峨眉河流域土壤重金屬元素污染評(píng)價(jià)

劉凡 徐婷 袁亞林 梁馨葦

摘要? 應(yīng)用原子熒光分光光度法和原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr在峨眉河流域土壤中的分布情況，根據(jù)單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，并結(jié)合國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—2018進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)峨眉河流域土壤的重金屬污染程度。結(jié)果表明，As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量分別為1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、0.00～476.00 mg/kg。變異系數(shù)顯示Cu和Pb的分布最不均勻，受人類活動(dòng)影響較為強(qiáng)烈；而土壤中Cu、Zn含量普遍超標(biāo)，按單因子污染指數(shù)污染程度依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As＞Ni。

關(guān)鍵詞? 土壤；重金屬；污染評(píng)價(jià)；峨眉河流域

中圖分類號(hào)? X53? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）01-0036-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.009

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Evaluation of Soil Heavy Metal Element Pollution in the Emei River Basin

LIU Fan，XU Ting，YUAN Ya-lin et al

（College of New Energy Materials and Chemistry， Leshan Normal University， Leshan，Sichuan 614004）

Abstract? The distribution of heavy metals As， Hg， Cu， Zn， Ni， Pb， Cd and Cr in the soil of the Emei River Basin was determined using atomic fluorescence spectrophotometry and atomic absorption spectrophotometry.The heavy metal pollution level of the soil in the Emei River Basin was analyzed and evaluated based on the single factor and Nemero comprehensive pollution index methods， combined with the Soil Environmental Quality standard （GB 15618-2018）.The results showed that the contents of As， Hg， Cu， Zn， Ni， Pb， Cd and Cr were 1.48-4.64， 0.14-0.36， 34.00-370.00， 212.00-818.00，0.00-2.00， 5.00-53.00， 0.10-1.20，0.00～476.00 mg/kg， respectively.The coefficient of variation showed that the distribution of Cu and Pb was the most uneven and strongly influenced by human activities.The contents of Cu and Zn in soil were generally exceeding the standard， and the pollution degree of single factor pollution index was Zn>Cu>Cd>Hg>Cr>Pb=As>Ni.

Key words? Soil;Heavy metals;Pollution evaluation;Emei River Basin

作者簡(jiǎn)介? 劉凡（1964—），男，四川成都人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，從事光譜分析研究。

收稿日期? 2023-01-06

土壤是人類生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和動(dòng)植物生存所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是涉及公共食品安全與生態(tài)環(huán)境安全的重要保障。砷、汞、鎘等重金屬是具有強(qiáng)烈的生物毒性的一類污染物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害［1］。土壤中的重金屬可以在植物或動(dòng)物體中富集，然后通過食物鏈進(jìn)入人類身體，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅［2-4］。曾慶慶等［5-9］以貴州省某縣、重慶北部地區(qū)、華北地區(qū)等區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，采樣并分析了上述地區(qū)的土壤重金屬As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量，探討了重金屬污染特征和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，提出了防范生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)機(jī)制與建議，因此加強(qiáng)對(duì)土壤中重金屬污染的研究具有緊迫性和重要性。

峨眉河是大渡河在樂山市境內(nèi)的一條重要支流，全長(zhǎng)61.5 km，流域面積484 km2，流域內(nèi)有工業(yè)取水口9個(gè)，灌溉取水口7個(gè)，自來水取水口3個(gè)，是工農(nóng)業(yè)和城市用水的重要水源地。峨眉河流域建設(shè)也是繼“峨眉山-樂山大佛世界文化遺產(chǎn)”之后，又一個(gè)集田園觀光、生態(tài)旅游、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)于一體，人與自然達(dá)到高度融合的利民項(xiàng)目，因此關(guān)注污染問題，保護(hù)青山綠水，建設(shè)綠色走廊，對(duì)流域內(nèi)的環(huán)境調(diào)查具有現(xiàn)實(shí)和實(shí)際意義。以峨眉河流域內(nèi)土壤樣本實(shí)地采集，測(cè)定樣本的重金屬含量，計(jì)算其污染指數(shù)并結(jié)合國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—2018［10］，對(duì)峨眉河流域土壤的重金屬污染狀況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為峨眉河流域農(nóng)田土壤的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)田的生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 儀器與試劑? 原子熒光光譜儀［AF-630A，北京北分瑞利分析儀器（集團(tuán)）有限責(zé)任公司］；原子吸收分光光度計(jì)（A3AFG-00，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；微波化學(xué)反應(yīng)儀（COOLPEX，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）。硝酸、鹽酸、氫氟酸（優(yōu)級(jí)純，成都市科龍化工試劑廠）；砷、汞標(biāo)準(zhǔn)貯備液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；分別取銅、鋅、鎳、鉛、鎘（高純金屬，天津豐越化學(xué)品有限公司）加優(yōu)級(jí)純的硝酸溶解，配制1.00 mg/mL的儲(chǔ)備液，取高純重鉻酸鉀配制含鉻1.00 mg/mL的儲(chǔ)備液。

1.2? 土壤樣品采集

采集峨眉河流域地表面下約20 cm的農(nóng)田土樣。按NY/T 1121.1—2006［11］的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)干、粉碎、縮分和過篩，制得土樣于樣品管中備用。

1.3? 樣品制備與測(cè)定? 稱取土樣0.2 g（準(zhǔn)確到0.000 1 g）于聚四氟乙烯罐中，并在罐中加入硝酸6.0 mL、鹽酸2.0 mL和氫氟酸2.0 mL，以微波消解儀進(jìn)行樣品消解。消解后的溶液按GB/T 22105—2008［12］測(cè)定砷（As）、汞（Hg）；按HJ 491—2019［13］測(cè)定銅（Cu）、鋅（Zn）、鎳（Ni）和鉻（Cr）；按GB/T 17141—1997［14］測(cè)定鉛（Pb）、鎘（Cd）。

1.4? 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

1.4.1? 重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。按國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—2018［10］，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤重金屬污染物的最高允許濃度指標(biāo)值及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法作出規(guī)定，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限量值（二級(jí)）：As≤40 mg/kg、Hg≤0.30 mg/kg、Cu≤50 mg/kg、Zn≤200 mg/kg、Ni≤40 mg/kg、Pb≤250 mg/kg、Cd≤0.30 mg/kg、Cr≤150 mg/kg。

1.4.2? 重金屬污染評(píng)價(jià)方法。

1.4.2.1? 單因子污染指數(shù)法。

單因子污染指數(shù)法（Pi）是實(shí)測(cè)值（Ci，mg/kg）與標(biāo)準(zhǔn)允許臨界值（Si，mg/kg）的比值，并以比值來衡量和評(píng)價(jià)重金屬元素污染程度的方法［15］，即：

Pi=CiSi（1）

如果Pi≤1，則土壤無污染；1<Pi≤2，土壤輕度污染；2<Pi≤3，土壤中度污染；Pi>3，土壤重度污染。

1.4.2.2? 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是全面評(píng)價(jià)一個(gè)區(qū)域土壤重金屬污染程度的一種方法，兼顧單因子污染指數(shù)法的平均值與最高值，并突出較重污染物權(quán)重［9］，計(jì)算公式如下：

P綜合=P2imax+P2iave2（2）

式中：P綜合為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Piave為單因子污染指數(shù)的平均數(shù)；Pimax為所有待評(píng)價(jià)元素單因子污染指數(shù)的最大值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法的土壤污染等級(jí)劃分如表1所示。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 土壤重金屬含量

對(duì)峨眉河流域上游16個(gè)點(diǎn)、中游25個(gè)點(diǎn)、下游16個(gè)點(diǎn)，共57個(gè)采樣點(diǎn)的土壤重金屬含量進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，峨眉嵋河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr這8種重金屬含量分別為1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、 0.00～476.00 mg/kg。峨眉河上游、中游和下游8種金屬的變異系數(shù)分別為0.00～0.95、0.11～1.18、0.00～0.74，其中Cu、Pb、Cr的變異系數(shù)相對(duì)較大，這種變異現(xiàn)象說明采樣點(diǎn)的金屬含量受人為因素影響顯著，整個(gè)流域中Ni、Hg和As這3種金屬的變異系數(shù)都普遍很小。以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（二級(jí)）臨界值來看，峨眉河的整個(gè)流域As、Ni、Pb都沒有超標(biāo)；Hg、Cd有少量超標(biāo)，超標(biāo)率分別是3.51%和8.77%；Cu、Zn、Cr超標(biāo)率分別為85.96%、100.00%、29.82%。

2.2? 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

按單因子污染指數(shù)大小排序，8種金屬依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，其中Zn、Cu的Pi>1的樣本數(shù)分別為57和49個(gè)，皆為輕度污染到中度污染，個(gè)別樣本達(dá)到了重度污染的程度；其余6個(gè)金屬元素（As、Hg、Ni、Pb、Cd、Cr）的57個(gè)樣本的單因子污染指數(shù)Pi≤1的樣本數(shù)為50～57個(gè)，無污染率皆大于85%。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（P綜合）

計(jì)算結(jié)果顯示，峨眉河流域57個(gè)采樣樣品中，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)最小值0.96、最大值5.52、平均值1.92，0.7<P綜合≤1.0的點(diǎn)位有9個(gè)，這些點(diǎn)位處于警戒水平，占總樣本數(shù)的15.79%；1.0<P綜合≤2.0的點(diǎn)位有28個(gè)，屬于輕度污染，占總樣本數(shù)的49.12%；2.0<P綜合≤3.0的點(diǎn)位有16個(gè)，屬于中度污染，占總樣本數(shù)的28.07%；其余4個(gè)為重度污染，占總樣本數(shù)的7.02%。

按照區(qū)域劃分，峨眉河上游、中游、下游的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)

分別為1.73、1.66、2.13，其上游、中游的土樣處于輕度污染狀態(tài)，下游的土樣處于中度污染狀態(tài)，這主要是下游的工農(nóng)業(yè)企業(yè)分布較多，大氣、水、養(yǎng)殖業(yè)的污染侵蝕，使得下游的土壤受到重金屬的污染。

3? 結(jié)論

（1）峨眉河流域土壤中As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr這8種重金屬含量分別是1.48～4.64、0.14～0.36、34.00～370.00、212.00～818.00、0.00～2.00、5.00～53.00、0.10～1.20、0.00～476.00 mg/kg，該研究范圍的土壤中Cu、Zn含量超標(biāo)較多。

（2）

單因子污染指數(shù)污染程度依次為Zn＞Cu＞Cd＞Hg＞Cr＞Pb=As>Ni，除了Zn和Cu為中等污染外，其余6個(gè)金屬均為無污染。

（3）內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，綜合污染程度依次為峨眉河下游＞峨眉河上游＞峨眉河中游，峨眉河流域49.12%的土樣處于輕度污染狀態(tài)，28.07%的土樣處于中度污染狀態(tài)。

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