應(yīng)用毒性淋溶提取法評(píng)價(jià)天津市某工業(yè)用地及周圍農(nóng)田土壤中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

應(yīng)用毒性淋溶提取法評(píng)價(jià)天津市某工業(yè)用地及周圍農(nóng)田土壤中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

王靜1， 吳宇峰1， 王斌1， 張磊2， 王鑫1， 趙一1

(1.天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心， 天津 300191； 2.天津工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院， 天津 300160)

摘要：毒性淋溶提取法(TCLP)是美國法定的一種生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，通過提取土壤中的重金屬有效態(tài)判斷土壤重金屬污染狀況和評(píng)估污染區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本文應(yīng)用TCLP法提取天津市某工業(yè)園區(qū)內(nèi)及周圍農(nóng)田土壤中的有效態(tài)Cu、Pb、Zn、Cd，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收光譜法分別測(cè)定重金屬全量和有效態(tài)，結(jié)合單項(xiàng)污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)了重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：研究區(qū)Zn是首要污染物，主要來源于鍍鋅廠、金屬制品廠和電鍍廠，其次是Pb和Cu污染，Cd無污染；Pb、Zn可能具有同源性或伴生關(guān)系；大部分土壤處于安全水平，重金屬污染率不到30%，但農(nóng)田土壤出現(xiàn)了Zn的輕度污染。重金屬全量是影響重金屬有效態(tài)含量較大的因素，當(dāng)Zn全量大于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值(300 mg/kg)，Pb全量大于80 mg/kg時(shí)，有效態(tài)Zn、Pb與其全量均呈正相關(guān)。因此，可以使用TCLP法將土壤重金屬全量與有效態(tài)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：毒性淋溶提取法(TCLP)； 土壤； 重金屬有效態(tài)； 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X825

收稿日期：2014-12-26； 修回日期： 2015-05-12； 接受日期： 2015-06-05

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(12120113015400)； 國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41302141，41272198)；

作者簡(jiǎn)介：王寧，碩士研究生，研究方向?yàn)榈厍蚧瘜W(xué)。E-mail: wangning0121@126.com。

通訊作者：孫青，博士，研究員，研究方向?yàn)榈厍蚧瘜W(xué)。E-mail: sunqing1616@yahoo.com。

文章編號(hào)：0254-5357(2015)04-0471-09

DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.016

隨著我國工業(yè)化、城市化的發(fā)展，許多工業(yè)園區(qū)建在城鄉(xiāng)結(jié)合部，不僅侵占大量農(nóng)田，并且對(duì)周圍農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)。農(nóng)田重金屬污染的潛在危害已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-3]。重金屬的生物毒性不僅與其全量有關(guān)，更大程度上由其有效態(tài)決定。外源重金屬進(jìn)入土壤后，在物理、化學(xué)條件的影響下，通過在土壤中積累、遷移和轉(zhuǎn)化，在土壤固相的有機(jī)、無機(jī)組分中進(jìn)行形態(tài)分布，其中能被植物或其他生物所吸收的一定形態(tài)的元素的量就是生物有效態(tài)[4]。土壤中重金屬的形態(tài)對(duì)研究重金屬的環(huán)境效應(yīng)及污染土壤修復(fù)治理具有重要意義[5]。

目前，土壤重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)大多采用富集因子法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等評(píng)價(jià)方法，土壤重金屬的全量是這些方法中重要的評(píng)價(jià)因子。但是，僅依靠土壤中重金屬總含量來評(píng)價(jià)土壤受污染程度及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，是存在信息缺失的[6]。毒性淋溶提取法(Toxicity Characteristic Leaching Procedure，TCLP)是美國環(huán)境保護(hù)署EPA 1311方法，具有快速、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，是美國法定的一種生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[7-8]，能夠準(zhǔn)確地提取土壤重金屬的有效態(tài)，判斷土壤重金屬污染情況，評(píng)估污染區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。我國已有學(xué)者采用TCLP法評(píng)價(jià)了礦區(qū)、資江流域土壤重金屬的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[9-12]，結(jié)果表明在重污染礦區(qū)、資江流域中TCLP法提取的土壤重金屬有效態(tài)與其全量之間存在一定的相關(guān)性。也有文獻(xiàn)使用TCLP法評(píng)價(jià)了重金屬污染土壤修復(fù)情況[13-14]。

然而，目前關(guān)于工業(yè)園區(qū)及周圍農(nóng)田土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究較少，并且主要使用重金屬全量作為評(píng)價(jià)因子[15]，還沒有研究使用TCLP提取法對(duì)其進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。本文對(duì)天津市靜?？h某工業(yè)園區(qū)及周圍農(nóng)田土壤進(jìn)行采樣，使用原子吸收光譜法測(cè)定土壤中重金屬Cu、Pb、Zn、Cd全量，電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)定TCLP法提取的重金屬有效態(tài)，進(jìn)而對(duì)重金屬全量及其有效態(tài)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；同時(shí)，將TCLP法提取的重金屬有效態(tài)與全量及理化性質(zhì)(有機(jī)質(zhì)、pH)作逐步多元線性回歸，研究其相互作用關(guān)系，并探討了重金屬全量對(duì)有效態(tài)提取率的影響(重金屬有效態(tài)提取率為TCLP法提取重金屬有效態(tài)含量與重金屬全量的比值)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1樣品采集與處理

選取天津市靜?？h某工業(yè)區(qū)內(nèi)及周邊農(nóng)田土壤作為調(diào)查對(duì)象。該工業(yè)園區(qū)內(nèi)有多家鍍鋅廠、電鍍廠、蓄電池廠等金屬制品廠區(qū)，園區(qū)周圍有農(nóng)田面積2300公頃，主要種植小麥、玉米、蔬菜等作物。按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)相關(guān)要求，采用系統(tǒng)隨機(jī)布點(diǎn)法，網(wǎng)格大小為1 km×1 km，網(wǎng)格中心點(diǎn)作為采樣點(diǎn)位，共布設(shè)土壤點(diǎn)位55個(gè)。每個(gè)土壤樣品采樣量為1 kg，裝入布袋，內(nèi)外貼上標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)室處理。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后碾碎，去除碎石、砂礫、植物殘?bào)w，粗磨過20目尼龍篩后測(cè)定pH值，用瑪瑙研缽細(xì)磨過100目尼龍篩，備測(cè)定土壤重金屬全量。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

(1)TCLP法提取重金屬有效態(tài)及其含量分析。TCLP法是根據(jù)土壤酸堿度和緩沖量的不同而制定出的兩種不同pH值的緩沖溶液作為提取液：當(dāng)土壤pH值<5時(shí)，選用試劑1作為提取液(吸取5.7 mL冰乙酸于1 L容量瓶中，加入64.3 mL 1 mol/L 氫氧化鈉后定容，保證其pH值在4.93±0.05)；當(dāng)土壤pH>5時(shí)，選用試劑2作為提取液(吸取5.7 mL冰乙酸于1 L容量瓶中定容，保證其pH值在2.88±0.05)。

提取步驟：提取劑與土壤樣品的質(zhì)量比為20∶1，使用翻轉(zhuǎn)振蕩器在常溫下振蕩18±2 h，過濾，用Agilent7700X型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國Agilent公司)測(cè)定浸提液中的重金屬有效態(tài)。按照以下公式計(jì)算提取液中重金屬Cu、Pb、Zn、Cd有效態(tài)含量(mg/kg)。

(1)

式中：ρ—提取液中的重金屬含量(mg/L)；V—提取液的體積(L)；M—土壤樣品的質(zhì)量(g)。

(2)重金屬全量分析。土壤中Cu、Zn全量的分析參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17138—1997采用火焰原子吸收光譜法，Pb、Cd全量參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17141—1997采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定。按照規(guī)定，每個(gè)批次樣品分析需做程序空白，10%的質(zhì)控樣品，準(zhǔn)確度、精密度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

(3)土壤理化性質(zhì)分析。有機(jī)質(zhì)、pH值等理化性質(zhì)按照常規(guī)方法分析[16-17]。使用玻璃電極測(cè)定土壤溶液的酸堿度，將經(jīng)過處理后的土壤經(jīng)定氮蒸餾后以標(biāo)準(zhǔn)酸滴定，根據(jù)銨離子的量計(jì)算土壤陽離

子交換量。有機(jī)質(zhì)含量使用重鉻酸鉀法進(jìn)行測(cè)定。

(4)數(shù)據(jù)處理。使用Excel、SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2結(jié)果與討論

2.1土壤中重金屬污染特征

土壤中Cu、Pb、Zn、Cd全量及TCLP法提取的4種元素有效態(tài)含量分析結(jié)果見表1。Cu全量為6.45～388 mg/kg，Pb全量為17.9～1268 mg/kg，Zn全量為56.8～7820 mg/kg，Cd全量為0.030～0.590 mg/kg，采用TCLP法提取的Cu、Pb、Zn、Cd有效態(tài)含量占其全量的比例分別為2.98%～13.4%、2.72%～6.90%、3.44%～61.1%、1.64%～59.8%?？梢?，Zn、Cd的提取比例顯著高于對(duì)Cu、Pb的提取比例，這可能與土壤表面對(duì)不同重金屬的吸附差異有關(guān)。Cd是自然界遷移性和毒性較強(qiáng)的重金屬之一，有研究表明Zn、Cd之間存在拮抗作用，Zn的復(fù)合存在會(huì)降低Cd有效態(tài)含量[18]。但兩者之間的交互作用(拮抗作用或協(xié)同作用)一直存在很大爭(zhēng)議[19]。

表 1重金屬全量和有效態(tài)含量分析結(jié)果

Table 1Anlaytical results of total heavy metals and their bioavailable states

統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目Cu全量Pb全量Zn全量Cd全量有效態(tài)Cu有效態(tài)Pb有效態(tài)Zn有效態(tài)Cd平均值(mg/kg)48.890.26370.1083.9015.71550.019標(biāo)準(zhǔn)差(mg/kg)60.521314550.0969.9956.93760.021變異系數(shù)(%)12423622988.8256362242113偏度4.844.404.433.465.015.513.061.49峰度24.020.320.014.324.432.88.731.16最小值(mg/kg)6.4517.956.80.0300.8661.092.600.001最大值(mg/kg)388126878200.59057.037916440.078百分位數(shù)(mg/kg)25%30.626.61400.0502.3112.42.314.38×10-350%35.232.12270.0802.6719.22.679.80×10-375%42.844.24310.1203.5949.73.593.11×10-2

根據(jù)表1中的重金屬分析結(jié)果對(duì)該區(qū)域進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，表2中的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，Zn的污染最為嚴(yán)重，其次是Pb、Cu，而Cd無污染。在Zn的污染中，輕微污染比重最大，超過Zn污染總數(shù)的一半以上；其次是重污染，主要集中在鍍鋅廠附近。與之相比，有效態(tài)Pb的污染率明顯增加，約為Pb全量污染率的2倍，并且主要集中在輕微污染狀態(tài)，這說明有效態(tài)Pb在輕微污染級(jí)別的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)于后者。Pb、Zn重污染的復(fù)合污染點(diǎn)是在蓄電池廠附近。

表 2單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

Table 2The evaluation results of single pollution index

重金屬元素超標(biāo)率(%)重污染比重(%)中度污染比重(%)輕度污染比重(%)輕微污染比重(%)Cu全量3.64-100--Pb全量5.4633.333.333.4-Zn全量34.521.110.515.852.6Cd全量0----有效態(tài)Cu3.64-100--有效態(tài)Pb10.04010-50有效態(tài)Zn38.242.914.39.533.3有效態(tài)Cd0----

注：重金屬全量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；重金屬TCLP有效態(tài)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)。

2.2重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

由于土壤重金屬污染常常是多種不同元素的復(fù)合污染，僅靠單一指標(biāo)難以正確評(píng)價(jià)土壤污染程度，因此國內(nèi)外普遍采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法來評(píng)價(jià)土壤的重金屬污染情況[20]。圖1為重金屬全量與重金屬有效態(tài)的綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果。

圖 1綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

Fig.1The evaluation results of comprehensive pollution index

在重金屬全量的綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果中，55個(gè)采樣點(diǎn)中重污染水平有6個(gè)，重污染率為10.9%，集中在鍍鋅廠、電鍍廠及蓄電池廠周圍；中度污染區(qū)有3個(gè)，分布在蓄電池廠附近；輕度污染有8個(gè)，輕度污染率為14.5%，分布在金屬制品廠和線材廠附近；處于警戒限的有8個(gè)，集中在鍍鋅廠附近；安全水平有30個(gè)，約占總數(shù)的54.5%。在重金屬有效態(tài)的綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)中，土壤處于安全、警戒限、輕污染、中污染、重污染水平所占的比重分別占60.0%、16.4%、1.8%、3.6%和18.2%。受污染土壤樣品的比重占全部土壤樣品的比重為23.7%。

重金屬全量和有效態(tài)兩種評(píng)價(jià)結(jié)果均顯示，重污染區(qū)域Zn單項(xiàng)污染指數(shù)平均貢獻(xiàn)率最高，說明Zn是造成重污染的重要原因，Zn污染主要來源于鍍鋅廠、金屬制品廠、電鍍廠等。

使用TCLP法提取的重金屬有效態(tài)評(píng)價(jià)研究區(qū)土壤的污染率為23%，說明大部分土壤的重金屬含量處于安全水平，少部分土壤受到了不同程度的重金屬污染。而前面使用重金屬全量的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示研究區(qū)的土壤污染率為30%，兩種評(píng)價(jià)結(jié)果略有差異，可能是因?yàn)槲覈寥拉h(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值比較嚴(yán)格，相關(guān)研究者也得到類似結(jié)論[9-10]。在13個(gè)污染點(diǎn)位中，有2個(gè)輕度污染點(diǎn)位是農(nóng)田土壤，農(nóng)田土壤的污染率不到10%，這2個(gè)點(diǎn)位的污染物為Zn，該區(qū)域農(nóng)田土壤受到了Zn的輕度污染，應(yīng)引起關(guān)注。由此，也說明了TCLP法提取土壤重金屬有效態(tài)及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果對(duì)研究重金屬的環(huán)境效應(yīng)及重金屬污染土壤治理修復(fù)具有重要意義。

2.3重金屬有效態(tài)與土壤理化性質(zhì)、重金屬全量的相關(guān)性分析

土壤重金屬污染是長(zhǎng)期積累的過程。進(jìn)入土壤中的重金屬在土壤中以物理化學(xué)過程形成不同的化學(xué)形態(tài)，土壤理化性質(zhì)影響重金屬的變化過程。表3為TCLP法提取的重金屬有效態(tài)與土壤理化性質(zhì)和重金屬全量之間的相關(guān)性分析結(jié)果。

表3中的相關(guān)系數(shù)表明，Pb和Cd全量與有機(jī)質(zhì)存在極顯著正相關(guān)，與文獻(xiàn)[5]實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，這說明土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)Pb、Cd有直接的控制作用。土壤中有機(jī)質(zhì)含量的高低，控制著土壤中重金屬的地球化學(xué)行為，它不僅對(duì)土地生產(chǎn)力有著重要的意義，而且對(duì)土壤中重金屬生態(tài)效應(yīng)有著重要的影響[21]。有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬移動(dòng)性和有效性的影響可通過靜電吸附和配位/螯合作用來實(shí)現(xiàn)，固相有機(jī)物能吸附重金屬而限制其移動(dòng)性，但由于擁有氮、氧等有機(jī)活性基，可溶性有機(jī)物則可能和重金屬形成配合物增加了重金屬的移動(dòng)性[22]。與大多數(shù)文獻(xiàn)結(jié)論不同的是，表3中只有Pb的有效態(tài)與有機(jī)質(zhì)具有顯著相關(guān)性，這可能是因?yàn)橹亟饘俚挠行B(tài)不僅與有機(jī)質(zhì)相關(guān)，還受到pH值等理化性質(zhì)的共同作用。土壤酸堿度(pH)通過影響土壤組分和重金屬的電荷特性-沉淀/溶解、吸附/解吸和配位/解離平衡來改變重金屬有效性，還可通過微生物活性間接影響重金屬有效性[22-24]。本研究區(qū)有效態(tài)Pb與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，與文獻(xiàn)[5]結(jié)論一致。

表 3重金屬有效態(tài)與土壤理化性質(zhì)和重金屬全量之間的相關(guān)性分析結(jié)果

Table 3The correltionship between bioavailability of heavy metals with total content and the physical-chemical properties of soil

元素Pb全量Cu全量Zn全量Cd全量有效態(tài)Cu有效態(tài)Zn有效態(tài)Pb有效態(tài)Cd有機(jī)質(zhì)pH值Pb全量10.056 0.398**0.1920.007 0.419** 0.974**0.269* 0.443**-0.243Cu全量10.0820.013 0.987**0.1960.0620.1920.180-0.008Zn全量10.1270.054 0.910**0.319*0.200-0.027 -0.029Cd全量10.0100.1460.123 0.365** 0.433** 0.148有效態(tài)Cu10.1600.0150.1630.120 0.007有效態(tài)Zn1 0.371**0.1290.082-0.090有效態(tài)Pb10.208 0.435**-0.280*有效態(tài)Cd10.182-0.149有機(jī)質(zhì)1-0.145pH1

注：標(biāo)注“**”表示在0.01置信水平內(nèi)相關(guān)；標(biāo)注“*”表示0.05置信水平內(nèi)相關(guān)。

圖 2　土壤中重金屬全量與提取率的關(guān)系

由相關(guān)關(guān)系分析可知，土壤中的有機(jī)質(zhì)、pH值對(duì)重金屬有效態(tài)的影響作用大小和方向不同，表明有效態(tài)含量并不完全受有機(jī)質(zhì)和pH值的影響，還受到重金屬全量、土壤類型等因素影響，其中重金屬全量是影響較大的因素[25]。Cu、Pb、Zn、Cd有效態(tài)與其全量之間存在顯著相關(guān)性，其中前三者相關(guān)系數(shù)R>0.9，Cd的相關(guān)性最低;Pb、Zn之間存在極顯著相關(guān)性，并且Pb全量與有效態(tài)Zn、Zn全量與有效態(tài)Pb之間互為相關(guān)性，說明它們可能具有同源性或伴生關(guān)系[26-27]。

2.4重金屬全量對(duì)有效態(tài)的影響

土壤重金屬全量是重金屬有效態(tài)的重要影響因素[25]，不同重金屬由于性質(zhì)不同，全量對(duì)有效態(tài)的影響也不盡相同。本文將土壤中Cu、Pb、Zn、Cd全量與各元素有效態(tài)提取率(即有效態(tài)Cu、Pb、Zn、Cd占全量的比重)進(jìn)行相關(guān)性分析，以研究重金屬全量對(duì)有效態(tài)提取率的影響，結(jié)果如圖2所示。Cu全量與有效態(tài)Cu提取率之間呈V字型，在低濃度時(shí)，有效態(tài)Cu提取率與全量之間呈負(fù)相關(guān)，隨著Cu全量濃度的增大，有效態(tài)Cu提取率隨之增大。當(dāng)Zn全量低于300 mg/L時(shí)，有效態(tài)Zn提取率保持在20%以下；當(dāng)Zn全量大于300 mg/kg時(shí)，有效態(tài)Zn提取率與全量呈正相關(guān)。根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)，Zn環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值為300 mg/kg。因此，使用TCLP提取Zn有效態(tài)可以評(píng)價(jià)土壤中Zn的環(huán)境污染情況。由于Pb、Zn都是植物生長(zhǎng)必要元素，且兩者具有伴生現(xiàn)象，Pb與Zn情況相似。當(dāng)Pb全量小于80 mg/kg，有效態(tài)Pb提取率小于15%；當(dāng)Pb全量大于80 mg/kg時(shí)，有效態(tài)Pb提取率隨著全量的增大而增大。因此，可以使用TCLP法將土壤重金屬全量與有效態(tài)進(jìn)行量化。而由于Cd的遷移性強(qiáng)，Cd全量與有效態(tài)Cd提取率無相關(guān)性。

3結(jié)論

在本研究區(qū)域的土壤中，Zn是造成污染的重要原因，其次是Pb，在重污染區(qū)域存在Zn、Pb的復(fù)合污染， Zn污染主要來源于鍍鋅廠、金屬制品廠和電鍍廠。Pb、Zn之間存在極顯著相關(guān)性，并且兩種元素的全量與有效態(tài)之間互為相關(guān)性，說明它們可能具有同源性或伴生關(guān)系。土壤中重金屬全量與重金屬有效態(tài)提取率的相關(guān)分析進(jìn)一步表明，當(dāng)Zn濃度達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值(300 mg/kg)時(shí)，有效態(tài)Zn提取率會(huì)隨著Zn全量的增大而顯著增大；Pb濃度超過80 mg/kg時(shí)，有效態(tài)Pb提取率與Pb全量也呈正相關(guān)，這可能是因?yàn)閆n、Pb全量大于環(huán)境容量時(shí)有效態(tài)含量主要受到了全量的影響， 此觀點(diǎn)尚未見相關(guān)文獻(xiàn)有類似的報(bào)道。

本研究分別使用土壤重金屬全量和TCLP法提取的重金屬有效態(tài)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，兩種評(píng)價(jià)結(jié)果相似但略有差異，采用TCLP法提取的重金屬有效態(tài)在一定程度上可以判斷土壤的重金屬污染情況，這種評(píng)價(jià)土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的方法可以在全國范圍內(nèi)各類土壤基質(zhì)中進(jìn)行推廣，但在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方面仍需進(jìn)一步的研究。

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Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Industrial Land and Farmland Soils of Tianjin with Toxicity Characteristic Leaching Procedure

WANGJing1,WUYu-feng1,WANGBin1,ZHANGLei2，WANGXin1,ZHAOYi1

(1.Tianjin Environmental Montoring Center， Tianjin 300191, China;

2.School of Management, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, China)

Abstract：Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) is a currently recognized method by the USA for evaluation of heavy metal pollution in soils, by extracting the effective state of heavy metals in soils to evaluate the degree of heavy metal pollution and ecological risk of the pollution area. In this study, the TCLP method was used for extracting the effective state of heavy metals in industrial land and farmland in Tianjin. The total heavy metals and the effective state of heavy metals were measured by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) and Atomic Fluorescence Spectrometry (AFS), respectively. Single Pollution Index and Comprehensive Pollution Index were used for the ecological risk assessment of heavy metal. Results show that Zn is the primary pollutant, which comes from galvanizing and metal products factories, and electroplating plants. Secondary to Zn pollution is the Pb and Cu pollution but no pollution of Cd. Pb and Zn may have the same source or alternatively Pb is associated with Zn. Most of the soil is safe with heavy metal pollution rates of less than 30%, but the farmland is slightly polluted by Zn. Total heavy metals is the main influence for the effective state of heavy metal. When Zn concentration is more than the environmental quality standard limits (300 mg/kg) and Pb concentration is more than 80 mg/kg, effective states of Zn and Pb show a positive correlation with total metals. Therefore, TCLP method can be used to quantify the total and effective state of heavy metals in soil.

Key words： toxicity characteristic leaching procedure (TCLP)； soil； bioavailability of heavy metals； ecological risk assessment

中國地質(zhì)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(YWF201408)