城市土壤重金屬污染評價方法的應(yīng)用分析

1、城市土壤重金屬污染評價方法的應(yīng)用分析 城市土壤重金屬污染評價方法的應(yīng)用分析 摘要運用離子分光光度吸收法對某城市不同功能區(qū)的319個空間樣本點的重金屬濃度進(jìn)行檢測，并綜合常見土壤重金屬污染指數(shù)評價方法的優(yōu)缺點，選用地質(zhì)累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法分析了該城市在不同功能區(qū)土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的污染程度，然后對各種方法的結(jié)果進(jìn)行精確度分析，最后提出用潛在生態(tài)危害指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法相結(jié)合的方法來克服各種評價方法的缺乏和局限之處。 關(guān)鍵詞:土壤；重金屬污染；評價方法 Q938.1+3; S151.9+3A 土壤是人類賴以生存

2、的最根本的自然資源之一,但現(xiàn)階段嚴(yán)重的土壤污染,通過多種途徑直接或間接地威脅人類平安和健康,開展城市環(huán)境質(zhì)量評價，日益成為人類關(guān)注的焦點。 本文選取了地質(zhì)累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法，對某城市不同功能區(qū)319個空間樣本點的重金屬檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了污染評價。 1.數(shù)據(jù)采集 按照功能劃分，將城區(qū)劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū).現(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,將該城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個采樣點對表層土進(jìn)行取樣,用原子吸收分光光度計測試分析,獲得了319個樣本所含重金屬元素的濃度數(shù)據(jù)。 本文依照未受污染區(qū)域土壤

3、環(huán)境背景值作為評價標(biāo)準(zhǔn)【1】?，F(xiàn)按照2公里的間距在微污染區(qū)取樣,得到該城區(qū)表層土壤中元素的背景值，如表1: 表1該城市表層土壤中重金屬元素的背景值 元素 As(ug/g) Cd(ng/g) Cr(ug/g) Cu(ug/g) Hg(ng/g) Ni(ug/g) Pb(ug/g) Zn(ug/g) 背景值 3.6 130 31 13.2 35 12.3 31 69 2污染評價方法 2.1地質(zhì)累積指數(shù)法 用于研究水環(huán)境沉積物中重金屬污染程度的定量指標(biāo)【2】，不僅能夠反映重金屬分布的自然變化特征，而且還可以判別人為活動產(chǎn)生的重金屬對土壤質(zhì)量的影響. 利用地質(zhì)累積指數(shù)污染評價標(biāo)準(zhǔn)，計算出整個城區(qū)各種金

4、屬的污染指數(shù)平均值，最大值，最小值，并按各種重金屬濃度的平均值進(jìn)行相應(yīng)的污染程度評級。 表2城區(qū)重金屬地質(zhì)積累指數(shù)及評級情況 重金屬 平均值 最大值 最小值 污染程度 As -0.07762 2.4802 -1.7459 無污染 Cd 0.305682 3.0543 -2.2854 輕度污染 Cr -0.0818 4.3076 -1.6018 無污染 Cu 0.702895 6.9966 -3.1121 輕度污染 Hg 0.273708 8.2515 -2.615 輕度污染 Ni -0.22635 2.9493 -2.1113 無污染 Pb 0.150747 3.345 -1.2405 無污染

5、 Zn 0.326836 5.1833 -1.6552 無污染 可看出,土壤中重金屬Cu、Cd、Hg污染比擬顯著，Zn的平均值雖然小于1，但是其污染指數(shù)最大值到達(dá)嚴(yán)重污染程度，其污染也很突出。Ni的平均值很小,視為處于零污染狀態(tài)。 再通過提取各個區(qū)域的污染指數(shù)進(jìn)行分析匯總，得到各個區(qū)域每種重金屬的級別污染指數(shù)直方圖，如下： 圖一：各個區(qū)重金屬污染級別指數(shù)直方圖 2.2污染負(fù)荷指數(shù)法 該指數(shù)是由評價區(qū)域所包含的主要重金屬元素構(gòu)成，它能夠直觀地反映各個重金屬對污染的奉獻(xiàn)程度，以及金屬在時間，空間上的變化趨勢. 由Tomlinson等人提出污染負(fù)荷指數(shù)的同時提出了污染負(fù)荷指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)和指數(shù)與污

6、染程度之間的關(guān)系【4】，通過計算得打各重金屬的污染負(fù)荷指數(shù)及可以得到各個功能區(qū)和該市的污染程度. 表5重金屬污染負(fù)荷指數(shù)及污染程度 功能區(qū) PLI值 污染等級 污染程度 該市的PLI值 該市的污染等級 該市污染程度 1類 1.83 中等污染 1.69 中等污染 2類 2.35 強污染 3類 1.06 中等污染 4類 1.94 中等污染 5類 1.58 中等污染 從表中的結(jié)果分析，土壤中的重金屬元素對該城市產(chǎn)生了中等污染，各功能區(qū)重金屬污染程度從重到為工業(yè)區(qū)>交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。 2.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，對該城市的重金屬污染進(jìn)

7、行評價，結(jié)果如下表所示： 表6 各功能區(qū)污染指數(shù)及程度分級 功能區(qū) 1類 2類 3類 4類 5類 該城市 污染指數(shù) 2.744 4.805 2.036 2.941 2.183 2.942 污染級別 中污染 強污染 中污染 中污染 中污染 中污染 表中污染指數(shù)按表6中的污染指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級得到各功能區(qū)的污染級別，各功能區(qū)污染程度的關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。 2.4潛在生態(tài)危害指數(shù)分析 重金屬元素是具有潛在危害的重要污染物，潛在生態(tài)危害指數(shù)法作為土壤重金屬污染評價的方法之一，它不僅考慮土壤重金屬含量，還將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在

8、一起，是土壤重金屬評價領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的科學(xué)方法 在本文的求解中將Hakanson提出的毒性系數(shù)擬定為各重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)【6】,根據(jù)計算公式得到單個重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)，結(jié)果如表所示: 表8各種金屬的毒性系數(shù) 元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系數(shù) 10 30 2 5 40 5 5 1 表9 各種金屬的潛在生態(tài)污染指數(shù)： 元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 82 340.5 16.98 108.55 1529.60 35.18 52.10 14.28 對上述單個元素結(jié)果的分析： 重金屬Hg與Cd均造成了極強的生態(tài)危害，重金屬Cu 與As那么造成了強

9、生態(tài)危害，Pb造成了中等的生態(tài)危害，其他重金屬那么均只造成了輕微的生態(tài)危害。 進(jìn)一步得到各重金屬對整個造成的生態(tài)危害情況為： 根據(jù)等級劃分的情況可以得知此八種重金屬以對該城區(qū)整體造成了中等生態(tài)危害。 3結(jié)論及建議 綜上所述,得出了各功能區(qū)的污染程度關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)，該城市的重金屬污染程度為中等程度污染。通過方差分析可得出各種方法組合的顯著程度,得到潛在生態(tài)危害指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法相結(jié)合的方式對實驗的影響最顯著，從而得出可靠性最大的評價組合。 參考文獻(xiàn)： 【1】鄭有飛，周宏倉等，環(huán)境影響評價M,第1版，北京：氣象出版社，2021， 【2】MULLER G.Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine riverJ， Geo Journal，1969.2( 3):108-109。 【3】李保杰，顧和和，紀(jì)亞洲，基于地統(tǒng)計的礦業(yè)城市土壤重金屬污染研究以徐州市為例J,江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021.39(3):1-2。 【4】楊維，高雅玲，毗鄰鐵礦的千山景區(qū)土壤重金屬污染分析與評價J,沈陽建筑大學(xué)學(xué)報，2021.1:150-155. 【5】鄭海龍，城市邊緣帶土壤重金屬空間變異及其污染