贵阳城区土壤重金属的空间分布特征及污染评价

张一修;王济;张浩

【摘 要】以贵阳市区为研究地点，采集贵阳城区工业区、交通区、商业区、居民区、文教区、公园6个类别共89个采样点的表层土壤，分析土壤重金属在不同区域的分布特征，并分析其可能来源。最后对重金属污染状况进行总体评价。结果表明：重金属在土壤中已有一定程度的积累，在工业区、商业区、居民区的积累程度比较高。As的污染较为严重，达警戒水平，Cu、Ni、Zn在居民区的污染比较严重，均达警戒水平，Cu、Ni、Zn在工业区的污染最为严重，达轻度污染以上。%This study focused on characterization of heavy metals in the soil of the city of Guiyang,89 surface soil samples were collected from 6 land-use types, such as traffic areas, industrial area, commercial area, residential area, education and historical relics, public area. Distribution

characterization and possible sources of heavy metals of Hg, Cd, As, Pb, Cr, Cu, Ni and Zn were analysised, and The overall assessment of heavy metals pollution were analysied. The results indicated that the surface soil was contaminated by heavy metals, especially in industrial area, commercial area and residential area. The concentration of As was high and should be paid more attention, the concentration of Cu ,Ni and Zn in residential area was higher and should be paid more attention, however, the concentration of Cu,Ni and Zn in industrial area was highest and above light pollution. 【期刊名称】《贵州师范大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2011(029)004

【总页数】6页(P20-25)

【关键词】重金属;城市土壤;污染评价;贵阳 【作 者】张一修;王济;张浩

【作者单位】贵州师范大学地理与环境科学学院,贵州贵阳550001;贵州省山地资源与环境遥感应用重点实验室,贵州贵阳550001;贵州师范大学地理与环境科学学院,贵州贵阳550001;贵州省山地资源与环境遥感应用重点实验室,贵州贵阳550001;贵州师范大学地理与环境科学学院,贵州贵阳550001;贵州省山地资源与环境遥感应用重点实验室,贵州贵阳550001 【正文语种】中 文 【中图分类】X32

土壤重金属污染是指人类活动将重金属带进土壤并累积到一定程度，对土壤生态系统造成损害的现象［1］。随着工业化和城市化进程的加剧，通过交通运输、工业排放、市政建设和大气沉降等造成城市土壤重金属的污染越来越严重［2，3］。土壤中的重金属不仅影响和改变城市土壤的生态功能，而且通过皮肤接触、土壤转化为扬尘或土壤中重金属通过渗滤进入水体等途径直接或间接危害人体健康。当人体里面血金属超标则会破坏神经系统功能，扰乱内分泌系统，影响智商以及行为［4－5］。因此，研究城市土壤重金属的污染特征，评价其污染状况是必要的。 关于贵阳城区土壤重金属含量分布、来源、化学形态等的研究较多［6－10］，但有关贵阳城区不同功能区土壤重金属污染方面的研究鲜有报道［11］。因此，本研究主要对贵阳城区土壤重金属的空间分布特征进行研究，并对重金属污染状态进行总体评价，以期为贵阳生态文明城市建设提供科学依据。

贵阳市位于贵州省中部云贵高原东斜坡地带，地处东经 106°07'～107°17'，北纬

26°11'～27°22'。贵阳属亚热带季风湿润温和型气候。年均气温15.3℃，年降水量1 200mm左右，无霜期约270d。研究区域选择贵阳市的老城区:云岩区和南明区。云岩区地处城区北部，面积67.5km2，人口7.9×105(截至2009年);南明区地处城区南部，面积89.68km2，人口 7.1 ×105(截至 2009 年)。［12，13］ 于2008年3月选取贵阳市城区10条交通干道:宝山路、瑞金路、浣纱路、解放路、中华路、遵义路、延安路、中山路、北京路、都司路作为采样线路，按贵阳城区不同功能区(交通区、商业区、居民区、工业区、公园)采集89个土样(图1)。在所选的道路两侧(0～10m)，分别布设3个1m2的具体采样单元，然后在每个采样单元内随机采集4个样品(每个样品质量约100g)，采样深度为(0～20cm)。最后将道路两侧6个采样单元采集的24个样品充分混合，按“四分法”舍弃多余样品，保留1kg左右的样品作为该采样点的分析样品，并遵循复杂路段多采点、交通量大路段多采点的原则，共设89个采样点(图 1)。［12，13］

将土样在室温下风干，用木棍碾碎，过20目(0.84mm)尼龙筛，在将过筛后土壤样在聚乙烯薄膜上充分混匀研磨至全部通过100目(0.149mm)尼龙筛后，至于密封袋中保存备测。土壤样品中Hg测定采用硫酸－硝酸－高锰酸钾消解体系;As测定采用硫酸－硝酸－高氯酸消解体系;Cd、Pb、Cu、Ni和Zn测定采用盐酸－硝酸－氢氟酸－高氯酸消解体系。［12，13］以上8种元素的质量分数使用美国Perkin－Elmer公司生产的原子吸收光谱仪AA－800，电感耦合等离子体发射光谱仪 Optima5300v和原子荧光光谱仪AF－640测定，各元素分析误差均﹤±10%。试验均在贵州师范大学山地信息系统与生态环境保护重点实验室(省级)进行。

土壤元素含量数据采用软件excel2003和SPSS16.0进行统计分析。 采用中国国家环境保护局科技标准司在1995年发布的土壤环境质量标准值即GB15618－1995(表1)。土壤背景值统一使用贵州省土壤环境背景值［14］。评

价模式分为土壤单因子污染评价和多因子污染综合评价。 单项污染指数式为: 单项污染综合指数式为: 多项污染综合指数式为: 供评价所用［15］(表 2)。

式中:Ii为某样品中污染元素i的分指数，Ci为某样品中i元素的实测浓度，Si为i元素的评价标准，B为土壤中i元素的背景值。I为i元素n个样品中的综合污染指数，n为功能区内参与计算的样品数量。P为综合指数，I平均值为各元素污染指数平均值，I最大值为各元素污染指数中的最大值。根据贵阳目前污染土壤重金属的含量水平，采用卓文珊等拟定的广州城市土壤重金属污染等级划分标准 2.1.1 贵阳城市地表灰尘重金属的全量分析

从表1可见，贵阳城区土壤重金属含量均超过中国和贵州土壤环境背景值，除了Pb、Cr含量比较低。Cd、Cu、Zn含量是贵州土壤背景值的2.3倍、2.39倍、2.4倍，尤其Cu、Zn的最大含量远超背景值，可见城区土壤Cd、Cu、Zn污染较重。

变异系数是用以判断重金属来源是自然因素还是人为因素，也可用以判断元素污染程度。变异系数越大，说明人为活动的干扰作用越强烈或污染程度越严重［16－17］。除了 As和 Ni变异系数较低外，其余重金属元素的变异系数均高于50%，变异系数最高的是Hg，其次是Cd、Pb。结果表明贵阳城区土壤受人为活动严重干扰的重金属为Hg、Cd、Pb。 2.1.2 贵阳城区土壤重金属的空间分析

表2 和图 2 表示重金属(Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn)在贵阳市不同功能区的富集水平。就均值而言，贵阳城区不同功能区土壤重金属含量一般远超贵州土壤环境背景值，说明贵阳城区土壤重金属污染严重。其中工业区的Pb含量超过土

壤环境背景值外，其余均低于背景值，这可能与无Pb汽油有关;6类功能区的Cr含量均低于背景值，这可能与外源土有关。非参数检验－Friedman检验对不同功能区土壤重金属含量进行分析可得，p=0.001＜0.05，可见6类功能区中土壤重金属含量存在显著差异。工业区土壤重金属含量普遍高于其他区域，之后依次是居民区＞商业区＞交通区＞文教区＞公园，工业排放物和频繁的交通对工业区环境污染影响较大(表2)。Hg(0.902mg/kg)的最大值来自商业区，Pb(104.8mg/kg)、As(68.304 mg/kg)和Cd(1.912mg/kg)的最大值来自居民区，而

Cr(185.1mg/kg)、Cu(81.7mg/kg)、Ni(97.46mg/kg)和Zn(635.7mg/kg)的最大值则来 自工业区。

土壤中8种元素间存在3组显著的正相关关系见表 3:Hg、Pb、Cu 与 Zn，Cd、As、Pb、Cu、Ni与Zn，Cr、Ni与Zn。土壤元素的3组显著正相关(Hg-Pb-Cu-Zn，Cr-Ni-Zn，Cd-As-Pb-Cu-Ni-Zn)则说明Hg、Pb、Cu、As、Zn、Cd 和 Ni等 7 种元素同一来源，Cr为其他来源。由于Cu-Zn主要来源于汽车轮胎磨损及油的泄露，判断 Hg、Pb、Cu、As、Zn、Cd 和 Ni等7种元素主要来源于汽车轮胎磨损及油的泄露等交通排放，而Cr主要与外源(外来土)有关。

贵阳城区不同功能区和不同重金属单项综合污染指数I值、综合指数P值如表6。从单一功能区的I值来看，工业区 Cu和 Ni的 I值为1.12、1.37，属于轻度污染，尤其Zn的I值达1.91，属于中度污染。Zn在商业区和居民区的I值达0.794、0.641，属于警戒级别。汽油的泄露是路边土壤Cu的主要污染源;汽车轮胎的添加剂中含有Zn，轮胎磨损产生的粉尘是路边土壤Zn的主要污染来源［15］。As在工业区、交通区、商业区、文教区和居民区的 I值为0.76、0.568、0.584、0.7、0.523，均属于警戒级别。各功能区的P值均大于0.3，表明重金属在贵阳城区已有一定程度的积累。城区的平均P值为0.64，总体来说处于警戒级水平，如果不加以重视，重金属不断积累，P值将很快突破1.0，将会造成重金属轻度污染。

城区不同的土地利用方式，对表层土壤中的重金属含量有明显影响。各功能区P值为工业区＞商业区＞居民区＞交通区＞文教区＞公园。工业区的P值达1.454，属于轻度污染级，其次是商业区，P值为0.609，属于警戒级，显著低于工业区。公园的P值最小，仅为0.385，属于清洁级。功能区差异的主要原因在于人为干扰性质的差异。工业区由于靠近工业三废排放点和频繁的交通，所以受到的污染最为严重;商业区的污染则与城市化过程中交通流量急速增大有关;交通区污染较重主要与工业运输和城市化过程中急速增大的交通排放有关;居民区的污染主要与交通流量较大以及外源土有关;公园主要分布在生活区，受工业和交通污染的影响较小，污染程度也是最小的，但由于公园是重要的休闲娱乐场所，与人们日常生活联系紧密受生活废弃物排放影响较大。其表土环境质量显得尤为重要，尤其是对儿童的健康更是有重大的影响。

从全部土壤来看，Pb元素的单项污染综合指数I值最大，达0.578，达警戒级别，其次是 Ni和Zn，指数为0.533、0.546，同样达警戒级别，Pb的 I值最小，仅为－0.029，这可能与无Pb油的使用有关。全部土壤的综合指数P值为0.462，属于清洁级。

(1)贵阳城区土壤重金属已有一定程度的积累。贵阳城区土壤重金属含量均超过中国和贵州土壤环境背景值，除了Pb、Cr含量比较低。贵阳城区不同功能区土壤重金属含量一般远超贵州土壤环境背景值，除部分地区Pb、Cr外。工业区土壤重金属含量普遍高于其他区域。

(2)重金属在各功能区土壤的分布不均匀。污染综合指数以工业区最高，属于轻度污染级别。商业区和居民区由于交通流量增大及外源土的取用，重金属积累程度也比较严重。工业区以As、Cu、Ni和Zn积累为特征，交通区以As和Ni的积累为特征，商业区和居民区则以As、Ni和Zn积累为特征。

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