唐山063000）

1 選題的背景及意義

曹妃甸是唐山市南部近海的一個沙島，位于東經118.38’，北緯380.55’，為灤河入海沖積而成，總面積為16km2。曹妃甸港口和工業區建設已先后被列為河北省、唐山市“一號工程”和國家“十一五”規劃的重點項目。尤其是曹妃甸工業區的建設、生態城大學區的發展都受到廣泛重視。目前，曹妃甸港口、港區和港城的建設及曹妃甸區域的環境保護倍受人們關注。

土壤是城市環境的重要組成部分，對其的研究已成為國際土壤學的新興熱點領域。大量研究表明城市土壤因不同的土地利用而存在不同程度的重金屬污染。但對于土壤的重金屬污染在本地區不同活動功能區間的差異特點尚未有充分的研究資料。

本文以唐山曹妃甸地區為例，對港區土壤按不同的生產、生活和商業的土地利用特點進行分區采樣分析，試圖為了解不同的活動對港口地區土壤重金屬污染的影響，為曹妃甸的環境規劃和保護提供科學依據。

2 采樣

2.1 功能區選擇

曹妃甸地處唐山南部的渤海灣西岸，一個距離海岸18km的帶狀小沙洲，位于天津港和京唐港之間，曹妃甸地區屬于大陸性季風氣候，具有明顯的暖溫帶半濕潤季風氣候特征。故將曹妃甸地區土壤按城市的不同功能區劃分為曹妃甸工業區、唐山灣生態城區和風景區3個功能區進行布點和采樣。

2.2 樣本采集與處理

每一功能區內樣點隨機布設；土壤采樣按多點混合法(同一地點采3～5個樣品，就地混合為一個樣品).并考慮到曹妃甸地區土壤的混雜性，采用深度間隔采樣法分別采取0～5cm、5～20cm和50～60cm的土壤，土壤剖面記錄及分析樣本采集按規進行，采樣點共10個，土壤樣本共20個。土壤風干后磨碎，分別過10目和20目塑料土篩保存備用。用四分法取部分土樣進一步用瑪瑙研缽研磨，過100目塑料篩，備用[1]。

2.3 分析方法

（1）土壤基本性質測定：土壤顆粒組成按比重計法，pH值按1：l水提法；有機碳按外加熱法。

（2）土壤重金屬元素浸提：選擇測定汞、鎘、鉛、砷4個重金屬元素.全量浸提采用三酸消化法制樣，活性形態測定采用修改的Tessier連續浸提法。

（3）重金屬含量測定：待測液中重金屬元素含量用原子吸收分光光譜儀(TAs—986，北京普析公司，2001)測定，其中鎘測定采用石墨爐火焰法。

3 結果分析

3.1 不同功能區土壤重金屬的分布

不同功能區土壤重金屬的分布鑒于土壤的混雜性，不同層次樣本都作為單獨樣本進行統計按不同功能區土壤的重金屬含量全量的統計結果列于表1可見，3個功能區在土壤重金屬全量上存在顯著性差異。工業區土壤重金屬污染十分嚴重，土壤表層的汞、鎘、鉛、砷含量分別高達0.1922，1.4146，133.01和20.03mg／kg。用內梅羅計算式評價不同功能區的重金屬污染強度：

式中，j為城市功能區編號，i為重金屬元素種類，ci重金屬元素的實測濃度，Sij為參考的土壤環境背景值，n為重金屬種類總數(n=4)計算的不同功能區土壤重金屬綜合污染指數(Pij)。見表1表明城市土壤重金屬污染指數以下序遞降：工業區＞生態區＞風景區。因此，在曹妃甸地區中，重金屬環境質量以風景區為佳，其他區污染相當嚴重。

表1 曹妃甸各區域重金屬含量監測結果(mg/kg)

表2 綜合污染指數分級標準

3.2 被調查區域土壤污染結論

根據檢測結果及土壤環境質量的評價，得出以下結論。

經計算可得曹妃甸工業區的綜合污染指數P綜=3.4197，參照表2，屬于重污染等級；生態城區的綜合污染指數P綜=2.2726，屬于中度污染等級；風景區的綜合污染指數P綜=1.4781，屬于輕度污染等級。曹妃甸地區各區域都受到一定污染，應該引起相關部門的重視。

4 植株修復建議

植物修復是一種新型的重金屬污染土壤治理方法，使環境污染通過“綠色”治理技術得以修復，解決由于土壤中的重金屬具有長期性、非移動性特點，而造成不能被微生物所降解的問題。

水葫蘆，學名鳳眼蓮，雨久花科，豁稱布袋連、水荷花、假水仙。因在每個葉柄中部都有一個膨大似葫蘆的球狀體而得名。具有發達的水下根系。水葫蘆喜歡高溫濕潤。在25-35℃下生長速度驚人。通常情況下在8個月內就能從10棵增至60萬棵。是公認的生長最快的植物之一[2]。

Mehra等[3]的研究表明，水葫蘆能夠吸收除了Co，Al和Fe外所有的元素。Zhu等[4]指出利用水葫蘆富集痕量金屬Cd2+，Cr6+最好，其次是Se6+，Cu2+，再次是As5+，Ni2+，且重金屬主要富集在水葫蘆的根部[5]。

水葫蘆在水生態修復中的研究和應用已取得了豐碩的成果，但其凈化機理的研究不夠深人且存在較大爭議。如何趨利避害的控制性利用水葫蘆也有待進一步研究。因此未來水葫蘆在生態修復中的研究方向依然是：凈化機理的深人研究、控制水葫蘆瘋長的進一步研究、資源化利用水葫蘆的繼續研究。

［1］吳新民,李戀卿,等.南京市不同功能城區土壤中重金屬Cu、zn、Pb和Cd的污染特征[J].環境科學,2003,24(3):105-106.

［2］張文明,王曉燕.水葫蘆在水生態修復中的研究進展[J].江蘇環境科技,2007,20(1):56-57.

［3］Mehra A，Farago M E，BaneIjee D K.A Study of Eichhorniacrassipes Growing in the Overbank and Floodplain Soils oftIle River Yamuna in Delhi.India[J].Environmental Monitoringand Assessment，2000,60(1):25-45.

［4］9Zhu Y L，Zayed A M，Qian J-H，et a1.Phtoaccumulation oftrace elements by wetland plants：II.water hyacinth[J].Jourhal of Environmental Quality，1999,28(1):339-344.

［5］Klumpp A，Bauer K，Franz-Gerstein C，et a1.Variation ofnutrient and metal concentrations in aquatic macrophytes 8.10ng the Rio Cachoeira in Bahia(Brazil)[J].EnvironmentInternational，2002(28):165-171.