董 錚，王 琳，田 芳

(鎮(zhèn)江市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站技術(shù)室，江蘇 鎮(zhèn)江 212004)

土壤是地球生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是人類賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一［1－3］。在地球演化的漫長(zhǎng)歷史過(guò)程中，土壤與大氣、水、生物系統(tǒng)形成了宏觀的相對(duì)平衡的體系。土壤是人類衣食之源、生存之本，處于環(huán)境的中心位置，承接著環(huán)境中大約90%的來(lái)自各方面的污染物。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染物的排放量與日俱增，土壤污染狀況日益嚴(yán)重。土壤環(huán)境污染物主要來(lái)自污染的大氣沉降，廢水、污水灌溉，工業(yè)廢渣、城市垃圾，農(nóng)藥施用，等等［4－8］。這些污染造成土壤環(huán)境中重金屬、農(nóng)藥、石油等物質(zhì)含量超標(biāo)，進(jìn)而導(dǎo)致土壤酸化，營(yíng)養(yǎng)元素流失，嚴(yán)重破壞了土壤的生態(tài)系統(tǒng)，也降低了作物產(chǎn)量［9－11］。因此，開(kāi)展土壤污染狀況調(diào)查和防治是一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。筆者擬通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)江地區(qū)土壤采樣監(jiān)測(cè)，探討重金屬元素鎳(Ni)和汞(Hg)的含量、空間分布特征及可能的污染來(lái)源，為鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及生態(tài)修復(fù)治理提供基礎(chǔ)性指導(dǎo)。

1 樣品采集與分析

鎮(zhèn)江地區(qū)國(guó)土面積約為3 800 km2，按8 km×8 km尺度劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格中心點(diǎn)作為試點(diǎn)期間調(diào)查監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，共69個(gè)。在確定的采樣區(qū)內(nèi)，采用蛇形、對(duì)角線、梅花形等方法采集地表0～25 cm的分點(diǎn)樣品，將樣品裝入聚乙烯袋中密封好，于4℃條件下保存帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室中，將樣品置于－20℃條件下冷凍保存，經(jīng)冷凍干燥機(jī)冷凍干燥處理，用球磨機(jī)研磨后過(guò)100目篩，用于測(cè)定重金屬含量。

重金屬Ni，Hg含量分析采用HNO3+HF微波消解，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP/MS，美國(guó)Thermo公司)測(cè)定。分析過(guò)程中所用聚四氟乙烯容器均在體積比1∶1(硝酸/純水)的溶液中浸泡48 h以上，玻璃容器浸泡24 h。高純水沖洗后晾干。分析所用酸均為優(yōu)級(jí)純，水為高純水。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每批樣品均做全程空白實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程中，同步分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，從而控制樣品分析的緊密度和準(zhǔn)確度。

2 結(jié)果與討論

2.1 鎳(Ni)的污染監(jiān)測(cè)及其污染指數(shù)評(píng)價(jià)

鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni的污染監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1和圖1。結(jié)果顯示，鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量的變異系數(shù)在0.10～0.47之間，說(shuō)明其變異程度很小;Ni含量的平均值為35.2 mg/kg，其中，潤(rùn)州區(qū)的平均值最高，為42.4 mg/kg;Ni含量的最高值為99.8 mg/kg，出現(xiàn)在句容市樣點(diǎn)中。從偏度系數(shù)看，鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量在一定顯著水平下不服從正態(tài)分布，正態(tài)分布適合度較差，表現(xiàn)為正偏，即大于平均含量比小于平均含量的個(gè)數(shù)少。丹徒區(qū)和丹陽(yáng)市土壤環(huán)境中Ni含量的峰態(tài)系數(shù)為負(fù)值，表現(xiàn)為樣本頻率分布形態(tài)相對(duì)于正態(tài)分布概率密度曲線偏緩，句容市和揚(yáng)中市則相反。

表1 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni污染監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖1 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量的頻率分布圖

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算樣點(diǎn)表層土壤環(huán)境中Ni的單項(xiàng)污染指數(shù)。由表2可看出，各行政單元土壤環(huán)境中Ni的單項(xiàng)污染指數(shù)平均值都小于1.0，表明各行政單元土壤環(huán)境中Ni含量總體符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量的超標(biāo)率為15.94%，全市共有10個(gè)樣點(diǎn)的污染指數(shù)在1～2之間，句容市還有1個(gè)污染指數(shù)在2～5之間。超標(biāo)率最高的是潤(rùn)州區(qū)，達(dá)到50%，其次是揚(yáng)中市，達(dá)到40%。鎮(zhèn)江地區(qū)84.06%的樣點(diǎn)土壤環(huán)境中Ni含量符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni污染評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量網(wǎng)格分級(jí)圖如圖2所示。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量較高的區(qū)域大多集中在句容市茅山鎮(zhèn)、揚(yáng)中市油坊鎮(zhèn)、京口區(qū)共青團(tuán)農(nóng)場(chǎng)和丹徒開(kāi)發(fā)區(qū)。Ni含量的這種空間分布與鎮(zhèn)江地區(qū)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局存在著一定的相關(guān)性，基本反映出鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni污染的大致?tīng)顩r。

圖2 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni含量網(wǎng)格分級(jí)圖

2.2 汞(Hg)的污染監(jiān)測(cè)及其污染指數(shù)評(píng)價(jià)

鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg的污染監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3和圖3。結(jié)果顯示，Hg含量的變異系數(shù)在0.31～0.95之間，說(shuō)明其變異程度小;Hg含量的平均值為0.16 mg/kg，其中，平均值最高的為潤(rùn)州區(qū)，達(dá)到0.29 mg/kg;Hg 含量的最高值為0.82 mg/kg，出現(xiàn)在丹陽(yáng)市。從偏度系數(shù)看，鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量在一定顯著水平下不服從正態(tài)分布，正態(tài)分布適合度較差，表現(xiàn)為正偏，即大于平均含量比小于平均含量的個(gè)數(shù)少。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量的峰態(tài)系數(shù)為正值，表現(xiàn)為樣本頻率分布形態(tài)相對(duì)于正態(tài)分布概率密度曲線偏陡。

表3 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg污染監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖3 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量的頻率分布圖

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算樣點(diǎn)表層土壤環(huán)境中Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)。由表4可看出，各行政單元土壤環(huán)境中Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)平均值都小于1.0，表明各行政單元土壤環(huán)境中Hg含量總體符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量的超標(biāo)率為2.90%，只有丹陽(yáng)市司徒鎮(zhèn)丁莊村和丹徒區(qū)榮炳鎮(zhèn)八福村2個(gè)樣點(diǎn)超標(biāo)，其余樣點(diǎn)均未超標(biāo)。鎮(zhèn)江地區(qū)97.10%的樣點(diǎn)土壤環(huán)境中Hg含量符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg污染評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量網(wǎng)格分級(jí)圖如圖4所示。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量較高的區(qū)域大都集中在句容市下蜀鎮(zhèn)、丹徒開(kāi)發(fā)區(qū)等工業(yè)區(qū)。Hg含量的這種空間分布與鎮(zhèn)江地區(qū)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局存在著一定的相關(guān)性，基本反映出鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg污染的大致?tīng)顩r。

2.3 與背景值比較

如表5所示，與江蘇省土壤環(huán)境中Ni和Hg含量的背景值比較，鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni和Hg含量均大于背景值，呈上升趨勢(shì)。但和背景值差距不大，均在2倍以內(nèi)，說(shuō)明 Ni和 Hg的污染疊加量較小。

圖4 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Hg含量網(wǎng)格分級(jí)圖

表5 鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ng，Ni含量變化趨勢(shì)表

3 結(jié)論

綜上所述，鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni和Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)平均值都小于1.0，表明鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni和Hg含量總體上達(dá)到《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。鎮(zhèn)江地區(qū)土壤環(huán)境中Ni和Hg含量均大于背景值，具有一定的積累效應(yīng)，但效應(yīng)并不明顯。從污染來(lái)源分析，土壤環(huán)境中重金屬含量變化受多種因素影響，一般而言，主要可分為自然源(如成土母質(zhì)等)和人類活動(dòng)源［13］。由鎮(zhèn)江地區(qū)重金屬污染物的相關(guān)系數(shù)可以看出，由于Ni和Hg均為化石燃料燃燒后的主要產(chǎn)物，火力電廠和汽車化石燃料的燃燒產(chǎn)生的飛灰能使大氣中Ni含量高達(dá)到120～170 ng/Nm3，因此，鎮(zhèn)江地區(qū)的土壤主要受大氣降塵的污染。建議建立土壤環(huán)境污染長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，加強(qiáng)土壤環(huán)境污染重點(diǎn)地區(qū)的長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，在有代表性的地區(qū)定期采樣或定點(diǎn)安置自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，測(cè)定土壤環(huán)境質(zhì)量，以觀察污染狀況的定期變化規(guī)律，從而確定區(qū)域污染物質(zhì)的排放總量及允許的種類和濃度，這樣可以杜絕土壤環(huán)境點(diǎn)源污染擴(kuò)大化，從源頭治理土壤環(huán)境污染。

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