浙江中泰碳酸鹽巖地區(qū)風(fēng)化土壤中重金屬質(zhì)量環(huán)境評(píng)價(jià)

盛亞斌 鄔鐵

摘要：本文以浙江中泰碳酸鹽巖風(fēng)化殼為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)典型的兩條風(fēng)化殼垂直剖面進(jìn)行采樣，通過(guò)BCR連續(xù)提取法實(shí)驗(yàn)作相態(tài)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(tài)及含量。本文在重金屬總量與有效態(tài)含量相關(guān)性的基礎(chǔ)上，對(duì)該研究區(qū)進(jìn)行土壤質(zhì)量環(huán)境評(píng)價(jià)。依照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》采用單項(xiàng)和綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，與土壤背景值相比，Cr污染等級(jí)為安全，污染水平為清潔；Cu污染等級(jí)為警戒級(jí)，污染水平為尚清潔；Ni污染等級(jí)為輕污染，污染水平為土壤輕污染作物開(kāi)始受到污染；Zn、As、Pb污染等級(jí)為中污染，土壤作物均受到中等污染；Cd污染等級(jí)為重污染，土壤作物均受到污染已相當(dāng)嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖；重金屬；BCR連續(xù)提取法；土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.前言

土壤是整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要基質(zhì)，是綠色植物生長(zhǎng)繁殖的重要自然環(huán)境和物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要自然資源和人類(lèi)生存環(huán)境的重要組成要素。近年來(lái)，中國(guó)耕地土壤污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%。由于現(xiàn)代化工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤環(huán)境污染不斷加劇，土壤污染已成為中國(guó)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(yáng)離子交換態(tài)、機(jī)械性能、有機(jī)質(zhì)等的影響，在土壤中發(fā)生溶解、沉淀、凝聚和絡(luò)合吸附，形成不同的化學(xué)形態(tài)，不同形態(tài)的金屬及其化合物，其受到理化性質(zhì)及環(huán)境條件而轉(zhuǎn)化并達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡，因此研究土壤中的重金屬形態(tài)及其轉(zhuǎn)化對(duì)分析重金屬對(duì)環(huán)境的效應(yīng)及環(huán)境修復(fù)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(qū)具有代表性的4件土壤樣品作為研究對(duì)象（見(jiàn)圖1），在分析土壤基本組分的基礎(chǔ)上，通過(guò)BCR分析法分析重金屬形態(tài)，并對(duì)其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)地分析。研究結(jié)果可為巖溶區(qū)土壤中重金屬環(huán)境背景值的確定及土壤污染的治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

本文主要研究的重金屬元素有：Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb，類(lèi)重金屬元素：As。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS19.0和Excel2010完成。

2.2土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤重金屬生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用較為廣泛的方法有生態(tài)危害指數(shù)法[1]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法[2]、BCR提取法[3]，TCLP法[4]。本人主要是在BCR連續(xù)提取法的基礎(chǔ)之上，通過(guò)利用單因子污染指數(shù)法[5]和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法[6]等綜合分析數(shù)據(jù)（具體見(jiàn)表1），并對(duì)該碳酸鹽巖地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

由于土壤重金屬污染常常是多種不同的復(fù)合污染，僅靠單一指標(biāo)難以正確評(píng)價(jià)土壤重金屬的污染程度，因此國(guó)內(nèi)外普遍采用的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（Nemerow index）來(lái)評(píng)價(jià)土壤的重金屬污染情況[7]，其計(jì)算公式為：

碳酸鹽巖風(fēng)化土壤污染等級(jí)采用《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行評(píng)定[8]。一般綜合指數(shù)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(shù)（P值）越大表示土壤污染越嚴(yán)重，P綜合分級(jí)表見(jiàn)表1[10]。

3.數(shù)據(jù)分析

從BCR連續(xù)提取法中選取6種重金屬加As元素的不同形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該地區(qū)土壤基本性質(zhì)和污染情況見(jiàn)表2、表3，可知：

從表中可以看出該地區(qū)土壤中Cr的含量在77.53mg·kg-1～ 111.08mg·kg-1之內(nèi)，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(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（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(duì)該地區(qū)土壤進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，其中Ni、Zn、As、Cd和Pb的超標(biāo)倍數(shù)分別為1.57、1.68、2.23、1.70、1.70。而Cr、Cu沒(méi)有超標(biāo)。

將BCR連續(xù)提取法第二步酸可溶態(tài)含量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總?？傻帽?。

其有效態(tài)Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的有效態(tài)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。