城市土壤受人類活動的強烈影響, 重金屬污染就是其中之一。通過監(jiān)測掌握重金屬污染狀況是保證人類自身不受到傷害的必然途徑。為此, 本文對城市表層土壤重金屬污染監(jiān)測進行了研究。

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境資源之一。隨著人類活動強度的增加, 土壤受到不同程度的污染, 進而影響到人類的生存質(zhì)量。污染物的性質(zhì)決定了土壤污染的類型, 含重金屬的污染物進入土壤就會造成土壤重金屬污染。由于表層土壤接納了大部分的污染物, 所以表層土壤也成為重金屬污染的“重災(zāi)區(qū)”。重金屬在自然環(huán)境中難降解, 易累積, 進入人體并積累到一定程度就會產(chǎn)生危害。土壤監(jiān)測是摸清土壤重金屬污染“家底”的前提, 因此, 對城市表層土壤重金屬污染進行監(jiān)測具有重要意義。

1 城市表層土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)概述

1.1 樣品采集

城市表層土壤重金屬污染監(jiān)測項目的樣品采集應(yīng)根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》 (HJ/T 166-2004) 4~6章規(guī)定進行。采樣前應(yīng)收集資料和進行現(xiàn)場調(diào)查, 然后制定采樣方案。為了消除采樣誤差, 保證采樣的代表性, 應(yīng)選擇合適的布點方案, 但也要兼顧經(jīng)濟性和可操作性。HJ/T 166-2004推薦簡單隨機、分塊隨機和系統(tǒng)隨機三種方法。為了全面反映土壤環(huán)境質(zhì)量, 實際操作過程中除了要將重點風(fēng)險源作為核心布點以外, 應(yīng)盡量采用系統(tǒng)布點法 (網(wǎng)格布點法) 。土壤采樣分為表層樣和分層樣, 表層樣通常采集0~20cm深度范圍內(nèi)的樣品。為了消除采樣工具對樣品質(zhì)量的影響, 表層樣采集應(yīng)采用木鏟、竹片等工具, 采集后裝入塑料袋或布袋內(nèi)保存。采樣時應(yīng)做好記錄, 標記點位編號、采樣位置、氣象條件、樣品描述等。

1.2 樣品制備

土壤樣品制備分風(fēng)干和磨樣兩個環(huán)節(jié)。為了避免制樣過程中樣品受到污染, 樣品制備場所應(yīng)遠離公路, 環(huán)境安靜, 無揚塵。樣品風(fēng)干可采用白色搪瓷盤, 粗碎樣品采用木錘、木棒、木滾、竹勺等純天然樣品, 細磨樣品采用陶瓷內(nèi)膽的球磨機, 攤置縮樣采用聚四氟乙烯薄膜, 過篩采用尼龍篩 (細磨后過100目篩) 。為避免玻璃瓶材質(zhì)帶重金屬成分, 盛裝容器宜采用無色聚乙烯瓶。樣品分裝后采用熱塑材料封口, 貼好標簽并避光保存。

1.3 分析測定

土壤重金屬的分析測定分為實驗室測定法和現(xiàn)場快速測定法[3]。實驗室測定法屬于比較傳統(tǒng)的方法, 準確度高, 精密度好, 基體干擾小, 線性范圍寬, 但檢測繁瑣, 一般需要前處理, 檢測時間較長, 檢測費用較高。實驗室測定常用方法包括原子吸收光譜法 (AAS) 、原子熒光光譜法 (AFS) 、分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 (ICP-AES) 、電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS) 等, 此外還可以采用電化學(xué)分析法、極譜分析法、化學(xué)分析法等。現(xiàn)場快速測定法可以原位分析, 檢測速度快, 成本低。目前已廣泛應(yīng)用的快速測定法有激光誘導(dǎo)擊穿光譜法 (LIBS) 、X射線熒光光譜法 (XRF) 、酶抑制法、免疫分析法、生物傳感器分析法、磁化率法、遙感高光譜法等。

1.4 污染評價

土壤重金屬污染程度評價的簡單方法是單因子污染指數(shù)法, 即將每個評價因子與《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》 (GB 15618-1995) 標準值進行比較, 確定每一個評價因子的土壤質(zhì)量級別, 最差級別判定為該區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量級別。用這種方法可確定主要污染因子, 但不能反映土壤重金屬整體污染程度, 所以HJ/T 166-2004又給出了內(nèi)梅羅污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法。

2 城市表層土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

2.1 項目背景

華南某城市, 南亞熱帶季風(fēng)氣候, 年均氣溫21~23℃, 年降雨量1600~2300mm。成土母巖主要是河流及三角洲沖積物、花崗巖或砂巖殘積體, 土壤以紅壤、赤紅壤為主。

2.2 樣品采集

以項目區(qū)為單位, 采用網(wǎng)格法布點, 共采集17個表層土壤樣品。采樣后帶回實驗室, 經(jīng)風(fēng)干、粗碎、細磨、過篩、混勻, 保存于封口塑料瓶內(nèi), 待測。

2.3 樣品預(yù)處理

待測銅、鎳、鋅、鉛、鉻元素的樣品采用硝酸-氫氟酸-高氯酸法消解, 待測砷元素的樣品采用硫酸-硝酸法消解, 待測汞元素的樣品采用硫酸-硝酸-重鉻酸鉀法消解。

2.4 樣品測試

銅、鎳、鋅、鉛、鉻5種元素采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 (ICP-AES) 測試, 砷元素采用原子吸收光譜法 (AAS) 測試, 汞元素采用原子熒光光譜法 (AFS) 測試。

2.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)錄入采用Excel 2007, 統(tǒng)計分析采用SPSS 19.0。

2.6 評價方法

城市表層土壤污染評價采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法, 計算公式及評價標準參見HJ/T 166-2004第12.1、12.2節(jié)。

2.7 結(jié)果與討論

城市表層土壤樣品測試結(jié)果見表1。對照GB 15618-1995, 鉛、鉻、汞三種元素達到了一、二級標準, 而銅元素大部分只能達到二、三級標準, 鋅、砷兩種元素大部分處于二級標準, 鎳元素均勻分布在一、二、三級標準中。由此可見, 項目區(qū)銅元素污染程度較深, 其次為鎳和砷元素。變異系數(shù)反映重金屬污染的空間分布均勻性, 汞、鉛變異系數(shù)均大于0.5, 表明空間分布較不均衡。

單項污染指數(shù)法與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法以GB 15618-1995二級標準作為參照, 計算結(jié)果見表2。單項污染指數(shù)中銅、砷、鎳均值較高, 表明這三種元素污染污染程度較深。內(nèi)梅羅污染指數(shù)法結(jié)果顯示, 銅、砷、鎳三種元素污染程度較深, 鋅元素也達到警戒級, 鉛、鉻、汞三種元素處于安全級。

3 結(jié)語
土壤是人類賴以生存的重要環(huán)境要素。由于受到重金屬污染, 土壤對人和生物而言將變得非常不安全[4]。為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展, 必須對土壤重金屬進行控制。監(jiān)測是環(huán)境管理的“前哨站”, 為此, 必須加強土壤重金屬監(jiān)測技術(shù)的研究和應(yīng)用, 只有準確、可靠的監(jiān)測才能為重金屬的治理與決策提供相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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