农田土壤重金属污染评价方法研究
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到一处没有外源污染物进入的土壤,真正的土壤自
然背景值已无从检测到。
土壤环境背景值是指在较少受人类活动影响情
况下,在土壤原来固有的化学组成和元素含量水平
上,叠加较少数量面源污染物的总量。可见,土壤环
境背景值是个相对概念,外源污染物不是没有,而是
尽可能少,相对较干净。土壤环境背景值是在一定的历史时段和地域内土壤中某些元素或物质的含量。
境背景值上限值为标准进行评价,7种重金属均有超过背景值现象,其中以Hg、Pb、Cr、Cu和Zn问题较多,超标率
达13.6%～20.4%。而以GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值进行评价,则Cd、Pb、Cu和Zn均有超
标,Hg有30.6%的土壤样品超标,As、Cr不超标。因此认为采用双重标准进行土壤环境污染状况的评价,可以较
采样点具有代表性和典型性。在调查采样时,注
意采集有重金属污染的土壤样品;不同镇、区的采
样点尽可能选在相同类型母质上,以避免因母质不
同而产生差异[2]。共采集耕层(
0—20cm
)土壤样
品235个。样点分布如图1所示。每个采样点按地
块形状S形采取5～7个小点样的混合样。图1样点分布示意Fig.1Distributionofthesamplingsites2.1.2分析方法土壤中Cr、Pb、Cu、Zn、Cd含量分析:土壤样品用反王水-高氯酸法[3]于远红外消煮炉中消化,用电感耦合等离子发射光谱仪(
Keywords:YangtzeRiverDelta;cropland;heavymetal;soilpollution;evaluationmethod;Changshu在工业化、现代化过程中,经济发达地区农村土
壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当
地对这些地区的土壤环境质量进行评价也是众所关
2
)从保障农业生产和维护人体健康出发,应
对土壤污染物含量给予限制。GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值主要依据污染物在土
壤-植物体系、土壤-微生物体系和土壤-水体系中诸
多土壤环境质量基准值中的最低值制订。土壤环境
质量基准值也同样具有地区差异性的特点,不同土
壤、不同植物等均有差别。二级标准值是个警示值:低于此值,一般说来不会有污染问题;而高于此值,则视土壤对植物、水环境等是否有危害来确定。
18.3%～43.0%,平均30.3%;其他元素变异系数
平均值为Cd31.9%、Cu24.9%、Zn20.5%、As
15.2%、Cr12.5%,精度均>70%。
从表3可以看出,有些元素在同一亚类不同土属间的背景值差异较大,在以土壤环境背景上限值作为评价标准时,以亚类作为划分单元太过宽泛,以土属作为划分单元较好。将当地土壤环境背景值上
探讨土壤环境背景值的含义、确定方法、评价标准的基础上,通过田间采样和室内分析,对常熟市土壤重金属含量
进行调查,并以当地土壤环境背景值上限值和GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值为评价标准,分别
对该市土壤重金属中7种重金属元素(
Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn
)污染状况进行评价。结果表明,以当地土壤环
overstandardratesvariedfrom10%to20%.Andheavymetals,Cd,Pb,Cu,ZnandHg,werefoundbeyondGradeⅡCrite2rionofGB15618
1995inconcentration,andHginparticularwasoverstandardinabout30%ofthesoilsamples.Asand
环境质量标准值的比较
按元素分别统计常熟市各土属、亚Baidu Nhomakorabea和全部土
壤的环境背景值。表1和表2分别是Hg和Pb元素
统计数值(按土属统计的其他元素环境背景值,因篇幅所限未列)
,表3为各元素环境背景上限值。
从表1、表2可以看出,土壤环境背景值除少数
呈对数正态分布外,大部分呈正态分布,精度均在70%以上;变异系数为:Pb<30%,平均17.0%;Hg
限值与GB15618—1995土壤环境质量标准一级
标准值比较可以发现,当地Hg背景值上限值显著高于一级标准值,Pb、Cu和Zn大部分较高,Cd有高有低,Cr大多较低,As则均较低。在过去调查中也曾发现该地区属Hg高背景区。表1常熟市土壤中Hg的环境背景值统计Table1StatisticsofbackgroundvaluesofHgincroplandsoilsofChangshuCity亚类土属样点数
的环境背景值时采用土属作为土壤环境背景值的统
计单元,这样充分考虑了母质和成土过程(如pH值、质地状况、粘土矿物含量、有机质含量、吸附性
能、氧化还原状况)等因素的影响。1.2.3土壤环境背景值评价标准的确定方法将土属作为土壤环境背景值的统计单元。在剔
除有明显污染的土壤后,采用维斯捷利乌斯(
Visteli2ws
aresearchtopicthatdeservesstudyanddiscussion.Basedondiscussionsaboutmeaningsofthebackgroundvalues,deter2minationmethodsandevaluationcriteriaofsoilenvironment,contentsofsevenheavymetals
一般说来,GB15618—1995土壤环境质量标
准二级标准值显著高于土壤背景值。因此在进行土
壤环境质量评价时,应依据对土壤环境质量的具体
要求采用相应的评价标准。1.2土壤环境背景值1.2.1土壤环境背景值的含义岩石经风化作用形成母质,再经成土作用形成土壤。土壤原来固有的化学组成和元素含量水平,可称为土壤自然背景值或土壤地球化学背景值。但是,由于污染源存在和影响的普遍性,当今已很难找
ChangshuandGradeⅡCriterionofGB15618
1995asbenchmarks.Phenomenawerefoundoftheconcentrationofthe
sevenheavymetalsinthesoilsbeingbeyondtheirrespectivebackgroundvalues.EspeciallyforHg,Pb,Cr,CuandZn,their
)置信带法考察数据的分布情况。符合正态分布
规律的样本,采用算术平均值±2倍标准差作为环境背景值上下限,数值落在此范围以外的,作为异常值予以剔除。经过反复检验、统计和剔除异常值直
至无异常值可剔除,最后采取算术平均值+2倍标
准差作为环境背景值上限值,以此作为评价标准。
若数据呈对数正态分布,则采例例
强求。2常熟市农田土壤污染状况调查与评价2.1采样和分析方法2.1.1土样采集
1
)从保护土壤生态系统多样性和可持续利用
的长远观点出发,土壤应尽可能保持背景水平。GB
15618—1995土壤环境质量标准一级标准值是依
据全国4095个样点的统计资料制定的[1]。该一级
标准值居上述全部样点顺序统计量值的80%左右。鉴于土壤背景值具有地区差异性的特点,因此采用
当地土壤环境背景值作为评价标准比较准确。(
农田土壤重金属污染评价方法研究———以长江三角洲典型县
级市常熟市为例马成玲,周
健民,王火焰,杜昌文,黄 标(土壤与农业可持续发展国家重点实验室/中国科学院南京土壤研究所,江
苏南京210008
)摘要:在工业化、现代化过程中,经济发达地区土壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当地对这些地
区的土壤环境质量进行评价也是众所关注和值得探讨的。为此,以长江三角洲典型县级市常熟市为研究对象,在
Cr,however,werenotoverstandard.Theresultssuggestthatitismoreadvisabletousebothofthestandardsinassessing
soilenvironmentqualityforabetterunderstandingofthestatusofheavymetalpollutioninthesoilsinvestigated.
ZHOUJian2min,WANGHuo2yan,DUChang2wen,HUANGBiao(
StateKeyLaboratoryofSoilandSustainableAgriculture/
InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,China
2002CB410810
)收稿日期:2005-09-06
生态与农村环境学报2006,22
(
1
)
:48-53JournalofEcologyandRuralEnvironment场的增加和发展,废水、废气、废渣的排放也随之增
加,致
使农田土壤受污染日益严重。为此,特选择该
市为典型地区开展研究。1
关于评价标准1.1土壤环境质量标准(
全面地了解当地土壤污染状况。
关键词:长江三角洲;农田;重金属;土壤污染;评价方法;常熟
中图分类号:X53;X82
文献标识码:A文章编号:1673-4831
(
2006
)
01-0048-06
MethodsforAssessmentofHeavyMetalPollutioninCroplandSoils—ACaseStudyofChangshu.MACheng2ling,
注和值得探讨的。常熟市位于长江三角洲经济发达
地区,总面积1266km2(含长江界属水面)
,人口103.6万,地处中纬度地区,属亚热带季风湿润气候
区,雨量充沛,土地肥沃。该市乡镇企业萌发于20世纪50年代末,兴盛于80年代初,经过多年的发
展,乡镇企业在全市星罗棋布,已成为全市的支柱产
业。2002年全市国内生产总值达365亿元,人均国内生产总值达34353元。随着厂矿、企业和养殖基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(
)
Abstract:Withtheprocessofindustrializationandmodernizationmovingon,soilpollutionindevelopedareashasbecome
aproblemthatcallsformuchconcern.Howtoassessthesoilenvironmentqualityofthisarearationallyandproperlyisnow
含量范围/
(
mg?kg-1)xorG/(
mg?kg-1)sorSg/
由于各地岩石、成土母质和土壤类型存在差别,土壤环境背景值具有明显的地区性差异。土壤环境
背景值密切地受气候、地形、生物和时间的影响,因
而不同风化过程和成土过程以及不同污染源状况,必然会导致各地不同的土壤环境背景值。
鉴于在土壤发生分类中,土属是由高级分类单
元过渡到基层分类单元的一个中级分类单元,其划
分依据是地方性影响因素。因此,在确定具体土壤
(
Cd,Hg,As,Pb,Cr,Cuand
Zn
)
inthesoilsofChangshu,atypicalcityintheYangtzeRiverDelta,wereinvestigatedthroughfieldsamplingandlabora2toryanalysis.Heavymetalpollutionofthesoilswasevaluatedwiththeenvironmentalbackgroundvaluesofthesoilsof
随着人类社会生产和生活的进程,越来越多的
外源污染物进入土壤。土壤虽具有一定的自净功
能,但其环境容量是有限的。我们要用长远的战略
眼光和可持续发展的观点,提高对保护土壤重要性
的认识。因此,采用土壤环境背景值作为评价标准,保护大部分土壤尽可能维持现在的背景水平,对超
标的土壤予以警示和及早给予关注十分必要。1.2.2土壤环境背景值的确定方法
ICP2AES,ThermoElemental
)测定待测液中Cr、Pb、Cu、Zn含量,用石墨炉原子吸
收光谱仪测定Cd含量;土壤中Hg和As含量分析:土壤样品经王水法消化后,分别用测汞仪和原子荧光分光光度计测定[4-5]。所用试剂均为优级纯,重金属分析测试过程中均用GSS-3标准参考土样进
行全程质量控制。2.2常熟市土壤元素环境背景上限值及其与土壤
然背景值已无从检测到。
土壤环境背景值是指在较少受人类活动影响情
况下,在土壤原来固有的化学组成和元素含量水平
上,叠加较少数量面源污染物的总量。可见,土壤环
境背景值是个相对概念,外源污染物不是没有,而是
尽可能少,相对较干净。土壤环境背景值是在一定的历史时段和地域内土壤中某些元素或物质的含量。
境背景值上限值为标准进行评价,7种重金属均有超过背景值现象,其中以Hg、Pb、Cr、Cu和Zn问题较多,超标率
达13.6%～20.4%。而以GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值进行评价,则Cd、Pb、Cu和Zn均有超
标,Hg有30.6%的土壤样品超标,As、Cr不超标。因此认为采用双重标准进行土壤环境污染状况的评价,可以较
采样点具有代表性和典型性。在调查采样时,注
意采集有重金属污染的土壤样品;不同镇、区的采
样点尽可能选在相同类型母质上,以避免因母质不
同而产生差异[2]。共采集耕层(
0—20cm
)土壤样
品235个。样点分布如图1所示。每个采样点按地
块形状S形采取5～7个小点样的混合样。图1样点分布示意Fig.1Distributionofthesamplingsites2.1.2分析方法土壤中Cr、Pb、Cu、Zn、Cd含量分析:土壤样品用反王水-高氯酸法[3]于远红外消煮炉中消化,用电感耦合等离子发射光谱仪(
Keywords:YangtzeRiverDelta;cropland;heavymetal;soilpollution;evaluationmethod;Changshu在工业化、现代化过程中,经济发达地区农村土
壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当
地对这些地区的土壤环境质量进行评价也是众所关
2
)从保障农业生产和维护人体健康出发,应
对土壤污染物含量给予限制。GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值主要依据污染物在土
壤-植物体系、土壤-微生物体系和土壤-水体系中诸
多土壤环境质量基准值中的最低值制订。土壤环境
质量基准值也同样具有地区差异性的特点,不同土
壤、不同植物等均有差别。二级标准值是个警示值:低于此值,一般说来不会有污染问题;而高于此值,则视土壤对植物、水环境等是否有危害来确定。
18.3%～43.0%,平均30.3%;其他元素变异系数
平均值为Cd31.9%、Cu24.9%、Zn20.5%、As
15.2%、Cr12.5%,精度均>70%。
从表3可以看出,有些元素在同一亚类不同土属间的背景值差异较大,在以土壤环境背景上限值作为评价标准时,以亚类作为划分单元太过宽泛,以土属作为划分单元较好。将当地土壤环境背景值上
探讨土壤环境背景值的含义、确定方法、评价标准的基础上,通过田间采样和室内分析,对常熟市土壤重金属含量
进行调查,并以当地土壤环境背景值上限值和GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值为评价标准,分别
对该市土壤重金属中7种重金属元素(
Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn
)污染状况进行评价。结果表明,以当地土壤环
overstandardratesvariedfrom10%to20%.Andheavymetals,Cd,Pb,Cu,ZnandHg,werefoundbeyondGradeⅡCrite2rionofGB15618
1995inconcentration,andHginparticularwasoverstandardinabout30%ofthesoilsamples.Asand
环境质量标准值的比较
按元素分别统计常熟市各土属、亚Baidu Nhomakorabea和全部土
壤的环境背景值。表1和表2分别是Hg和Pb元素
统计数值(按土属统计的其他元素环境背景值,因篇幅所限未列)
,表3为各元素环境背景上限值。
从表1、表2可以看出,土壤环境背景值除少数
呈对数正态分布外,大部分呈正态分布,精度均在70%以上;变异系数为:Pb<30%,平均17.0%;Hg
限值与GB15618—1995土壤环境质量标准一级
标准值比较可以发现,当地Hg背景值上限值显著高于一级标准值,Pb、Cu和Zn大部分较高,Cd有高有低,Cr大多较低,As则均较低。在过去调查中也曾发现该地区属Hg高背景区。表1常熟市土壤中Hg的环境背景值统计Table1StatisticsofbackgroundvaluesofHgincroplandsoilsofChangshuCity亚类土属样点数
的环境背景值时采用土属作为土壤环境背景值的统
计单元,这样充分考虑了母质和成土过程(如pH值、质地状况、粘土矿物含量、有机质含量、吸附性
能、氧化还原状况)等因素的影响。1.2.3土壤环境背景值评价标准的确定方法将土属作为土壤环境背景值的统计单元。在剔
除有明显污染的土壤后,采用维斯捷利乌斯(
Visteli2ws
aresearchtopicthatdeservesstudyanddiscussion.Basedondiscussionsaboutmeaningsofthebackgroundvalues,deter2minationmethodsandevaluationcriteriaofsoilenvironment,contentsofsevenheavymetals
一般说来,GB15618—1995土壤环境质量标
准二级标准值显著高于土壤背景值。因此在进行土
壤环境质量评价时,应依据对土壤环境质量的具体
要求采用相应的评价标准。1.2土壤环境背景值1.2.1土壤环境背景值的含义岩石经风化作用形成母质,再经成土作用形成土壤。土壤原来固有的化学组成和元素含量水平,可称为土壤自然背景值或土壤地球化学背景值。但是,由于污染源存在和影响的普遍性,当今已很难找
ChangshuandGradeⅡCriterionofGB15618
1995asbenchmarks.Phenomenawerefoundoftheconcentrationofthe
sevenheavymetalsinthesoilsbeingbeyondtheirrespectivebackgroundvalues.EspeciallyforHg,Pb,Cr,CuandZn,their
)置信带法考察数据的分布情况。符合正态分布
规律的样本,采用算术平均值±2倍标准差作为环境背景值上下限,数值落在此范围以外的,作为异常值予以剔除。经过反复检验、统计和剔除异常值直
至无异常值可剔除,最后采取算术平均值+2倍标
准差作为环境背景值上限值,以此作为评价标准。
若数据呈对数正态分布,则采例例
强求。2常熟市农田土壤污染状况调查与评价2.1采样和分析方法2.1.1土样采集
1
)从保护土壤生态系统多样性和可持续利用
的长远观点出发,土壤应尽可能保持背景水平。GB
15618—1995土壤环境质量标准一级标准值是依
据全国4095个样点的统计资料制定的[1]。该一级
标准值居上述全部样点顺序统计量值的80%左右。鉴于土壤背景值具有地区差异性的特点,因此采用
当地土壤环境背景值作为评价标准比较准确。(
农田土壤重金属污染评价方法研究———以长江三角洲典型县
级市常熟市为例马成玲,周
健民,王火焰,杜昌文,黄 标(土壤与农业可持续发展国家重点实验室/中国科学院南京土壤研究所,江
苏南京210008
)摘要:在工业化、现代化过程中,经济发达地区土壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当地对这些地
区的土壤环境质量进行评价也是众所关注和值得探讨的。为此,以长江三角洲典型县级市常熟市为研究对象,在
Cr,however,werenotoverstandard.Theresultssuggestthatitismoreadvisabletousebothofthestandardsinassessing
soilenvironmentqualityforabetterunderstandingofthestatusofheavymetalpollutioninthesoilsinvestigated.
ZHOUJian2min,WANGHuo2yan,DUChang2wen,HUANGBiao(
StateKeyLaboratoryofSoilandSustainableAgriculture/
InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,China
2002CB410810
)收稿日期:2005-09-06
生态与农村环境学报2006,22
(
1
)
:48-53JournalofEcologyandRuralEnvironment场的增加和发展,废水、废气、废渣的排放也随之增
加,致
使农田土壤受污染日益严重。为此,特选择该
市为典型地区开展研究。1
关于评价标准1.1土壤环境质量标准(
全面地了解当地土壤污染状况。
关键词:长江三角洲;农田;重金属;土壤污染;评价方法;常熟
中图分类号:X53;X82
文献标识码:A文章编号:1673-4831
(
2006
)
01-0048-06
MethodsforAssessmentofHeavyMetalPollutioninCroplandSoils—ACaseStudyofChangshu.MACheng2ling,
注和值得探讨的。常熟市位于长江三角洲经济发达
地区,总面积1266km2(含长江界属水面)
,人口103.6万,地处中纬度地区,属亚热带季风湿润气候
区,雨量充沛,土地肥沃。该市乡镇企业萌发于20世纪50年代末,兴盛于80年代初,经过多年的发
展,乡镇企业在全市星罗棋布,已成为全市的支柱产
业。2002年全市国内生产总值达365亿元,人均国内生产总值达34353元。随着厂矿、企业和养殖基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(
)
Abstract:Withtheprocessofindustrializationandmodernizationmovingon,soilpollutionindevelopedareashasbecome
aproblemthatcallsformuchconcern.Howtoassessthesoilenvironmentqualityofthisarearationallyandproperlyisnow
含量范围/
(
mg?kg-1)xorG/(
mg?kg-1)sorSg/
由于各地岩石、成土母质和土壤类型存在差别,土壤环境背景值具有明显的地区性差异。土壤环境
背景值密切地受气候、地形、生物和时间的影响,因
而不同风化过程和成土过程以及不同污染源状况,必然会导致各地不同的土壤环境背景值。
鉴于在土壤发生分类中,土属是由高级分类单
元过渡到基层分类单元的一个中级分类单元,其划
分依据是地方性影响因素。因此,在确定具体土壤
(
Cd,Hg,As,Pb,Cr,Cuand
Zn
)
inthesoilsofChangshu,atypicalcityintheYangtzeRiverDelta,wereinvestigatedthroughfieldsamplingandlabora2toryanalysis.Heavymetalpollutionofthesoilswasevaluatedwiththeenvironmentalbackgroundvaluesofthesoilsof
随着人类社会生产和生活的进程,越来越多的
外源污染物进入土壤。土壤虽具有一定的自净功
能,但其环境容量是有限的。我们要用长远的战略
眼光和可持续发展的观点,提高对保护土壤重要性
的认识。因此,采用土壤环境背景值作为评价标准,保护大部分土壤尽可能维持现在的背景水平,对超
标的土壤予以警示和及早给予关注十分必要。1.2.2土壤环境背景值的确定方法
ICP2AES,ThermoElemental
)测定待测液中Cr、Pb、Cu、Zn含量,用石墨炉原子吸
收光谱仪测定Cd含量;土壤中Hg和As含量分析:土壤样品经王水法消化后,分别用测汞仪和原子荧光分光光度计测定[4-5]。所用试剂均为优级纯,重金属分析测试过程中均用GSS-3标准参考土样进
行全程质量控制。2.2常熟市土壤元素环境背景上限值及其与土壤