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隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)活動(dòng)對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)表現(xiàn)出日益顯著的影響。人類活動(dòng)和城市工業(yè)向土壤排放了大量含有重金屬的廢棄物，使得工業(yè)區(qū)周邊重金屬污染越來越嚴(yán)重，隨之而出現(xiàn)了一系列負(fù)面影響[1~4]同時(shí)，在重金屬污染環(huán)境的效應(yīng)方面，工業(yè)區(qū)重金屬的污染問題已經(jīng)成為熱門問題之一，但工業(yè)密集的大城市是目前大多數(shù)研究的主要對(duì)象，而很少有研究關(guān)注中小城鎮(zhèn)，因此迫切需要開展這些地區(qū)土壤環(huán)境效應(yīng)的定量研究[5~8]。電池的生產(chǎn)過程會(huì)析出某些重金屬，特別是二次電池中的鎘鎳電池，在其極片的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬清洗廢水，電池廢水的排放會(huì)污染周邊土壤，并通過食物鏈危害到人類的健康。新鄉(xiāng)市是我國(guó)著名的輕工業(yè)城市，電池企業(yè)約有200多家，規(guī)模較大的就有30多家，企業(yè)排放造成重金屬污染的問題已經(jīng)較為突出[9,10]。基于上述問題，本研究選取以新鄉(xiāng)市環(huán)宇大道工業(yè)區(qū)為對(duì)象，對(duì)工業(yè)區(qū)附近土壤重金屬含量進(jìn)行調(diào)查并對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。此研究反映了城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)附近土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，為重金屬污染土壤的治理修復(fù)和風(fēng)險(xiǎn)控制提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)于保障周邊居民生活環(huán)境和生命安全具有重要的意義。   1材料和方法   1.1樣品采集   土樣采樣點(diǎn)位于新鄉(xiāng)市輝縣市環(huán)宇大道工業(yè)區(qū)（圖1），參照土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T166-2004[11]。采集工業(yè)區(qū)周邊20個(gè)樣點(diǎn)的表層（0~15cm）土壤，每個(gè)樣點(diǎn)隨機(jī)取3份混合均勻。土壤在室溫下自然風(fēng)干，揀去植物殘?bào)w和石礫，用四分法分別留取2kg樣品，用瑪瑙研缽研細(xì)，全部通過200目尼龍篩，備用。土壤的基本理化性質(zhì)如下：土壤pH為8.05~8.26，有機(jī)質(zhì)含量為2.8~7.9gkg-1。河南省主要重金屬元素土壤背景值如下：Pb為14.40mgkg-1、Cd為0.09mgkg-1、Ni為24.9mgkg-1、Zn為65.1mgkg-1、Cu為21.4mgkg-1和Cr為53.6mgkg-1。   1.2樣品重金屬總量的測(cè)定   土壤樣品采用鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸在消解儀（DS-360型石墨加熱消解儀）中進(jìn)行消解，用火焰原子吸收分光光度計(jì)對(duì)樣品中重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。   1.3土壤重金屬形態(tài)分析   采用Tessier五步連續(xù)萃取法對(duì)污染程度明顯的采樣點(diǎn)5、7、12、17、19、20的Cd，Ni和Zn進(jìn)行形態(tài)分析，用火焰原子吸收分光光度法對(duì)各個(gè)形態(tài)含量進(jìn)行測(cè)定。   1.4重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法   以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)土壤的Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr六種重金屬評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別為350、1.0、60、300、100和350mgkg-1。同時(shí)采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。   2結(jié)果和分析   2.1土壤中重金屬總量及形態(tài)分析   根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)從表1可以看出，工業(yè)區(qū)周邊土壤Pb、Cu和Cr的平均含量達(dá)標(biāo)，Cd、Ni和Zn的平均含量均超標(biāo)，其中Cd污染最為嚴(yán)重。土壤樣全部鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)，超標(biāo)率為100%，含量在14~825mgkg-1之間，平均含量為176.85mgkg-1，是國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的176.85倍。Zn含量有55.56%的樣點(diǎn)超標(biāo)，含量在210~1725mgkg-1之間，平均含量是485.6mgkg-1，是國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1.62倍。Ni污染也比較嚴(yán)重，超標(biāo)率為85%，含量范圍為23~2017mgkg-1，平均含量為307.2mgkg-1，是國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的5.12倍。Pb、Cu和Cr含量都達(dá)標(biāo)，含量范圍分別為為15.5~229mgkg-1、17~94.5mgkg-1和30.5~72.5mgkg-1，平均含量分別為63.88、38.7和47.9mgkg-1。各種超標(biāo)污染物平均值和超標(biāo)率都比較高，說明重金屬在該區(qū)域出現(xiàn)了明顯的富集效應(yīng)，污染情況相當(dāng)嚴(yán)重。該工業(yè)區(qū)是以環(huán)宇集團(tuán)股份有限公司為主的工業(yè)區(qū)，該公司以生產(chǎn)二次電池為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，如鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池，在長(zhǎng)期的工業(yè)生產(chǎn)過程中大量含有重金屬的廢棄物質(zhì)被排放到環(huán)境及土壤中，也可能存在高濃度的工業(yè)廢水處理的不夠妥善，人類活動(dòng)比較頻繁等因素使得原來的生態(tài)系統(tǒng)的屬性有所喪失，使該工業(yè)區(qū)周邊土壤出現(xiàn)比較明顯的重金屬污染現(xiàn)象，出現(xiàn)了相應(yīng)的環(huán)境負(fù)面效應(yīng)。   從圖1和表1來看，土壤重金屬污染表現(xiàn)出一定的趨勢(shì)。污染偏高含量的采樣點(diǎn)是5、7、12、17、19和20。從采樣圖可以看出這些樣點(diǎn)較多的位于西南方向，新鄉(xiāng)地處黃河以北，風(fēng)向以東北風(fēng)為主風(fēng)向，重金屬隨風(fēng)向相應(yīng)的在西南地區(qū)出現(xiàn)一定的積累效應(yīng)，其他樣點(diǎn)污染特征相對(duì)不是太過于明顯，可能是由于廠區(qū)不同功能區(qū)和人類活動(dòng)造成重金屬不同程度上的污染。   對(duì)土壤中含量超標(biāo)的Cd、Ni和Zn進(jìn)行形態(tài)分析。從圖2可以看出，Cd主要以鐵錳氧化結(jié)合態(tài)存在，其含量所占比例范圍為49.71%~60.79%，平均比例為52.85%。其次為碳酸鹽結(jié)合態(tài)，其含量所占比例范圍為16.28%~35.04%，平均比例為27.54%。有機(jī)結(jié)合態(tài)和可交換態(tài)其含量所占比例范圍分別為7.17%~12.78%和3.41%~6.97%，平均比例分別為9.38%和5.45%。殘?jiān)鼞B(tài)含量所占比例范圍是2.05%~7.87%，平均比例為4.77%。從圖3可以看出，Ni主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，其含量所占比例范圍為47.67%~60.68%，平均比例為55.47%。其次為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，其含量所占比例范圍為23.57%~40.54%，平均比例為33.92%。有機(jī)結(jié)合態(tài)其含量所占比例范圍為3.41%~18.47%，平均比例為9.98%，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例很小，其含量所占比例范圍分別為0.00%~0.20%和0.28%~0.88%，平均比例分別0.03%和0.62%。   從圖4可以看出，Zn主要以殘?jiān)鼞B(tài)和鐵錳氧化態(tài)存在，其含量所占比例范圍分別為34.68%~50.76%和34.77%~43.27%，平均比例分別為41.16%和38.60%。有機(jī)結(jié)合態(tài)其含量所占比例范圍為8.65%~24.71%，平均比例為14.63%，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量比較少，其含量所占比例范圍分別為0.82%~1.88%和3.27%~6.60%，平均比例分別為1.38%和4.24%。土壤重金屬不同的形態(tài)具有不同的生物有效性，表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境的影響大小不盡相同。Mao[12]研究表明可以根據(jù)各形態(tài)生物利用性的大小將上述5個(gè)形態(tài)分為3類，分別為可利用態(tài)，潛在可利用態(tài)和不可利用態(tài)。其中可利用態(tài)是指可交換態(tài)，這部分最容易被植物吸收并且遷移性最強(qiáng)，潛在可利用態(tài)包括碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)，它們是可利用態(tài)重金屬的直接提供者，不可利用態(tài)是指殘?jiān)鼞B(tài)[13]。由表2可以看出，污染最嚴(yán)重的Cd可利用態(tài)含量偏低，占5.45%，主要以潛在可利用態(tài)存在含量為89.77%，不可利用態(tài)僅占4.77%。Ni、Zn元素主要以潛在可利用態(tài)和不可利用態(tài)存在，可利用態(tài)僅占很少。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#   由上述結(jié)論我們看到，雖然可利用態(tài)所占比例較少，但潛在可利用態(tài)在每種元素中含量都較高，當(dāng)土壤的理化性質(zhì)如溫度、pH值、有機(jī)物、氧化還原電位發(fā)生變化時(shí)，遷移性較差的潛在可利用態(tài)就可以轉(zhuǎn)化為遷移性相當(dāng)強(qiáng)的可交換態(tài)，重金屬就可以向地下水遷移造成地下水的污染。地下水是該工業(yè)區(qū)附近居民長(zhǎng)期以來主要生活飲用水和農(nóng)灌水來源，因此應(yīng)該對(duì)該污染狀況引起足夠高的重視，采取合理的生物修復(fù)等方法對(duì)土壤進(jìn)行凈化。   2.2土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)   潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法是將污染物與其生態(tài)危害、生物毒性有機(jī)結(jié)合起來的一種土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[14]。該方法是瑞典科學(xué)家Hankanson根據(jù)重金屬性質(zhì)及環(huán)境行為特點(diǎn)，從沉積學(xué)角度提出的對(duì)土壤中重金屬污染評(píng)價(jià)的方法，考慮了土壤的重金屬含量，并且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和毒理學(xué)綜合考慮，采用等價(jià)屬性指數(shù)分級(jí)法評(píng)價(jià)。RI為多種重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其數(shù)值等于各個(gè)重金屬潛在生態(tài)危險(xiǎn)系數(shù)的和[15~17]。從表4中多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI可以看出各個(gè)采樣點(diǎn)均存在生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)，并且潛在危害程度比較嚴(yán)重，均是很強(qiáng)生態(tài)危害。研究的土壤中Pb、Zn、Cu、Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子均小于40，屬于輕度生態(tài)危害。Ni大多數(shù)都屬于輕度生態(tài)危害，污染最嚴(yán)重的Cd全部取樣點(diǎn)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子均大于600，屬于很強(qiáng)生態(tài)危害。由于Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子相對(duì)較大，使得各取樣點(diǎn)的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)都較高，95%污染點(diǎn)處的RI都大于600，屬于很強(qiáng)生態(tài)危害。   3結(jié)論   （1）長(zhǎng)期的工業(yè)污染使得土壤中Cd污染程度嚴(yán)重超標(biāo)，Pb、Ni、Zn、Cu和Cr的平均含量均超標(biāo)，土壤重金屬污染很明顯。（2）土壤重金屬形態(tài)分析表明，污染最嚴(yán)重的Cd潛在可利用態(tài)含量為89.77%，Pb、Ni、Zn、Cu的潛在可利用態(tài)含量分別為56.98%、44.5%、57.47%、49.98%，土壤理化性質(zhì)的改變會(huì)影響重金屬潛在可利用態(tài)的遷移性。（3）Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大，取樣點(diǎn)的潛在生態(tài)危害系數(shù)大多大于320，屬于極強(qiáng)生態(tài)危害，Pb、Ni、Zn、Cu和Cr屬于輕微生態(tài)危害。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI均屬于很強(qiáng)生態(tài)危害。