湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价

Ｚｎ 、 Ｃｄ、 Ａｓ 含 量 从 潮 土 → 粘 土 → 红 壤 逐 渐 降
低 ； Ｐｂ 、 Ｈｇ 含 量 从 粘 土 → 潮 土 → 红 壤 以 及 Ｃｒ 含 量 从红壤 → 潮土 → 粘土与 Ｃｕ 含量从潮土 → 红壤 → 粘
表 ４ 株洲市不同土地利用类型土壤重金属含量 （ ｍｇ／ｋｇ）
Ｔａｂｌｅ ４ Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔｅｎｔｓ （ｍｇ／ｋｇ） ｉｎ ｓｏｉｌｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ ｉｎ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ
根据株洲市不同土地利用类型 ， 将其分为水田 ， 菜地 ， 旱地 ３ 类。从不同土地利用类型土壤看 （ 表
Ｃｄ 含量从菜地→旱地→水田也有逐渐降低趋势。 ３．１．３ 株洲市不同土壤类型重金属含量水平 从不同土壤类型看 （ 表 ５） ， 株 洲 市 不 同 土 壤 类
型重金属平均含量也有从高至低变化特征 ：
３ 个样品混合成一个样品 ， 取样重量不小于 ５００ ｇ。 采样时先挖一个深度 ２０～ ３０ ｃｍ 的坑 ， 采集 ０～ ２０ ｃｍ 的土壤剖面即可。共取样 ６０ 个。
采用自然干燥方式干燥样品 ， 将风干样品用木 棒压碎 ， 拣去瓦砾残茬等杂物 ， 以四分法留下土样
１００ ｇ（ 其余保存于样品袋中 ） ， 用玛瑙研磨机进行研 磨 ， 过－ １８０ 目尼龙筛 ， 再充分混匀 ， 装入小牛皮纸袋
第 ３５ 卷第 ３ 期
中
国
地
质
Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．３ Ｊｕｎ． ， ２００８
２００８ 年 ６ 月
ＧＥＯＬＯＧＹ ＩＮ ＣＨＩＮＡ
湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价
息朝庄 戴塔根 黄丹艳
（ 中南大学 地学与环境工程学院 ， 湖南 长沙 ４１００８３） 提要 ： 对株洲市土壤重金属 Ｃｕ 、 Ｐｂ 、 Ｚｎ 、 Ｃｄ 、 Ｃｒ、 Ｈｇ、 Ａｓ 污染现状进行了调查与评价。结果表明 ： ① 株 洲 市 ６０ 个 样 品 中 Ｃｄ 已达到重度污染程度 ， 污染严重 ； Ｃｕ 、 Ｈｇ、 Ａｓ 处于中度污染 ； Ｐｂ 、 Ｚｎ 、 Ｃｒ 属于轻度污染。内梅罗综合污染指数也 已 达 重 污 染 。 ② 不 同 土 地 利 用 类 型 土 壤 中 各 重 金 属 含 量 由 高 到 低 变 化 如 下 ： Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｃｒ 为 水 田 → 菜 地 → 旱 地 ； Ｐｂ 、
质量的变化 。在全国很多地方都开展了针对环境
［２］
质量的土壤重金属调查和评价 ， 并取得了大量的基 础资料
［３－ ２７］
。笔者以 Ｃｕ 、 Ｐｂ、 Ｚｎ 、 Ｃｒ、 Ｃｄ、 Ｈｇ、 Ａｓ 等重
金属为例 ， 通过野外调查与室内试验分析 ， 对株洲市 土 壤 中 Ｃｕ 、 Ｐｂ、 Ｚｎ 、 Ｃｒ、 Ｃｄ、 Ｈｇ、 Ａｓ 等 重 金 属 含 量 的 系统分析研究 ， 揭示其污染状况并做出相应评价 ， 以 期能为株洲市土壤生态环境管理提供依据。
ＰＩ ＝ Ｃ ｉ ／ Ｓｉ
式中 ： ＰＩ 为 ｉ 污染物指数 ； Ｃ ｉ 为 ｉ 污染物实测值 ；
Ｓｉ 为 ｉ 污染物评价标准。
１２．４～ １３９．２ｍｇ／ ｋｇ； 铅的平均含量为 ８６ｍｇ／ ｋｇ， 变化为 ２１～ ５９９ｍｇ／ ｋｇ； 锌的平均含量为 １４１ｍｇ／ ｋｇ， 变化为 ４６ ～ ４８９ｍｇ／ ｋｇ； 镉 的 平 均 含 量 为 ０．６１ｍｇ／ ｋｇ， 变 化 为 ０．０４～ ６．７６ｍｇ／ ｋｇ； 铬的 平 均 含 量 为 ９１ｍｇ／ ｋｇ， 变 化 为
中待测。
２．２ 测定方法
由国土资源部湖南分析测试中心、中国地质科 学院地球物理地球化学勘查研究所和中南大学地学
收稿日期 ： ２００７－ １２－ ２０； 改回日期 ： ２００８－ ０３－ ０３ 基金项目 ： 湖南洞庭湖生态地球化学项目 （ ２００３１４２０００２１） 资助。 作者简介 ： 息朝庄 ， 男 ， １９７９ 年生 ， 主要从事地球化学方面工作 ； Ｅ－ ｍａｉｌ： ｘｃｚｃｓｕｍｍｍｍｍｍ＠１２６．ｃｏｍ 。
２
２
%
ｉ
式中： Ｐ 为土壤综合指数； ｎ 为评价因子个数；
１ ｎ
ｎ
!Ｐ 为元素 污 染 指 数 的 平 均 值 ； ｍａｘ（Ｐ ）为 元 素
ｉ ＝ １
污染指数的最大值。
２．５ 土壤质量分级
土壤质量分级标准 ［２９］： 综合污染指数 全 面 反 映
图 １ 株洲市土表样分布图
了各污染物对土壤污染的不同程度 ， 同时充分考虑 了高浓度物质对土壤环境质量的影响。笔者用综合 污 染 指 数 反 映 Ｃｕ 、 Ｐｂ、 Ｚｎ 、 Ｃｒ、 Ｃｄ、 Ｈｇ、 Ａｓ ７ 种 重 金 属的综合污染程度 ， 因而评定土壤质量等级更客观。 在评价时可兼顾考虑单项污染指数 ， 以表示某一有 害物质的影响 ， 单项污染指数越高的元素对综合污 染指数的贡献率和影响就越大。结合研究区实际和 相关标准 ， 将土壤污染等级进行划分 （ 表 ２） 。
第 ３５ 卷 第 ３ 期
息朝庄等 ： 湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价
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内梅罗 （ Ｎｅｍｅｒｏｗ ） 污染综合指数法 ： 一种兼顾 极值的综合方法 ， 既考虑了单元素的作用 ， 又突出了 污染最严重元素的重要性 ， 即
２
Ｐ＝
& $!
１ １ （ ２ ｎ
ｉ ＝ １ ｉ
ｎ
ｍａｘ（Ｐｉ ） # Ｐｉ ） ＋ "
２
采样方法与评价
根据株洲市土壤的分布情 况 （ 图 １） ， 以 城 区 为
２．１ 样品采集与处理方法
中心 ， 环城由近及远设定采样点 ， 为每平方千米采集
１
研究区概况
研究区位于湖南省东部 ， 湘江中游 ， 地理坐标为
东经 １１２．６～ 北向武汉 ， 南瞰广州 ， ， 北纬 ２６～ 。 １１４° ２８° 东接浙、 赣、 沪， 西靠连云港、 贵、 川， 是长（ 沙） 、 株 潭 （ 湘潭 ） 金三角经济一体化的重要一角。 现辖 （ 洲） 、 醴陵市、 株洲县、 攸县、 茶陵县、 炎陵县和天元区、 芦 淞区、 荷塘区、 石峰区及国家级株洲高新技术产业开 发区。全市总面积 １．１４ ｋｍ２， 总人口 ３７０ 万 ， 其中市 区人口 ６８ 万。 株洲是江南最大的交通枢纽 ， 水、 陆、 空交通十 分便利 ， 京广、 浙赣、 湘黔 ３ 条铁路干线在这里交汇。
４） ， 各重金属平均含量的关系分别从高至低为 ： Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｃｒ 含 量 从 水 田 → 菜 地 → 旱 地 逐 渐 降
低 ； Ｐｂ、 Ｈｇ、 Ａｓ 含量从旱地 → 水田 → 菜地逐渐降低 ；
Ｚｎ（７ 个 ），Ｃｄ（２１ 个 ），Ｃｒ（７ 个 ），Ｈｇ（９ 个 ），Ａｓ（８ 个 ）。超标 率 分 别 为 ： Ｃｕ（８．３％），Ｐｂ（１．７％），Ｚｎ（１１．７％），Ｃｄ（３５．０％）， Ｃｒ（１１．７％），Ｈｇ（１５％），Ａｓ（１３．３％）。 ３．１．２ 株洲市不同土地利用类型土壤重金属含量
P(Cu) P(Pb) P(Zn) P(Cd) 2.0 1.7 1.8 16.0 P(Cr) 1.3
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土均有从高到低的变化。
３．２ 株洲市土壤环境质量评价 ３．２．１ 株洲市土壤重金属污染指数
根据株洲市 ６０ 个样品测定结果 ， 计算 ７ 种重金 属元素单项污染指数及内梅罗综合污染指数 （ 表 ６） 。 从表 ６ 可看出 ， 株洲市单因子污染指数 ： Ｃｄ 污 染程度已经属于重污染 ， 污染已相当严重 ； Ｃｕ 、 Ｈｇ、 作物均受到中度污 Ａｓ 污染程度属于中污染 ， 土壤、 染 ； Ｐｂ、 Ｚｎ 、 Ｃｒ 污 染 程 度 属 于 轻 度 污 染 ， 超 过 背 景 值 ， 作物开始受到污染。 内梅罗综合污染指数已达重 污染 ， 应当引起有关部门高度重视。
表 ２ 土壤污染指数分级
（ｍｇ／ｋｇ） Ｔａｂｌｅ １ Ｓｏｉｌ ｅｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｎｄａｒ ｄ （ｍｇ／ｋｇ） （ＧＢ １５６１８－ １９９５）
pH <6.5 6.5 7.5 Cd 0.3! 0.6 1 Hg 0.3! 0.5 1 As 30! 25 20 Cu 50! 100 100 Pb 250! 300 350 Zn 200! 250 300 Cr 120! 120 120
本研究采用单因子污染指数法和内梅罗 （ Ｎｅｍｅｒｏｗ ） 污染综合指数法来评价土壤污染状况。 单因子污染指数的计算公式 ：
３
结果与分析
３．１ 株洲市土壤重金属含量分布特征 ３．１．１ 株洲市土壤污染物含量
对株洲市土壤污染元素进行分析 （ 表 ３） 。 从表 ３ 可知全市 ６０ 个点 ， ｐＨ 值变化范围为 ４．０～ ８．５， 总体 是 偏 酸 性 ； 铜 的 平 均 含 量 为 ３７．４ｍｇ／ ｋｇ， 变 化 为
!"! 12.4 139.2 21

４２～ １９８ｍｇ／ ｋｇ； 汞的平均含量为 ０．２０８ｍｇ／ ｋｇ， 变化为 ０．０５７～ １．０８０ｍｇ／ ｋｇ； 砷的平均含量为 ２０．６８ｍｇ／ ｋｇ， 变
化为 ８．９３～ ８１．４６ｍｇ／ ｋｇ。 其中各重金属超标数分别为 ： Ｃｕ（５ 个 ），Ｐｂ（１ 个 ），
!"# !"#! !"#! !"#$! Cu 37.4 19.6 0.52 Pb 86 599 95 1.1 46 Zn 141 489 98 0.7 Cd 0.61 0.04 6.76 42 0.94 1.54 Cr 91 198 35 0.38 Hg 0.208 0.057 1.080 0.195 0.94 As 20.68 8.93 81.46 4.0 11.3 0.55 pH 6 8.5 1.4 0.23
表 ５ 不同土壤类型重金属含量 （ ｍｇ／ｋｇ） Ｔａｂｌｅ ５ Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔｅｎｔｓ （ｍｇ／ｋｇ） ｉｎ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ
第 ３５ 卷 第 ３ 期
息朝庄等 ： 湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价 表 ６ 株洲市土壤污染指数 Ｔａｂｌｅ ６ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｚｈｕｚｈｏｕ
关 键 词 ： 土壤重金属 ； 污染 ； 评价 ； 株洲市 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １０００－ ３６５７（ ２００８） ０３－ ０５２４－ ０７ 中图分类号 ： Ｓ１５１．９＋３
土壤中重金属的富集会对动植物以及人类健康 产生影响 。所以 ， 近年来人们越来越重视土壤环境
［１］
交通的便捷 ， 使株洲又成为江南物流、 人流、 信息流 中心。经过 ５０ 年的建设 ， 株洲已形成了以冶金、 机 械、 化工、 建材为支柱 ， 以国有大中型企业为骨干 ， 以 原材料生产和制造工业为主体 ， 高新技术产业加快 发展的工业体系。
Ｈｇ、 Ａｓ 为旱地 → 水田 → 菜地 ； Ｃｄ 为菜地 → 旱地 → 水田。 ③ 不同土壤类型中各重金属含量由高到低变化如下 ： Ｚｎ 、 Ｃｄ 、 Ａｓ 为潮土 → 粘土 → 红壤 ； Ｐｂ 、 Ｈｇ 为粘土 → 潮土 → 红壤 ； Ｃｒ 为红壤 → 潮土 → 粘土 ； Ｃｕ 为潮土 → 红壤 → 粘土。
表 １ 土壤环境质量标准 （ ＧＢ １５６１８－ １９９５）
Ｔａｂｌｅ ２ Ｇｒ ａｄｉｎｇ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ
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２００８ 年
表 ３ ６０ 个样品土壤污染物含量 （ｍｇ／ｋｇ） Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｎｔｅｎｔ （ｍｇ／ｋｇ） ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｉｎ ６０ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ
Ｆｉｇ．１ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｐｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ Ｚｈｕｚｈｏｕ
院实验室分析 ， 执行标准为“ ＤＤ２００５－ １ 多目标区域 地球化学调查规范” 铅、 锌、 镉、 铬的测定，用 。铜、
ＨＦ－ ＨＣｌＯ ４－ ＨＮＯ ３ 消化 ， 原子吸 收 分 光 光 度 法 ［２８］； 汞、 砷的测定 ， 用硫酸 － 高锰酸钾消解法对土壤进行 消解 ， 冷原子吸收法［２８］。 ２．３ 评价标准 采用 《 土壤环境质量标准》 （ ＧＢ１５６１８－ １９９５） 中 国家二级标准作为环境质量的标准 （ 表 １） 。 ２．４ 评价方法