重庆市主城区土壤重金属的潜在生态危害评价_李章平

第28卷第2期　　　西　南　农　业　大　学　学　报(自然科学版)

Vo.l28,No.2

文章编号:1000-2642(2006)02-0227-04

*

重庆市主城区土壤重金属的潜在生态危害评价

李章平

　409100)

摘要:采用Hakanson潜在生态危害指数法研究了重庆市主城区不同功能区土壤As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn等8种重金属的污染特征。结果表明,重庆市主城区土壤重金属含量有较大差异,产生潜在生态危害的重金属主要是Hg和Cd,已分别达到极度生态危害水平和很强生态危害水平,其余均显示为轻度生态危害水平;不同功能区潜在生态危害程度的顺序依次是:居民区>商业区>工业区>旅游区>交通区>文教区,居民区、商业区、工业区均已达到很强生态危害水平,旅游区达到强度生态危害水平。

关　键　词:城市土壤;重金属污染;潜在生态危害;评价中图分类号:X820　　　　　　文献标识码:A

1,2

,陈玉成,杨学春,魏世强

131

(1.西南大学资源环境学院,重庆　400716;2.西南大学图书馆,重庆　400716;3.重庆市石柱县人民政府,重庆石柱

ASSESSMENTOFPOTENTIALECOLOGICALHAZARDOFHEAVYMETALSINURBANSOILSINCHONGQINGCITY

LIZhang-ping1,2,CHENYu-cheng1,YANGXue-chun1,WEIShi-qiang1

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China;2.People'sGovernmentofShizhuCounty,Shizhu,Chongqing409100,China)

Abstract:TheHakansonpotentialecologicalriskindexwasappliedtoassessthepotentialecologicalriskstatusofheavymetalsinurbansoilsinChongqingcity.ThemeantotalcontentsofAs,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,PbandZninurbansoilsvariedsignificantly,andthedif-ferentfunctionalzonesweremainlycontaminatedwithvariousmetals.HgandCdwerethemainecologicalriskfactorsinurbansoils,theirecologicalriskbeingextremelyseriousandveryserious,respectively,whiletheotherheavymetalsstudiedwereatlightecologicalrisklevels.Thepotentialecologicalriskofdifferentfunctionalzonesappearedintheorderofresidenceareas＆gt;shoppingareas＆gt;indus-trialareas＆gt;scenicareas＆gt;transportationareas＆gt;cultureandeducationareas,thefirstthreebeingataveryseriousecologicalrisklevelandthescenicareasbeingataseriousriskleve.l

Keywords:urbansoil;heavymetalcontamination;potentialecologicalrisk;assessment

　　城市土壤是构成城市生态系统的重要组成部分,

土壤中的重金属不仅影响和改变城市土壤的生态功能,而且危害人体健康

[1～4]

评价其潜在生态危害是必要的。近年来,国内外学者

[5～11]

已经研究了一些城市土壤重金属的污染状况,也有不少国内工作者采用Hakanson指数法对重金属的潜在生态危害进行了评价研究

[12～22]

。随着工业发展和城市化

进程的加剧,通过多种途径造成城市土壤重金属的污染越来越严重,因此,研究城市土壤重金属污染特征,

,但是对于重

庆市城市土壤重金属的污染及潜在生态危害评价尚

*收稿日期:2005-12-26

基金项目:西南大学博士启动基金资助项目(100112):重庆市主城区土壤重金属污染及其衍生环境效应-),,,、,。

228未见报道。

西　南　农　业　大　学　学　报　(自然科学版)　　　　　　　　2006年4月

法。计算方法如下:

单个重金属的潜在生态危害系数Ei为:

Ci

Ei=TiC0

(1)

1　材料与方法

1.1　样本布点

重庆市主城区东西宽55km,南北长95km,包括渝中区、大渡口区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、北碚区、渝北区、巴南区以及高新区、北部新区。本研究除了巴南区和北部新区外,其他行政区域的不同功能区均布置了一定数量的样点,共设置了48个土壤采样点,功能区包括工业区、商业区、交通区、文教区、居民区、旅游区等6个功能区。1.2　样品的采集与处理

在采样点的花坛、街道边0.5m及5m处采集3个土样,现场混合为本采样点的土壤样品。样品经自然风干后,用陶瓷研钵磨细过100目尼龙网筛(φ0.149mm),备用。1.3　化学测试

土壤重金属的全量分析采用国家标准方法

[23]

式中　Ci,Co,Ti分别为第i种重金属的监测浓度、参比值、毒性系数。

Hakanson根据“元素丰度原则”和“元素稀释度”,认为某一重金属的潜在毒性与其丰度成反比,或者说与其稀少度成正比。某一重金属的潜在生物毒性也与“元素的释放度”(在水中含量与在沉积物中含量的比值)有关,易于释放者对生物的潜在毒性较大,Hakanson提出的重金属毒性系数(Ti)为Hg>Cd>As>Pb=Cu>Cr=Ni>Zn,对毒性响应系数作规范处理后定值为Hg=40,Cd=30,As=10,Pb=Cu=5,Cr=Ni=2,Zn=1。

某区域多个重金属的潜在生态危害指数RI为:RI=∑Ei

i=1

n

(2)

,

即砷采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法,镉、铜、铬、镍、铅、锌采用原子吸收光谱法,汞采用冷原子

吸收光谱法。所有测定均由空白样和加标回收样进行质量控制。

1.4　潜在生态危害指数评价方法

潜在生态危害指数(RI)评价方法是瑞典学者LarsHakanson于1980年建立的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法

[24]

根据Ei和RI大小,参照沉积物中重金属潜在生

态危害系数、生态危害指数和污染程度的关系,将沉积物的潜在生态危害状况进行分级(表1)。

表1　Hakanson潜在生态危害评价指标

Table1　Indicesusedtoassessthepotentialecologicalriskstatus潜在生态危害系数Ei潜在生态危害指数RI潜在生态危害程度

<4040～8080～160160～320≥320

<150150～300300～600≥600

轻度生态危害中度生态危害强度生态危害很强生态危害极度生态危害

,该方法作

为国际上土壤(沉积物)中重金属研究的先进方法之

[25]一,不仅反映了某一特定环境中各种污染物的影响,也反映了多种污染物的综合影响,并以定量的方法划分出潜在危害程度,是目前应用很广的一种方

表2　重庆市城区土壤重金属含量./(mg kg-1)

Table2　HeavymetalcontentsofurbansoilinChongqing./(mg kg-1)

As

最大值最小值平均值变异系数/%土壤背景值

18.934.128.0243.566.99

Cd1.930.240.9851.720.14

Cr35.6718.4126.5820.4949.08

Cu54.284.2624.6348.2822.87

Hg0.890.040.3184.650.04

Ni38.359.6225.6429.9637.38

Pb53.9013.4732.6136.4523.52

Zn147.9540.4496.7730.1678.22

2　结果与讨论

2.1　重庆市主城区土壤重金属的含量

重庆市主城区土壤重金属含量有较大的差异(,Cr,i,

Zn变异系数较低外,其余重金属元素的变化幅度均

高于30%。变异系数最大的重金属元素是Hg(84.65%),其次为Cd(51.72%),Cu(48.28%),As(43.56%)。变异系数越大,表明人为活动的干扰作用越强烈,或者理解为污染程度越严重。重庆城区土

第28卷第2期　　　　　　李章平等　重庆市主城区土壤重金属的潜在生态危害评价壤Hg含量受人类活动影响强烈,这是因为重庆目前

[26]

的能源构成仍是以燃煤为主,Nriagu等研究表明,燃煤为大气汞的最主要来源。王定勇等

[27]

229

相对较低;农业区内除Cd,Hg外,其余元素含量都显

[28]

示了较高值,估计原因是农业区各重金属含量是以全市除渝中区外的39个区县市农田土壤的平均值作为判定依据。造成各元素含量的功能区分布差异的原因有待于进一步系统研究。2.3　重庆市主城区土壤重金属的潜在生态危害指数评价

目前,将Hakanson潜在生态危害指数用于评价土壤重金属污染状况时,所选择的参比值差别较大,有的以全球沉积物重金属的平均背景值为参比值

[25]

调查发

现,大气汞浓度与土壤汞含量呈显著的正相关。尽管目前重庆实行了“净空”行动,但原先从燃煤中散发的汞已经在土壤中积累,加之目前重庆仍有大量燃煤发电厂及特大型工厂,汞年排放量较大,土壤难以自我净化。Cd的污染源主要有冶炼、电池、电镀、颜料、涂料、塑料稳定剂等工业排放,重庆是一个历史悠久的工业城市,不难解释城区土壤Cd的平均值为何高达0.98mg/kg。

2.2　重庆市主城区不同功能区土壤重金属的分异

计算不同功能区土壤重金属含量(表3),发现工业区除Zn出现最高值外,其余元素均接近全市的平均水平,并不是想象的最高;商业区内Hg的含量相对较高,因为商业区多为繁华区,其历史悠久,富集时间长;交通区内Cd含量较高,其他元素则较低,是因为所选样点均为新近修建的立交桥枢纽,其原有的表层土壤被挖走,而裸露出的深层土壤富集时间短;居民区内Cu,Hg,Ni含量均出现了高值,并且其他元素含量也相对较高,需要引起足够的重视;文教区内As的含量较高,其他元素则普遍低于全市平均水平;旅游区内只有Hg高于全市水平,其他各元素的含量均

,有的以当地土壤重金属背景值为参比值

[22]

,

更多的是以国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)为参比值。为了反映特定区域的差异性,在此选择重庆市土壤环境背景值作为比较基准,即将Co值确定为重庆市土壤重金属背景值。因此根据公式

(1)和(2)计算出重庆市主城区土壤各重金属的潜在生态危害系数Ei(表4)以及各功能区的潜在生态危害指数RI(图1)。对照表1可知,重庆市主城区土壤Hg已达到极度生态危害水平,Cd达到很强生态危害水平,其余重金属元素的潜在生态危害程度则较轻,均显示为轻度生态危害水平,各种重金属的污染特征与长春市有很大区别结果较为一致。

[21]

,而与赵沁娜等人

[22]

的研究

表3　各功能区土壤重金属含量./(mg kg-1)

Table3　Contentofsoilheavymetalsindifferentfunctionalzones./(mg kg-1)As

工业区商业区交通区居民区文教区旅游区农业区[26]

8.727.994.589.639.966.998.28

Cd1.150.871.411.200.550.770.40

Cr30.8221.0723.1323.8131.5023.9452.55

Cu22.9619.4920.3138.9226.5420.1020.93

Hg0.370.500.060.520.230.380.08

Ni26.1721.3919.4933.7030.2321.6732.86

Pb37.0235.0622.6739.3335.7826.1352.14

Zn116.1794.6580.64113.2498.1279.8595.80

表4　土壤中各重金属的潜在生态危害系数Ei

Table4　Potentialecologicalriskcoefficientofeveryheavymetalinurbansoils

元　素Ei值污染程度

As11.43轻度

Cd212.23很强

Cr1.05轻度

Cu5.40轻度

Hg338.00极度

Ni1.36轻度

Pb6.94轻度

Zn1.24轻度

　　从图1可知,全市重金属潜在生态危害平均水平

为强度生态危害。就功能区而言,居民区、商业区、工业区均已达到很强生态危害水平,旅游区达到强度生态危害水平的上限,这些需要引起足够的重视;只有交通区和文教区危害水平较低,但也达到强度生态危

害水平的下限。不同功能区潜在生态危害程度的顺序从大到小依次为:居民区>商业区>工业区>旅游区>交通区>文教区,这一顺序与长春市各功能区的生态危害顺序有很大差异

[21]

。

230西　南　农　业　大　学　学　报　(自然科学版)　　　　　　　　2006年4月

247-256.

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3　结　论

重庆市主城区土壤8种重金属元素含量有较大的差异,其中受人为活动干扰最严重的重金属为Hg和Cd

。

44.

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Fig1　Potentialecologicalriskindicesofdifferentfunctionalzones

采用潜在生态危害指数评价,各重金属元素中,

产生潜在生态危害的重金属主要是汞、镉,已分别达到极度生态危害和很强生态危害水平,其余均显示为轻度生态危害;对各功能区而言,居民区、商业区、工业区均已达到很强生态危害水平,旅游区达到强度生态危害水平。参考文献:

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(下转第251页)

第28卷第2期　　　　　　　　　杨　懿等　我国水泵产品质量及其原因分析益,同时减少能源消耗;淘汰落后企业,遏制低水平的重复生产和无序竞争,确保水泵行业可持续发展。3.2　积极引导、督促企业提高企业标准技术水平,改进产品质量。地方质量监督部门在企业标准备案审查和实施监督方面应严格控制,引导企业提高企业标准的技术水平,促进企业不断提高产品内在质量,督促企业走质量效益型道路。

3.3　加强对小型企业的技术指导和管理指导工作。政府应继续调动行业协会、学会、标委会、检验单位等中介机构的工作积极性,有计划地对水泵行业中的小型企业进行技术指导和人员培训,为生产企业开阔视野,提高管理水平,全面了解现行国家标准和行业标准的相关内容,贯彻实施国家各项法律法规的规定创造有利条件。行业主管部门应组织高等院校、科研机构和生产企业对节能降耗和产品使用寿命等关键技术进行攻关,解决我国水泵产品效率低、寿命短、品种(上接第230页)

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