河北省保定市平原区土壤重金属污染及潜在生态危害评价(1)
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12 13 ； 改回日期： 2014 04 01 ； 责任编辑： 楼亚儿。 “河北省农业地质调查项目” （ 200040007 － 2 ） 。 基金项目： 中国地质调查局项目 作者简介： 崔邢涛，男，副研究员，1978 年出生，土壤学专业，主要从事土壤学、环境地球化学及 GIS 应用方面的研究。 收稿日期： 2013 Email： cxt78520@ 126. com。
的最大值； n 为样品数。 尼梅罗综合指数法的计算公式中含有评价参 数中最大的单项污染分布指数， 突出了污染指数 最大的重金属元素对土壤环境质量的影响和作用 。 根据国家土壤环境质量标准的定义， 本文将 符合一级土壤环境质量标准要求的土壤定义为清 洁，二级定义为安全， 三级定义为警戒， 超过三
［15 － 29 ］
0
引
言
潜在生态危害进行了评价研究
， 但是对于河
土壤作为人类赖以生存的资源， 是大自然最 具循环能力 的 资 源， 由 于 现 代 工 业 的 不 断 发 展， ［1 － 2 ］ 。 使大量重金属进入土壤， 致使土壤严重恶化
北保定平原地区的土壤重金属环境质量及潜在生 态危害评价尚未见报道。
Abstract： With the urban soil of plain area of Baoding city as a target，this essay evaluates the environmental quality of soil heavy metals and pollution characteristics by adopting the single factor index method and Nemerow comprehensive index method． Besides，the potential ecological hazard index suggested by Hakanson is used to assess the ecological hazard of heavy metal in urban soil． The results show that the elements，according to the pollution degree of heavy metal，are followed by the order of Cd ＞ Zn ＞ Hg ＞ Cu ＞ Pb ＞ Cr ＞ Ni ＞ As． Most importantly ，Cr，Pb，Ni，As and most of Hg and Cu are in a clean and safe condition，only to find 0. 15% of Ni and 0. 40% of Cu in an alert state． However， Cd， Zn are all in the pollution state，especially the pollution of Cd represents the largest polluted area，reaching 0. 22% ． On the whole，Integrated Pollution Assessment showed the soil environment is good，in which clean，safe，alert，contaminated soil area ratio is 94. 39% ，5. 00% ， 0. 50% ，0. 11% respectively； and alert and contaminated soil area accounts for 0. 61% ． Its formation may be related to industrial production and human activities． In the heavy metal elements， resulting in potential ecological hazard of heavy metals is mainly Hg，which have reached to moderate potential ecological hazard level，the remaining heavy metals are all mild potential ecological hazard． Considering synthetically the potential ecological
［6 － 14 ］ ， 也有 49. 68% ，平原约 占 总 面 积 的 47% ， 洼 淀 区 约 占 究了一些地区土壤重金属的污染状况 不少国内工作者采用 Hakanson 指数法对重金属的 3. 23% 。该区为温带大陆性季风气候， 年均降水
图1 Fig. 1
研究区土壤样点分布图
Distribution map of the samples of soil in the study area
1
研究区概况
随着我国工农业生产的迅猛发展， 农田土壤重金 保定市位于 华 北 平 原 中 部、 河 北 省 中 部 （ 图 属污染问题已引起普遍关注。 土壤重金属含量和 1 ） ，是京津冀地区中心城市之一， 在大北京城市 农田土壤环境质量评价研究成为环境科学的一个 ［3 － 5 ］ 。 近年来， 国内外学者已经研 重要研究领域 圈和环渤海经济圈中占有重要一环。 其境内地形 分为山 区、 平 原 与 洼 淀 区， 山 区 约 占 总 面 积 的
用单因子指数法对土壤环境质量进行评价， 按如 下公式计算单因子指数： P i = C i / S1 P i = 1 + （ C i － S1 ） / （ S2 － S1 ） P i = 2 + （ C i － S2 ） / （ S3 － S2 ） P i = 3 + （ C i － S3 ） / S3 C i≤S1 S1 ＜ C i≤S2 S2 ＜ C i≤S3 C i ＞ S3
摘要： 以河北省保定市平原区土壤为对象，采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对土壤重金属的环境质量及污染特 征进行评价，并采用 Hakanson 提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行评价 。结果表明： 重金 属污染程度依次是 Cd ＞ Zn ＞ Hg ＞ Cu ＞ Pb ＞ Cr ＞ Ni ＞ As，其中 Cr、Pb、Ni、As 都处于清洁安全状态，Hg 和 Cu 绝大部分 样点处于清洁安全状态，分别只有 0. 15% 和 0. 40% 处于警戒状态，Cd、Zn 元素都出现污染，其中 Cd 面积最大，达到 0. 22% ； 综合污染评价土壤环境整体良好，清洁、 安全、 警戒、 污染土壤面积比例分别为 94. 39% 、5. 00% 、0. 50% 、 0. 11% ，其中警戒及污染土壤面积为 0. 61% ，其形成可能与工业生产及人类活动有关； 各重金属元素中，产生潜在生 态危害的重金属主要是 Hg，已达到中等潜在生态危害水平，其余重金属均为轻度潜在生态危害，综合考虑多种重金属 的潜在生态危害性，其轻微生态危害、中等生态危害、 强生态危害、 很强生态危害的百分比分别为 93. 71% 、4. 71% 、 1. 29% 、0. 29% ，整体表现为轻微潜在生态危害 。 关键词： 土壤； 重金属污染； 潜在生态危害； 评价； 保定市 中图分类号： X142 ； P595 文献标志码： A 文章编号： 1000 － 8527 （ 2014 ） 03 － 0523 － 08
2
样品采集与分析测试
本次研究以河北省保定市平原区为研究区域，
式中： P i 为重金属元素的单因子评价指数； C i 为 重金属元素在土壤中的含量； S1 、 S2 、 S3 为重金
属元素 i 的土壤一级、 二级、 三级环境质量标准 按照中国地质调查局多目标地球化学调查规范要 值，在不同的 pH 值区间、不同的用地类型内， 分 2 求，采集表层土壤样品， 采样密度为 1 个样 / km ， 别采用不同标准值。 采样深度 0 ～ 20 cm，4 个土壤样组合成 1 个分析样 3. 1. 2 尼梅罗综合指数法 （ 表层土壤每 4 km2 1 个分析样 ） ， 共计 2 781 个， 尼梅罗综合指数法的计算公式如下 ： 采样示意图见图 1 。 1 P）2 P2 i最大 + （ 土壤样品采集 1 kg 左右， 装在干净的布袋中 n∑ i I = 贴好标签，进行自然风干。 样品过筛前用木槌轻 2 轻敲打，以便使土壤样品保持自然粒级状态 。 样 式中： I 为尼梅罗综合指数； P i 为土壤中 i 元素单 品用尼龙筛， 截取小于 0. 8 mm （ 20 目 ） 粒级组分 因子指数； P i最大 为所有重金属元素单因子指数中
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现Βιβλιοθήκη Baidu
代
地
质
2014 年
hazard of heavy metals，we found that the percentage of small，medium，high and strong ecological hazard is respectively 93. 71% ，4. 71% ，1. 29% ，0. 29% ． Therefore，the general performance is the small potential ecological hazard． Key words： soil； heavy metal contamination； potential ecological hazard； assessment； Baoding city
（ 1. Institute of Ｒesource and Environmental Engineering，Shijiazhuang University of Economics，Shijiazhuang，Hebei 050031 ，China； 2. Institute of Geological Survey of Hebei Province，Shijiazhuang，Hebei 050051 ，China）
槡
500 g，装瓶。土壤样品中重金属含量的分析测试 由国土资源部保定矿产资 源 监 督 检 测 中 心 承 担， 严格按照多目标地球化学规程和生态地球化学评 价样品分析技术要求（ 试行） 进行。 全量分析方法为： 采用离子体原子发射光谱 OES） 测定 Cr、 Cu、 Pb、 Zn 4 种重金属全 法（ ICP， Cd 量 采用石墨炉火焰法测定， Hg 采用王水消
Assessment of the Heavy Metal Pollution and the Potential Ecological Hazard in Soil of Plain Area of Baoding City of Hebei Province
CUI Xingtao1 ，Qin Zhenyu2 ，LUAN Wenlou1 ，SONG Zefeng1
第3 期
崔邢涛等： 河北省保定市平原区土壤重金属污染及潜在生态危害评价
525
量 570 mm，年均气温 12. 0 ℃ ，平原多为季节性河 流。保定市现辖 3 个市辖区、4 个县级市、18 个 县。全市常住人口为 1 119. 44 万人， 主城区人口 2 近 240 万，市区面积为 300 km ，形成了以汽车制 造和新能源为支柱产业， 机电、 纺织、 食品、 建 筑材料和信息产品制造等为优势产业的工业格局 。
第 28 卷 第 3 期 2014 年 6 月
现
代
地
质
GEOSCIENCE
Vol. 28 No. 3 Jun. 2014
河北省保定市平原区土壤重金属污染 及潜在生态危害评价
1 2 1 1 崔邢涛 ，秦振宇 ，栾文楼 ，宋泽峰 （ 1. 石家庄经济学院 资源与环境工程研究所，河北 石家庄 050031 ； 2. 河北省地质调查院，河北 石家庄 050051 ）
的最大值； n 为样品数。 尼梅罗综合指数法的计算公式中含有评价参 数中最大的单项污染分布指数， 突出了污染指数 最大的重金属元素对土壤环境质量的影响和作用 。 根据国家土壤环境质量标准的定义， 本文将 符合一级土壤环境质量标准要求的土壤定义为清 洁，二级定义为安全， 三级定义为警戒， 超过三
［15 － 29 ］
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引
言
潜在生态危害进行了评价研究
， 但是对于河
土壤作为人类赖以生存的资源， 是大自然最 具循环能力 的 资 源， 由 于 现 代 工 业 的 不 断 发 展， ［1 － 2 ］ 。 使大量重金属进入土壤， 致使土壤严重恶化
北保定平原地区的土壤重金属环境质量及潜在生 态危害评价尚未见报道。
Abstract： With the urban soil of plain area of Baoding city as a target，this essay evaluates the environmental quality of soil heavy metals and pollution characteristics by adopting the single factor index method and Nemerow comprehensive index method． Besides，the potential ecological hazard index suggested by Hakanson is used to assess the ecological hazard of heavy metal in urban soil． The results show that the elements，according to the pollution degree of heavy metal，are followed by the order of Cd ＞ Zn ＞ Hg ＞ Cu ＞ Pb ＞ Cr ＞ Ni ＞ As． Most importantly ，Cr，Pb，Ni，As and most of Hg and Cu are in a clean and safe condition，only to find 0. 15% of Ni and 0. 40% of Cu in an alert state． However， Cd， Zn are all in the pollution state，especially the pollution of Cd represents the largest polluted area，reaching 0. 22% ． On the whole，Integrated Pollution Assessment showed the soil environment is good，in which clean，safe，alert，contaminated soil area ratio is 94. 39% ，5. 00% ， 0. 50% ，0. 11% respectively； and alert and contaminated soil area accounts for 0. 61% ． Its formation may be related to industrial production and human activities． In the heavy metal elements， resulting in potential ecological hazard of heavy metals is mainly Hg，which have reached to moderate potential ecological hazard level，the remaining heavy metals are all mild potential ecological hazard． Considering synthetically the potential ecological
［6 － 14 ］ ， 也有 49. 68% ，平原约 占 总 面 积 的 47% ， 洼 淀 区 约 占 究了一些地区土壤重金属的污染状况 不少国内工作者采用 Hakanson 指数法对重金属的 3. 23% 。该区为温带大陆性季风气候， 年均降水
图1 Fig. 1
研究区土壤样点分布图
Distribution map of the samples of soil in the study area
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研究区概况
随着我国工农业生产的迅猛发展， 农田土壤重金 保定市位于 华 北 平 原 中 部、 河 北 省 中 部 （ 图 属污染问题已引起普遍关注。 土壤重金属含量和 1 ） ，是京津冀地区中心城市之一， 在大北京城市 农田土壤环境质量评价研究成为环境科学的一个 ［3 － 5 ］ 。 近年来， 国内外学者已经研 重要研究领域 圈和环渤海经济圈中占有重要一环。 其境内地形 分为山 区、 平 原 与 洼 淀 区， 山 区 约 占 总 面 积 的
用单因子指数法对土壤环境质量进行评价， 按如 下公式计算单因子指数： P i = C i / S1 P i = 1 + （ C i － S1 ） / （ S2 － S1 ） P i = 2 + （ C i － S2 ） / （ S3 － S2 ） P i = 3 + （ C i － S3 ） / S3 C i≤S1 S1 ＜ C i≤S2 S2 ＜ C i≤S3 C i ＞ S3
摘要： 以河北省保定市平原区土壤为对象，采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对土壤重金属的环境质量及污染特 征进行评价，并采用 Hakanson 提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行评价 。结果表明： 重金 属污染程度依次是 Cd ＞ Zn ＞ Hg ＞ Cu ＞ Pb ＞ Cr ＞ Ni ＞ As，其中 Cr、Pb、Ni、As 都处于清洁安全状态，Hg 和 Cu 绝大部分 样点处于清洁安全状态，分别只有 0. 15% 和 0. 40% 处于警戒状态，Cd、Zn 元素都出现污染，其中 Cd 面积最大，达到 0. 22% ； 综合污染评价土壤环境整体良好，清洁、 安全、 警戒、 污染土壤面积比例分别为 94. 39% 、5. 00% 、0. 50% 、 0. 11% ，其中警戒及污染土壤面积为 0. 61% ，其形成可能与工业生产及人类活动有关； 各重金属元素中，产生潜在生 态危害的重金属主要是 Hg，已达到中等潜在生态危害水平，其余重金属均为轻度潜在生态危害，综合考虑多种重金属 的潜在生态危害性，其轻微生态危害、中等生态危害、 强生态危害、 很强生态危害的百分比分别为 93. 71% 、4. 71% 、 1. 29% 、0. 29% ，整体表现为轻微潜在生态危害 。 关键词： 土壤； 重金属污染； 潜在生态危害； 评价； 保定市 中图分类号： X142 ； P595 文献标志码： A 文章编号： 1000 － 8527 （ 2014 ） 03 － 0523 － 08
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样品采集与分析测试
本次研究以河北省保定市平原区为研究区域，
式中： P i 为重金属元素的单因子评价指数； C i 为 重金属元素在土壤中的含量； S1 、 S2 、 S3 为重金
属元素 i 的土壤一级、 二级、 三级环境质量标准 按照中国地质调查局多目标地球化学调查规范要 值，在不同的 pH 值区间、不同的用地类型内， 分 2 求，采集表层土壤样品， 采样密度为 1 个样 / km ， 别采用不同标准值。 采样深度 0 ～ 20 cm，4 个土壤样组合成 1 个分析样 3. 1. 2 尼梅罗综合指数法 （ 表层土壤每 4 km2 1 个分析样 ） ， 共计 2 781 个， 尼梅罗综合指数法的计算公式如下 ： 采样示意图见图 1 。 1 P）2 P2 i最大 + （ 土壤样品采集 1 kg 左右， 装在干净的布袋中 n∑ i I = 贴好标签，进行自然风干。 样品过筛前用木槌轻 2 轻敲打，以便使土壤样品保持自然粒级状态 。 样 式中： I 为尼梅罗综合指数； P i 为土壤中 i 元素单 品用尼龙筛， 截取小于 0. 8 mm （ 20 目 ） 粒级组分 因子指数； P i最大 为所有重金属元素单因子指数中
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现Βιβλιοθήκη Baidu
代
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质
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hazard of heavy metals，we found that the percentage of small，medium，high and strong ecological hazard is respectively 93. 71% ，4. 71% ，1. 29% ，0. 29% ． Therefore，the general performance is the small potential ecological hazard． Key words： soil； heavy metal contamination； potential ecological hazard； assessment； Baoding city
（ 1. Institute of Ｒesource and Environmental Engineering，Shijiazhuang University of Economics，Shijiazhuang，Hebei 050031 ，China； 2. Institute of Geological Survey of Hebei Province，Shijiazhuang，Hebei 050051 ，China）
槡
500 g，装瓶。土壤样品中重金属含量的分析测试 由国土资源部保定矿产资 源 监 督 检 测 中 心 承 担， 严格按照多目标地球化学规程和生态地球化学评 价样品分析技术要求（ 试行） 进行。 全量分析方法为： 采用离子体原子发射光谱 OES） 测定 Cr、 Cu、 Pb、 Zn 4 种重金属全 法（ ICP， Cd 量 采用石墨炉火焰法测定， Hg 采用王水消
Assessment of the Heavy Metal Pollution and the Potential Ecological Hazard in Soil of Plain Area of Baoding City of Hebei Province
CUI Xingtao1 ，Qin Zhenyu2 ，LUAN Wenlou1 ，SONG Zefeng1
第3 期
崔邢涛等： 河北省保定市平原区土壤重金属污染及潜在生态危害评价
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量 570 mm，年均气温 12. 0 ℃ ，平原多为季节性河 流。保定市现辖 3 个市辖区、4 个县级市、18 个 县。全市常住人口为 1 119. 44 万人， 主城区人口 2 近 240 万，市区面积为 300 km ，形成了以汽车制 造和新能源为支柱产业， 机电、 纺织、 食品、 建 筑材料和信息产品制造等为优势产业的工业格局 。
第 28 卷 第 3 期 2014 年 6 月
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GEOSCIENCE
Vol. 28 No. 3 Jun. 2014
河北省保定市平原区土壤重金属污染 及潜在生态危害评价
1 2 1 1 崔邢涛 ，秦振宇 ，栾文楼 ，宋泽峰 （ 1. 石家庄经济学院 资源与环境工程研究所，河北 石家庄 050031 ； 2. 河北省地质调查院，河北 石家庄 050051 ）