污染土壤重金屬的空間分布及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬高高

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

隨著城市化進(jìn)程的加快以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的外部因素影響，土壤在很大程度上受到了重金屬的污染，對(duì)于人們的生產(chǎn)生活都造成了惡劣的影響，會(huì)直接危害到人們的健康。這就需要對(duì)土壤重金屬污染的形成進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，明確土壤重金屬的空間分布情況（特征以及結(jié)構(gòu)等），同時(shí)要對(duì)受到重金屬污染的土壤危害程度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過(guò)這些研究能夠進(jìn)一步推動(dòng)土壤的有效開(kāi)發(fā)利用，為我國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展及農(nóng)業(yè)健康生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。

1 土壤的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

1.1 土壤樣品的采集

本文主要以我國(guó)南方某一線城市作為分析案例，對(duì)于該地區(qū)受到重金屬污染較嚴(yán)重的區(qū)域?qū)嵤┩寥罉悠凡杉榱四軌颢@得更加全面的樣品，首先要按照功能不同對(duì)該地區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，主要包括一般性工業(yè)園區(qū)、重點(diǎn)污染地區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)以及生活區(qū)等。

按照《土壤環(huán)境檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）中的相關(guān)規(guī)定，可以通過(guò)“梅花形”的采樣方式實(shí)施布點(diǎn)，對(duì)于表層土（厚度范圍0cm～20cm）進(jìn)行采集，將采集到的4個(gè)～5個(gè)點(diǎn)混合成為1個(gè)土樣，并通過(guò)四分法進(jìn)行取樣，所得71個(gè)樣品。

1.2 采集樣品的分析方法和數(shù)據(jù)處理

第一，在進(jìn)行土壤樣品分析之前需要對(duì)其進(jìn)行必要的處理，主要方法為：將土壤樣品自然風(fēng)干并清除內(nèi)部雜物（例如樹(shù)枝、石子等），對(duì)其進(jìn)行研磨并篩選出顆粒合適樣品（粒徑＜0.075mm）存于自封袋當(dāng)中，準(zhǔn)備進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定。第二，樣品的分析方法。按照NY/T1377-2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤pH值測(cè)定，通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）對(duì)于重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。第三，通過(guò)Excel以及SPSS對(duì)于所得數(shù)據(jù)實(shí)施描述性統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)利用統(tǒng)計(jì)軟件ArcGIS9.4實(shí)施空間變異分析。

1.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是根據(jù)重金屬性質(zhì)及環(huán)境行為特點(diǎn)，從沉積學(xué)角度提出來(lái)的， 對(duì)土壤或沉積物中土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。該法不僅考慮土壤重金屬含量，而且綜合考慮了多元素協(xié)同作用、毒性水平、污染濃度以及環(huán)境對(duì)重金屬污染敏感性等因素，因此在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用。其具體計(jì)算公式為：

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及評(píng)價(jià)

2.1 土壤重金屬的分布特征分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，采樣區(qū)域土壤當(dāng)中重金屬的含量如表1所示。

表1 土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所檢測(cè)的土壤樣品pH值處在6.5～7.5范圍內(nèi)，整體表現(xiàn)出中性的特點(diǎn)。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）二級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，樣品中只有Pb沒(méi)有出現(xiàn)超標(biāo)的情況，其他重金屬元素都存在不同程度的超標(biāo)，特別是Cd元素存在著非常嚴(yán)重的污染問(wèn)題。

2.2 土壤重金屬的空間變異結(jié)構(gòu)分析

通過(guò)土壤重金屬的分布特征分析更多得到的是該地區(qū)重金屬污染的整體現(xiàn)象，但是對(duì)于空間變異特性需要通過(guò)統(tǒng)計(jì)法實(shí)施相應(yīng)的分析。可以通過(guò)半變異函數(shù)對(duì)于不同元素實(shí)施模擬仿真，從而得到不同金屬變異函數(shù)理論模型和檢驗(yàn)參數(shù)，具體如表2所示。

表2 變異函數(shù)理論模型和檢驗(yàn)參數(shù)

從表2中能夠得知，As以及Cd的基地效應(yīng)分別為72.41%以及67.25%，都處在25%～75%范圍內(nèi)，表現(xiàn)出了中等程度的空間相關(guān)性。這就在一定程度上說(shuō)明了其不但受到內(nèi)源污染的影響（例如氣候情況、土壤性質(zhì)等），同時(shí)也受到外部因素的影響（例如各種人為活動(dòng)等）。而Pb以及Cu的基底效應(yīng)都超過(guò)了75%，表明其空間相關(guān)性較弱，更容易受到人為因素的影響。

2.3 土壤重金屬的空間分布特性分析

通過(guò)普通克里金插值法能夠得出分析區(qū)域的重金屬空間分布情況。

第一，其中As嚴(yán)重區(qū)域的范圍較大，主要出現(xiàn)在分析區(qū)域的南方地區(qū)。通過(guò)以往參考資料以及案例區(qū)域分析可知，對(duì)于人口密集區(qū)域來(lái)說(shuō)，造成土壤As污染的最主要原因?yàn)榻煌ê蜕罾碾S意排放。該地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為昌盛，交通以及人為活動(dòng)頻繁，造成污染物較多而引發(fā)As污染。對(duì)于某些農(nóng)田區(qū)域來(lái)說(shuō)，噴灑過(guò)量含砷農(nóng)藥也是造成土壤中As含量過(guò)高的重要影響因素。第二，Cd嚴(yán)重區(qū)域的范圍更多集中在分析區(qū)域的中、南部。此污染除了受到土壤母質(zhì)的自然影響外，該地區(qū)的農(nóng)業(yè)較為發(fā)展，不同類型農(nóng)藥的不合理使用也是造成Cd污染的重要因素。第三，Cu的污染程度相對(duì)較輕，相對(duì)較高的值分散處于分析區(qū)域的中偏南部地區(qū)。從當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場(chǎng)分析可知，Cu含量較高的地區(qū)集中在江邊公園以及文化公園等區(qū)域附近，這就在一定程度上說(shuō)明了土壤中Cu的富集性和交通流量相關(guān)。第四，Pb的污染程度相對(duì)較小，處在國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其含量相對(duì)較高的區(qū)域主要集中在分析區(qū)域的東邊，該區(qū)域存在著很多的工業(yè)園區(qū)和化工區(qū)域，造成Pb含量相對(duì)較高的原因在于工業(yè)園區(qū)中工廠所產(chǎn)生的“三廢（廢水、廢氣、廢渣）”含有較多的Pb，這些Pb元素沉積到土壤中會(huì)造成土壤Pb的含量升高。

2.4 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析

為了能夠全方位獲取分析區(qū)域重金屬污染的總體情況，通過(guò)潛在生態(tài)危害法對(duì)于該區(qū)域的土壤重金屬污染程度實(shí)施評(píng)價(jià)分析，所得的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

從表3中能夠得知，分析地區(qū)的Cd污染較為嚴(yán)重，屬于該區(qū)域主要的潛在生態(tài)危害因子。從RI可知，輕微風(fēng)險(xiǎn)的概率相對(duì)較大，達(dá)到了98.54%，而中等風(fēng)險(xiǎn)僅為1.46%。總的來(lái)說(shuō)，采樣區(qū)域重金屬潛在生態(tài)危害屬于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)階段對(duì)于環(huán)境影響相對(duì)較小。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要以某案例分析了土壤重金屬污染的空間分布情況，同時(shí)對(duì)于其污染程度進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過(guò)本文的介紹能夠?qū)ν寥乐亟饘傥廴局卫硖峁┮欢ǖ膮⒖己蛶椭?/p>