1、第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023不同利用类型土壤重金属污染状况的调查与评价谢朝阳,朱 潇(武汉生物工程学院化学与环境工程学院,湖北 武汉 430415)摘 要:以武汉生物工程学院周边不同利用类型土壤作为研究对象,调查其重金属污染状况,并采用火焰-原子吸收光度法检测土壤中 Pb、Zn、Cu 和 Cd 的含量,结果显示:五种利用类型土壤中,重金属 Cd 污染最严重,重金属 Cu、Zn、Pb 均未超过土壤环境质量的二级标准,其中水稻田镉含量最高,为 2.1 mg/kg,是标准限量值的
2、7 倍,可能原因是污水灌溉或使用含镉农药和肥料所导致。综合污染指数结果表明,所有被调查土壤均遭受不同程度重金属污染,其中水稻田和草莓地污染最严重,为重度污染。关键词:土壤;重金属污染;监测;评价中图分类号:X131.3 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0185-03 第一作者:谢朝阳(1979-),女,高级实验师,主要研究方向为土壤污染与防治。Investigation and Evaluation of Heavy Metal Pollutionin Soils of Different Utilization TypesXIE Zhao-yang,ZHU Xia
3、o(School of Chemistry and Environmental Engineering,Wuhan University of Bioengineering,Hubei Wuhan 430415,China)Abstract:Samples from different types of soils around Wuhan University of Bioengineering were used to investigatethe heavy metal pollution.The contents of Pb,Zn,Cu and Cd in soil were dete
4、rmined by flame atomic absorptionspectrometry.The results showed that among the five types of soils,heavy metal Cd pollution was the most serious.Thecontents of Pb,Zn and Cu did not exceed the two grade standard of soil environmental quality.The highest cadmiumcontent in paddy field was 2.1 mg/kg,wh
5、ich was 7 times the standard limit value,the possible cause was sewageirrigation or the use of cadmium containing pesticides and fertilizers.The results of comprehensive pollution index showedthat all the investigated soils were polluted by heavy metals to varying degrees,of which rice and strawberr
6、y fields were themost seriously polluted.Key words:soil;heavy metal pollution;monitor;evaluate土壤是人类生存的根本。随着社会经济的发展,人类的生活活动与生产活动的频繁,造成了的土壤重金属污染,严重危害土壤及农作物的质量安全和人类的生活健康。在 2014 年 4月,环保部与国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤总的超标率为 16.1%,全国土壤无机污染物超标点位数占全部超标点位 82.8%,重金属 Cr、Pb、Cd、As、Hg5 种无机污染物点位超标率占 13.9%1。目前,我国土壤环境
7、状况不容乐观。土壤重金属污染呈现面积逐步扩大,污染源多元化趋势。本文对武生院周边地区不同利用类型土壤进行了全面采样,对其中重金属镉、铜、锌、铅的含量进行了检测,通过分析检测结果,了解该地区重金属污染状况,为该地区农业规划、农产品的安全生产以及土壤重金属的修复提供科学依据,从而合理制定农村土壤环境保护对策。1 实 验1.1 实验材料 选择武生院周围不同利用类型土壤,主要有杨树林地、草莓地、蔬菜地、草地、水稻田等常见土地利用类型。1.2 实验方法1.2.1 样品的采集与处理选择武汉生物工程学院周围近年来未受强烈人为活动干扰(如挖掘和填埋等)5 种典型土地利用类型(杨树林地、草地、草莓地、水稻田、蔬
8、菜地采样区),对每个采样地块,用对角线 5 点采样法采集 0 20 cm 耕作层土样,每个采样点采集约400 g 土壤,经混合均匀后用四分法处理,留取 1 kg 左右土壤作为该点样品。主要监测项目为土壤 pH 值、有机质、Cu、Zn、Pb、Cd。在武汉生物工程学院附近采集土壤样品,登记编号后,经过加工过程:风干、磨碎、过筛(过 100、60、20 目筛)、混匀、用保鲜袋依次标号密封和保存,作为实验原材料。1.2.2 土壤样品重金属含量的测定方法土壤中铜、锌、铅、镉的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法2。该方法主要根据元素的基态原子对该元素的特征谱线的选择性吸收来进行测定的分析方法,有阴极灯发射
9、的特征186 广 州 化 工2023 年 1 月谱线,穿越被测水样经原子化后产生的原子蒸汽,产生吸收性选择,使入射光线强度与透射光强度产生差异,通过测定基态原子的吸光度,确定试样中元素含量。1.2.3 土壤重金属污染评价方法采用单项污染指数法和综合污染指数法进行评价,以国家土壤环境质量标准(GB/T 15618-1995)中的二级标准作为评价的依据3,具体数值如表 1 所示;土壤单项污染指数分级标准见表 2;土壤综合污染指数分级标准见表 3。表 1 土壤环境质量标准Table 1 Standard for soil environmental quality级别pH 值CdCuPbZn一级自然
10、背景0.235351007.50.6100350300三级6.51400500500土壤单项污染指数(Pi)计算公式为:Pi=Ci/Si式中,Pi为i 重金属元素的污染指数;Ci为重金属含量实测值;Si是土壤环境质量的标准值,根据 Pi的数值大小,可以将土壤的污染程度划分为五个等级,具体情况见表 2。表 2 土壤单项污染指数分级标准Table 2 Classification standard of soil single Pollution Index等级划分Pi污染水平1Pi1无污染21Pi2轻微污染32Pi3轻度污染435重度污染利用单项污染指数计算出不同重金属元素对土壤的污染状况,而综
11、合污染指数兼顾了单因子污染指数的平均值和最高值,可以突出污染较重的重金属污染物的含量作用,综合污染指数计算方法如下:P综合=(Pi)2+(Pimax)22式中:P综为采样点的综合污染指数;Pi max为 i 采样点单种重金属对土壤污染指数中的最大值;Pi为 i 采样点重金属污染物单项污染指数的平均值。根据土壤综合污染指数,可以将污染等级划分为五个等级,具体情况见表 3。表 3 土壤综合污染指数分级标准Table 3 Soil Comprehensive Pollution Index classification standard等级划分P综污染等级污染水平1P0.7安全清洁20.7P1.0警
12、戒级尚清洁31.0P2.0轻污染土壤受轻度污染42.03.0重污染土壤受重度污染2 结果与分析2.1 重金属含量的测定不同利用类型土壤中各种重金属含量结果见表 4。由表 4 可知,铜含量大小依次为杨树林草莓地水稻田蔬菜地草地,杨树林铜含量最高,为 32.2 mg/kg,草地最低,为 2.5 mg/kg。被调查区域的铜含量均未超过土壤环境质量二级标准。土壤中锌含量大小依次为水稻田草地蔬菜地草莓地杨树林。水稻田的锌含量最高为 240.2 mg/kg,杨树林最低为 83.3 mg/kg。被调查区域的锌含量均未超过土壤环境质量二级标准。土壤中铅的含量普遍较低,平均限值不及标准值的 1/85,铅含量大小
13、依次为草地蔬菜地水稻田杨树林草莓地。草地铅含量最高为 4.7 mg/kg,草莓地最低 2.4 mg/kg,可能是土壤自然背景条件中存在的铅元素。土壤中镉含量大小依次为水稻田草莓地蔬菜地杨树林草地,均超过标准值。最大值超过标准值 7 倍,水稻田含镉最多为 2.1 mg/kg,草地最少为 0.4 mg/kg,被调查区域镉含量大幅度超标可能原因有很多,一是大气中镉的沉降,二是施用含有镉的农药和含镉化肥;三是大量的市政污泥未经处理排入水稻田;四是污水灌溉或者含重金属废弃物的堆积等都有可能造成水稻田中镉含量超标4。表 4 不同利用类型土壤中铜含量的测定结果Table 4 Results of deter
14、mination of copper content in soils ofdifferent utilization types(mg/kg)土壤类型中铜含量中锌含量中铅含量中镉含量杨树林32.283.32.90.6蔬菜地8.3171.64.41.2水稻田14.8240.23.22.1草莓地19.2122.52.21.4草地2.5191.24.70.4级标准1002503000.32.2 土壤单因子污染指数分析表 5 为土壤单项污染指数计算结果,对于重金属 Cu、Zn、Pb 而言,所有利用类型土壤 Pi值均未超过1,无污染,其中水稻田的锌单项污染指数较高为 0.961,快接近临界值,可能与水
15、稻田长期处于还原条件锌的有效性高有关5。所有被调查区域的镉单项污染指数 Pi均大于 1,其中水稻田中镉单项污染指数 Pi最高,属于重度污染,蔬菜地和草莓地镉属于中度污染,杨树林地和草地镉为轻污染。表 5 不同利用类型土壤重金属单因子指数值Table 5 Single factor index values of heavy metals in soilswith different utilization types土壤类型CuZnPbCd杨树林地0.3220.3330.0102蔬菜地0.0830.6860.0154水稻田0.1480.9610.0117草莓地0.1920.490.0074.6
16、7草地0.0250.7650.0161.332.3 土壤综合污染指数评价法表 6 为土壤综合污染指数计算结果,从综合污染指数来看,污染严重程度依次为水稻田草莓地蔬菜地杨树林地草地,与单项污染指数结果一致。综合污染指数最大值出现在水稻田为 5.15,水稻田土壤受重度污染,最小值出现在草地,草地土壤受轻度污染。(下转第 232 页)232 广 州 化 工2023 年 1 月图 4 钢板背面的温度变化Fig.4 The temperature of back of steel plate结合化工设备防火涂料的温度-质量变化测试和化工设备防火涂料隔热效果测试结果,可以得出季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺三者与环氧树脂可以形成膨胀炭层,并且三者的配比会影响形成炭层的效果。其中实验组 3 的效果最好,这是由于聚磷酸铵作为成炭催化剂能使季戊四醇脱羧,形成炭层,而三聚氰胺受热分解产生大量的气体使炭层膨胀,在基材表面形成隔热保护层7-8。实验组 1 和实验组 2 中的聚磷酸铵的添加量较少,导致无法产生足够量的炭层,使膨胀炭层的保护效果下降。3 结 论本实验项目以目前常用的化工设备(以 Q235 低碳钢为例)
