浙江中泰碳酸鹽巖地區風化土壤中重金屬質量環境評價

盛亞斌 鄔鐵

摘要：本文以浙江中泰碳酸鹽巖風化殼為研究對象，通過對典型的兩條風化殼垂直剖面進行采樣，通過BCR連續提取法實驗作相態分析研究，得出重金屬元素鉻（Cr）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）的主要賦存形態及含量。本文在重金屬總量與有效態含量相關性的基礎上，對該研究區進行土壤質量環境評價。依照《土壤環境質量標準》和《土壤環境監測技術規范》采用單項和綜合污染指數法進行評價，結果表明，與土壤背景值相比，Cr污染等級為安全，污染水平為清潔；Cu污染等級為警戒級，污染水平為尚清潔；Ni污染等級為輕污染，污染水平為土壤輕污染作物開始受到污染；Zn、As、Pb污染等級為中污染，土壤作物均受到中等污染；Cd污染等級為重污染，土壤作物均受到污染已相當嚴重。

關鍵詞：碳酸鹽巖；重金屬；BCR連續提取法；土壤環境質量評價

1.前言

土壤是整個陸地生態系統的重要基質，是綠色植物生長繁殖的重要自然環境和物質基礎，也是人類賴以生存和發展的重要自然資源和人類生存環境的重要組成要素。近年來，中國耕地土壤污染點位超標率達19.4%。由于現代化工業和農業的發展，土壤環境污染不斷加劇，土壤污染已成為中國乃至全球性土壤退化的重要因素。重金屬因受到土壤pH值、陽離子交換態、機械性能、有機質等的影響，在土壤中發生溶解、沉淀、凝聚和絡合吸附，形成不同的化學形態，不同形態的金屬及其化合物，其受到理化性質及環境條件而轉化并達成動態平衡，因此研究土壤中的重金屬形態及其轉化對分析重金屬對環境的效應及環境修復有重要意義。

2.材料與方法

2.1樣品的采集及分析

本研究選取浙江中泰碳酸鹽巖地區具有代表性的4件土壤樣品作為研究對象（見圖1），在分析土壤基本組分的基礎上，通過BCR分析法分析重金屬形態，并對其影響因素進行系統地分析。研究結果可為巖溶區土壤中重金屬環境背景值的確定及土壤污染的治理提供基礎數據。

本文主要研究的重金屬元素有：Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb，類重金屬元素：As。數據統計分析采用SPSS19.0和Excel2010完成。

2.2土壤環境質量評價標準與方法

目前國內外對土壤重金屬生態環境風險評價應用較為廣泛的方法有生態危害指數法[1]、生態風險評價指數法[2]、BCR提取法[3]，TCLP法[4]。本人主要是在BCR連續提取法的基礎之上，通過利用單因子污染指數法[5]和內梅羅綜合指數法[6]等綜合分析數據（具體見表1），并對該碳酸鹽巖地區土壤環境質量進行評價。

由于土壤重金屬污染常常是多種不同的復合污染，僅靠單一指標難以正確評價土壤重金屬的污染程度，因此國內外普遍采用的內梅羅綜合污染指數法（Nemerow index）來評價土壤的重金屬污染情況[7]，其計算公式為：

碳酸鹽巖風化土壤污染等級采用《土壤環境監測技術規范》進行評定[8]。一般綜合指數小于或者等于1表示未污染，大于1則表示以受污染[9]。綜合污染指數（P值）越大表示土壤污染越嚴重，P綜合分級表見表1[10]。

3.數據分析

從BCR連續提取法中選取6種重金屬加As元素的不同形態數據進行分析，該地區土壤基本性質和污染情況見表2、表3，可知：

從表中可以看出該地區土壤中Cr的含量在77.53mg·kg-1～ 111.08mg·kg-1之內，Co的含量在13.01mg·kg-1～15.93mg·kg-1，Ni的含量在50.35mg·kg- 1～84.13mg·kg- 1，Cu的含量在37.06mg·kg- 1～44.76mg·kg- 1，Zn的含量在102.30mg·kg- 1～ 910.82mg·kg-1，As的含量在65.42mg·kg-1～115.49mg·kg-1，Cd的元素含量在0.14mg·kg- 1～3.00mg·kg- 1，Pb的含量在25.98mg·kg-1～249.08mg·kg-1。其Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb平均值分別為88.05、13.93、63.16、39.96、506.97、89.27、1.54、136.58mg·kg- 1。根據國家土壤環境質量二級標準（GB 15168-1995：土壤全As40mg·kg-1、全Cd0.3mg·kg-1、全Cu50mg·kg- 1、全Zn300mg·kg- 1、全Ni40mg·kg- 1、全Cr350mg·kg- 1、全Pb80mg·kg-1）對該地區土壤進行質量評價，其中Ni、Zn、As、Cd和Pb的超標倍數分別為1.57、1.68、2.23、1.70、1.70。而Cr、Cu沒有超標。

將BCR連續提取法第二步酸可溶態含量數據進行整理匯總。可得表4。

其有效態Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的有效態含量變化在0.01～0.27、0.23～1.36、0.13～0.32、0.13～32、0.06～0.15和0.01～0.27、0.23～0.36范圍之間。其平均值分別為0.14、0.77、0.21、3.17、0.11、0.12和0.30。