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知识

城市土壤受人类活动的城市测强烈影响, 重金属污染就是其中之一。通过监测掌握重金属污染状况是表层保证人类自身不受到伤害的必然途径。为此,土壤本文对城市表层土壤重金属污染监测进行了研究。

土壤是重金人类赖以生存和发展的自然环境资源之一。随着人类活动强度的属污增加, 土壤受到不同程度的污染, 进而影响到人类的生存质量。污染物的染监性质决定了土壤污染的类型, 含重金属的污染物进入土壤就会造成土壤重金属污染。由于表层土壤接纳了大部分的城市测污染物, 所以表层土壤也成为重金属污染的“重灾区”。重金属在自然环境中难降解,表层易累积, 进入人体并积累到一定程度就会产生危害。土壤监测是土壤摸清土壤重金属污染“家底”的前提, 因此, 对城市表层土壤重金属污染进行监测具有重要意义。

1 城市表层土壤重金属污染监测技术概述

1.1 样品采集

城市表层土壤重金属污染监测项目的重金样品采集应根据《土壤环境监测技术规范》 (HJ/T 166-2004) 4~6章规定进行。采样前应收集资料和进行现场调查,属污然后制定采样方案。为了消除采样误差,染监保证采样的代表性, 应选择合适的布点方案, 但也要兼顾经济性和可操作性。HJ/T 166-2004推荐简单随机、城市测分块随机和系统随机三种方法。表层为了全面反映土壤环境质量,土壤实际操作过程中除了要将重点风险源作为核心布点以外, 应尽量采用系统布点法 (网格布点法) 。土壤采样分为表层样和分层样, 表层样通常采集0~20cm深度范围内的样品。为了消除采样工具对样品质量的影响, 表层样采集应采用木铲、竹片等工具, 采集后装入塑料袋或布袋内保存。采样时应做好记录, 标记点位编号、采样位置、气象条件、样品描述等。

1.2 样品制备

土壤样品制备分风干和磨样两个环节。为了避免制样过程中样品受到污染, 样品制备场所应远离公路, 环境安静, 无扬尘。样品风干可采用白色搪瓷盘, 粗碎样品采用木锤、木棒、木滚、竹勺等纯天然样品, 细磨样品采用陶瓷内胆的球磨机, 摊置缩样采用聚四氟乙烯薄膜, 过筛采用尼龙筛 (细磨后过100目筛) 。为避免玻璃瓶材质带重金属成分, 盛装容器宜采用无色聚乙烯瓶。样品分装后采用热塑材料封口, 贴好标签并避光保存。

1.3 分析测定

土壤重金属的分析测定分为实验室测定法和现场快速测定法[3]。实验室测定法属于比较传统的方法, 准确度高, 精密度好, 基体干扰小, 线性范围宽, 但检测繁琐, 一般需要前处理, 检测时间较长, 检测费用较高。实验室测定常用方法包括原子吸收光谱法 (AAS) 、原子荧光光谱法 (AFS) 、分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-AES) 、电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 等, 此外还可以采用电化学分析法、极谱分析法、化学分析法等。现场快速测定法可以原位分析, 检测速度快, 成本低。目前已广泛应用的快速测定法有激光诱导击穿光谱法 (LIBS) 、X射线荧光光谱法 (XRF) 、酶抑制法、免疫分析法、生物传感器分析法、磁化率法、遥感高光谱法等。

1.4 污染评价

土壤重金属污染程度评价的简单方法是单因子污染指数法, 即将每个评价因子与《土壤环境质量标准》 (GB 15618-1995) 标准值进行比较, 确定每一个评价因子的土壤质量级别, 最差级别判定为该区域土壤环境质量级别。用这种方法可确定主要污染因子, 但不能反映土壤重金属整体污染程度, 所以HJ/T 166-2004又给出了内梅罗污染指数法、综合污染指数法。

2 城市表层土壤重金属污染监测技术应用

2.1 项目背景

华南某城市, 南亚热带季风气候, 年均气温21~23℃, 年降雨量1600~2300mm。成土母岩主要是河流及三角洲冲积物、花岗岩或砂岩残积体, 土壤以红壤、赤红壤为主。

2.2 样品采集

以项目区为单位, 采用网格法布点, 共采集17个表层土壤样品。采样后带回实验室, 经风干、粗碎、细磨、过筛、混匀, 保存于封口塑料瓶内, 待测。

2.3 样品预处理

待测铜、镍、锌、铅、铬元素的样品采用硝酸-氢氟酸-高氯酸法消解, 待测砷元素的样品采用硫酸-硝酸法消解, 待测汞元素的样品采用硫酸-硝酸-重铬酸钾法消解。

2.4 样品测试

铜、镍、锌、铅、铬5种元素采用电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-AES) 测试, 砷元素采用原子吸收光谱法 (AAS) 测试, 汞元素采用原子荧光光谱法 (AFS) 测试。

2.5 数据处理

数据录入采用Excel 2007, 统计分析采用SPSS 19.0。

2.6 评价方法

城市表层土壤污染评价采用单项污染指数法和内梅罗污染指数法, 计算公式及评价标准参见HJ/T 166-2004第12.1、12.2节。

2.7 结果与讨论

城市表层土壤样品测试结果见表1。对照GB 15618-1995, 铅、铬、汞三种元素达到了一、二级标准, 而铜元素大部分只能达到二、三级标准, 锌、砷两种元素大部分处于二级标准, 镍元素均匀分布在一、二、三级标准中。由此可见, 项目区铜元素污染程度较深, 其次为镍和砷元素。变异系数反映重金属污染的空间分布均匀性, 汞、铅变异系数均大于0.5, 表明空间分布较不均衡。

单项污染指数法与内梅罗污染指数法以GB 15618-1995二级标准作为参照, 计算结果见表2。单项污染指数中铜、砷、镍均值较高, 表明这三种元素污染污染程度较深。内梅罗污染指数法结果显示, 铜、砷、镍三种元素污染程度较深, 锌元素也达到警戒级, 铅、铬、汞三种元素处于安全级。

3 结语
土壤是人类赖以生存的重要环境要素。由于受到重金属污染, 土壤对人和生物而言将变得非常不安全[4]。为了人类社会的可持续发展, 必须对土壤重金属进行控制。监测是环境管理的“前哨站”, 为此, 必须加强土壤重金属监测技术的研究和应用, 只有准确、可靠的监测才能为重金属的治理与决策提供相应基础数据。