宜賓市城郊各典型地土壤中重金屬污染調查

云永福

（四川省宜賓生態環境監測中心站，四川 宜賓 644000）

土壤中的部分重金屬如鋅、銅是人體所需金屬元素，但是過大含量會對人體產生不良影響，甚至引起中毒。其它的重金屬雖不是人體必需元素但由于有些植物的富集作用，最終經過食物鏈，影響人體健康。城市近郊的土壤由于市區的工業污染物質和生活廢棄物的大量輸入，土壤環境質量受到嚴重影響，而市郊是城市菜籃子的主要補給區，因此研究城市郊區土壤環境質量，具有特別重要的意義。

在以往的文獻資料中對城市和城郊的土壤重金屬研究還是比較多，但都是針對較大城市或者是主要蔬菜供給地的研究，對宜賓等三級城市的研究較少。宜賓市是一個建市較早的城市，在工業布局上不盡合理，在下江北城鄉接合處有較多工廠，其它兩個區域的工廠數相對較少。

1 城郊土壤各種重金屬的來源

不同重金屬來源，不是單一的，在不同的生產工藝中會產生不同的重金屬。加上污水灌溉和污泥的使用都可能產生重金屬的污染。農用土壤中的土壤重金屬來源主要是以下幾方面。

1.1 大氣中重金屬沉降

大氣中的重金屬主要來源于工業生產、汽車尾氣及汽車輪胎磨損的產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在空礦的周圍和公路、鐵路的兩側[2]。對南京地區土壤沉積物中重金屬形態研究，發現大氣中的重金屬是經沉降進入土壤的。

1.2 農藥、化肥和塑料膜的使用

施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農藥和不合理地施用化肥，都可以導致土壤中重金屬的污染[3]。污染生態學一書中研究得出磷肥中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑中含有Cd、Pb。在大量使用塑料大棚和地膜過程中，都可以造成土壤重金屬的污染。

1.3 污泥施用

污泥中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等營養元素，但同時污泥中也含有大量的重金屬，隨著大量的污泥進人農田，使農田中的重金屬的含量在不斷增高。污泥施用可導致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多，污染就越嚴重，Cd、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染污泥增加，青菜中的 Cd、Cu、Zn、Ni、Pb 也增加[4]。用城市污水、污泥改良土壤，重金屬Hg、Cd、Pb等的含量明顯增加。

2 土壤實驗

2.1 實驗方法

2.1.1 實驗采樣

實驗采樣時用小土鏟、布袋和塑料袋、標簽，選取上江北為Ⅰ號典型地、江北為Ⅱ號典型地和南岸郊區為Ⅲ號典型地進行采樣。每個典型地采取10個樣品，共計樣品30個。

在確定的采樣點上，先去掉表層3毫米左右的土壤，然后傾斜向下切取土壤20 cm以上的土層。將各采樣點土樣按不同典型地集中一起混合均勻，每點采集土壤1公斤左右，采樣在一天之內完成。將其帶回實驗室，將新鮮濕土樣平鋪于干凈的紙上，弄成碎塊，攤成薄層（厚約2 cm），放在室內陰涼通風處放置一個星期讓其自然風干。切忌陽光直接暴曬和酸、堿、蒸氣以及塵埃等污染。風干后采用四等分法并用研缽研碎然后過100目的篩子，放入燒杯中待測。

2.1.2 樣品的消解

最先將消解罐用濃硝酸清洗若干次，并用去離子水（vp）反復沖洗，然后晾干。準確稱取0.1 000 g左右土壤樣品，放入微波消解儀的溶樣罐中，加入10 mL濃硝酸，2 mL濃鹽酸，2 mL濃氫氟酸和2 mL雙氧水，自然放置半個小時，讓反應產生的氣體盡量揮發掉，在將其裝入微波爐中加熱消解。微波設置程序如下：

第一步、調節溫度為100攝氏度，壓力調節到8 atm，時間設置為5 min，功率為500 W；第二步、調節溫度為140 ℃，壓力調節為10 atm，時間設置為5 min，功率設置為500 W；第三步、調節溫度為190 ℃，壓力調節為20 atm，時間設置為15 min，功率設置為600 W。

在溫度和壓力兩個變量中，當其中一個達到設定值后，程序自動暫停。而時間會一直進行下去，而當時間達到設置值時，那自動進入到第二步驟。同理進行到第三步驟，直到完成。

在微波爐停止消解時，必須等待至溫度低于50 ℃，壓力接近0 atm，才能取出樣品。

按照上述消解后取出樣品，倒入平底試管中加熱去酸，然后定容待測。

將消解好的土壤樣品倒入平底試管中，用去離子水反復沖洗消解罐，并將水倒入試管中。將試管放入沸水浴鍋中進行去酸處理，以消除由于酸引起的背景干擾。在水浴中消解近半小時，取出，倒入洗凈的100 mL容量瓶中定容，等待上機檢測。

2.1.3 標準曲線制備

根據的資料[5]，準確稱取金屬鋅和銅1.000 g，準確到0.001 g，用硝酸溶液溶解，必要時加熱，直至溶解完全，然后用水稀釋定容至1 000 mL。這就是濃度為1.000 g/L的鋅和銅的標準液。將銅標準溶液進一步稀釋，配成0.050 mg/L，0.100 mg/L和1.500 mg/L的系列標準溶液，待測。將鋅的標準溶液進一步稀釋為0.100 mg/L，0.500 mg/L，2.000 mg/L，6.000 mg/L，20.000 mg/L，40.000 mg/L的一系列標準溶液待測。

根據國標GB/17137-1997準確稱取0.2 829 g精確到0.0 001 g于110 ℃干燥的重鉻酸鉀，用水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度線，然后搖勻配成標準儲備液，此時的濃度為100 mg/L。將儲備液進一步稀釋配成0.050 mg/L，0.100 mg/L，0.300 mg/L，0.500 mg/L，1.000 mg/L。一系列的標準溶液，待測。

鉛的標準溶液是用硝酸鉛進行配置，其標準溶液是10.000 mg/L，20.000 mg/L，30.000 mg/L，40.000 mg/L

2.2 重金屬鋅、鉻、鉛、銅的測定

將以上處理好的標線溶液和土壤消解溶液，用石墨爐原子吸收的火焰法進行上機檢測，檢測時注意濃度單位的選定和燈的選擇以及能量的平衡。

3 結果與討論

3.1 四種金屬的濃度平均值

宜賓市翠屏區城郊各典型地四種重金屬平均值見表1所示，并對表中數據做柱狀分析，見圖1。

表1 宜賓市城郊各典型地四種重金屬含量平均值 單位：mg/kg

圖1 宜賓市城郊各典型地四種重金屬平均值

由上面柱形圖可以得出：

（1）鋅、鉻和鉛三種金屬在Ⅱ典型地地區的含量較其余兩個典型地含量稍高，銅在Ⅲ號典型地的含量明顯高于其它兩個地區含量。

（2）Ⅰ號和Ⅱ號典型地中鋅的含量最大，而鉻的含量遠遠小于其余三種重金屬，而在Ⅲ號典型地中含有的銅最多，同樣也是鉻含量最少。

引起以上結果的原因，可能是由于汽車尾氣含有鋅和鉛以及人們在農業生產中使用磷肥、殺蟲劑和污泥有關。

3.2 三個典型地的四種金屬濃度的每種金屬的Cf 和Ei比較圖

單個重金屬的潛在生態危害系數Ei為：

式中Cf，Ci，Co，Ti分別為某種重金屬的污染系數、監測濃度、參比值、毒性系數。

四種重金屬的毒性系數Ti值分別為Pb=Cu=5，Cr=2，Zn=1。

單個重金屬的潛在生態危害系數Ei為＜40為輕度生態危害，40～80為中度生態危害。

可以得出表2中各區域的單向污染系數和單個重金屬潛在生態危害系數。并對表中數據做柱形分析，見圖2。

圖2 宜賓市各區域的Cf

表2 各區域污染情況表

（1）由單項污染系數Cf和單個重金屬潛在生態危害系數Ei可知：鋅在三大典型地土壤中屬于輕微污染物，這三大典型地土壤存在鋅的輕微生態危害。

（2）由單項污染系數Cf和單個重金屬潛在生態危害系數Ei可知：銅在Ⅲ典型地土壤中屬于輕微污染物，這三大典型地土壤存在銅的輕微生態危害。

（3）由單項污染系數Cf和單個重金屬潛在生態危害系數Ei可知：鉻在三大典型地土壤中屬于非污染物，這三大典型地土壤存在鉻的輕微生態危害。

（4）由單項污染系數Cf和單個重金屬潛在生態危害系數Ei可知：鉛在Ⅲ典型地土壤中屬于輕微污染物，但在Ⅰ典型地和Ⅱ典型地土壤中屬于重度污染，但在這三大典型地土壤存在鉛的輕微生態危害。

由圖2可知，采用單項污染系數對宜賓市翠屏區的城郊土壤中的鋅、銅、鉛和鉻單項污染系數評價，可以明顯的看出在Ⅲ典型地的土壤中鉛、鋅、鉻和銅均在輕微污染物之中；而在Ⅱ典型地和Ⅰ典型地的土壤中鉛、銅屬于重度污染物，在三大典型地土壤中鉻均屬于非污染物，但由單個重金屬的潛在生態危害系數Ei判斷均屬于輕度生態危害。

3.3 宜賓市四種重金屬的變異系數

由表3可以看出，四種金屬的變異系數都鋅為30.61%大于30%，其余三重金屬的變異系數均小于30%，且大小分別為Zn＞Cr＞Cu＞Pb，這說明在宜賓市翠屏區的城郊土壤中，鋅的污染受人類活動的干擾較其余三種土壤重金屬更強烈。這可能與汽車尾氣含有鋅和鉛，以及人們大量使用農藥磷肥、薄膜和含鋅污泥等方面有關。

表3 宜賓市城郊土壤中四種重金屬的變異系數

4 結語

在宜賓市的下江北和上江北這類建設歷史較長的城郊土壤中，四種相應的重金屬的含量較建設時間較短的南岸城郊四種重金屬的含量高。由單項污染系數Cf的評價得出四種重金屬（Zn、Pb、Cr、Cu）在南岸區域均屬于輕微污染物，鉛和銅在上江北和下江北均屬于重度污染物，同時，由單個重金屬的潛在生態危害系數Ei判斷，得出四種重金屬均屬于輕度生態危害。因此，在宜賓城郊種植的蔬菜可以放心食用。