洛阳市城区雪松松针铅含量空间分布

杨国海，田耀武

（河南科技大学 林学院，河南 洛阳 471003）

洛阳市城区雪松松针铅含量空间分布

杨国海，田耀武

（河南科技大学 林学院，河南 洛阳 471003）

通过对洛阳市城区居民区、商业区、工业区、风景区4种功能类型区中的11个采样点中的10～15年生雪松松针（SA）、地面落针（SB）和20～30年生雪松松针（SC）、地面落针（SD）中重金属Pb含量的测定，分析了洛阳市城区大气中Pb污染现状。结果表明：洛阳市城区雪松松针Pb含量平均为1.606mg/kg，属重金属轻度污染；居民区、商业区、工业区、风景区雪松松针Pb含量差异显著，表现为工业区＞居民区＞商业区＞风景区；松针中Pb含量主要受冶炼、工业废气、汽车尾气排放等人为活动因素影响。雪松松针Pb含量分异性可以客观反映城市不同区域内大气Pb污染程度，这为城市环境保护研究提供了新方法，值得推广使用。

雪松松针；铅含量；洛阳城区；空间分布

城市是人类聚居和活动的重要场所，是人类对环境干扰最集中、最强烈、最频繁的地方。工业“三废”的排放、汽车尾气、城市垃圾和人类活动等因素的加剧，城市大气、土壤和植被中的铅含量有增加的趋势［1］，城市成为重金属空气污染和生态环境破坏严重的区域之一。重金属和部分微量元素可通过根部、叶片、降雨等途径进入植物体内，但高等植物根部吸收量只占很少一部分，大部分为叶片从空气中直接吸收［2］。城市大气中的重金属既可以被植物吸收通过食物链进入人体［3－6］，也可通过扬尘进入人体，危害人体健康［7－9］。植物叶片可富集多种重金属元素，其含量与树木所处的环境密切相关［10］。所以植物叶片重金属含量可以指示大气环境污染程度，利用植物叶片的这种指示作用可以评价生态评价环境质量。20世纪70年代洛阳市主城区主干道大规模栽种雪松（Cedrus deodara），雪松已成为洛阳市园林绿地中常绿优势树种。本研究通过调查洛阳市城区雪松松针铅含量分布差异性，分析洛阳市生态环境质量，为城市绿化及重金属的生态调控提供理论依据。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

洛阳市位于河南省西部，地处111°08′－112°59′E、33°35′－35°05′N，北亚热带向暖温带过渡的气候带，气候温和，光、热、水资源丰富。大陆性季风气候明显，年平均气温12.0～14.7℃，年均降雨量532～851 mm［11］，年均日照时数2 291.6h。洛阳是中国重要的重工业城市之一。重金属污染源主要来自工业生产、汽车尾气、施工扬尘和汽车轮胎磨损产生的大量有害气体和粉尘等。近年来城市大气中Pb等重金属污染物含量呈急剧上升趋势。

1.2 样品采集

确定工业区、商业区、居民区、风景区4类城市功能区，在4个功能区内设置11个采样点：火车站广场（A，商业区）、牡丹广场西（B，居民区）、周山森林公园（C，风景区）、东花坛（D，居民区）、牡丹公园南（E，商业区）、谷水东（F，居民区）、张古洞（G，风景区）、中国一拖厂区（H，工业区）、财会学院北（I，居民区）、九都新村（J，居民区）、唐宫路（K，商业区），每个采样点面积控制在0.5km2之内。2010年1月1－5日在采样点内分别从雪松的上、中、下部分别摘取和收集行道树和庭院10～15年生雪松松针（SA）、地面落针（SB）和20～30年生雪松松针（SC）、地面落针（SD）4种类型松针样品各300g，充分混合。

1.3 样品测定

去除样针中土迹和附着颗粒物，用自来水冲洗3次，去离子水冲洗2次，70℃烘干48h，将烘干后的样品剪碎，称量3g左右置入硝化管中，加入5ml浓硝酸（超级纯），浸泡过夜，将温度升至80℃消解1h，在120～130℃消解24h，冷却定容［12］，用ICP－AES分析Pb含量。

1.4 数据分析

测定结果采用SAS 8.0统计软件进行ANOVA方差分析、Pearson相关分析和单项污染指数分析，见式（1）［13］。

式中：C——污染指数；Cm——采样点植物叶片的重金属实测值；CK——对照区对应植物的重金属实测值，一般选取污染较轻的采样点作为对照。本文选择周山森林公园雪松松针的Pb含量作为对照。污染等级评价方法见表1。

表1 单项污染指数及评价等级［14］

2 结果与分析

2.1 松针铅含量

洛阳市城区雪松松针Pb平均含量是1.606 4 mg/kg（表2），中国一拖厂区附近污染较为突出，Pb含量达2.344mg/kg（图1）。工业生产、车流量、人类活动、植被覆盖等对松针Pb含量有很大影响，植被很丰富车流量少的周山森林公园污染程度最轻，据调查该地区位于洛阳高新技术产业开发区孙旗屯乡境内，公园面积达720hm2，核心区面积15hm2。丰富的植被覆盖改善了该地区及洛阳市的生态环境。这充分说明，叶片的含铅量除了和工业生产、汽车尾气、轮胎磨损等有关外，和人为活动、施工扬尘、周边的植被覆盖率也有明显关系。

表2 洛阳市城区雪松松针重金属Pb平均含量（2010年1月）

2.2 污染指数

单项污染指数法可以评价雪松松针Pb污染程度，也即植物的大气污染指数。通过植物的大气污染指数可间接进行大气质量等级评价。为了进行比照，本研究选择使用污染较轻的周山森林公园作为对照区，其松针Pb含量为0.903 1mg/kg。

11个采样点分布在洛阳市不同的城市功能区内，代表不同的人类活动类型。洛阳市11个采样点松针铅含量污染指数（表3）表明：洛阳市主城区中有1处属于中度污染，有8处属于轻度污染，有3处属于无污染，未见有铅重污染和严重污染的区域。洛阳市周山森林公园、东花坛、唐宫路的铅污染程度很小，仅有极个别区域因为临时情况而出现铅中度污染。不存在铅重污染或严重污染，这说明采样点所在区域的空气质量无严重污染。同时也说明，为了改善洛阳城区生态环境，洛阳市在治理和改善城市环境质量方面付出的努力有了明显的回报。

表3 洛阳市城区Pb污染指数及评价等级

2.3 Pb含量分异性

SA松针Pb含量最高为中国一拖厂区（2.224 mg/kg），最低为周山森林公园风景区（0.939mg/kg），其含量为中国一拖厂区的42.2%；SB松针Pb含量最高为中国一拖厂区（2.417mg/kg），最低为周山森林公园风景区（0.895mg/kg），其含量为中国一拖厂区的37.0%；SC松针Pb含量最高为牡丹广场西（2.274mg/kg），最低为周山森林公园风景区（0.807mg/kg），其含量仅为牡丹广场西的35.4%；SD松针Pb含量最高为中国一拖厂区（2.673mg/kg），最低为周山森林公园风景区（0.969mg/kg），其含量为中国一拖厂区的36.2%（图1）。

所有类型的松针Pb含量中，周山森林公园Pb含量最低，其平均含量为0.903 1mg/kg。而中国一拖厂区附近Pb含量在SA、SB、SD三种类型松针中含量最高，其平均含量为2.344 3mg/kg。只有在SC中是牡丹广场西含量最高。造成这个结果的原因可能和实验条件的差异有关。如采样松针清洗与未清洗，采样时间等均能对研究结果产生不同程度的影响。

图1 11个采样点不同松针种类Pb含量

研究区域间铅含量差异显著，并且Pb含量总体趋势是工业区＞居民区＞商业区＞风景区（图2）。

Pb及其化合物是一种不可降解的环境污染物。铅是构成地壳的元素之一，含量约为13mg/kg。全世界每年消耗铅量约为400万t，仅有1/4回收利用，其余大部分以不同形式污染环境。

图2 各采样区域Pb平均含量分布

铅污染来源广泛，主要来自冶炼、汽车废气和汽车轮胎磨损，以及制造和使用铅制品的工矿企业，如蓄电池、铸造合金、电缆包铅、油漆、颜料、农药、陶瓷、塑料、辐射防护等企业。汽车使用的含铅汽油中常加入四乙基铅作为防爆剂，汽油燃烧时四乙基铅分解为无机铅盐及铅的氧化物，随汽车尾气排出，成为城市铅污染的重要来源。相关研究中不同地区Pb含量的分异性见表4。铅污染来源除了以上因素外，还和施工扬尘、植被覆盖率等因素密切相关。

表4 不同城市植物叶片中Pb含量

3 结论

（1）洛阳城区雪松松针重金属Pb含量均表现为落地松针＞树上松针，壮龄松针＞幼龄松针。说明植物叶片重金属Pb的含量可能和植物生长的年限有关，植物叶片所含重金属Pb有富集效应。

（2）采样点间Pb含量差异显著，松针类型间Pb含量差异显著，并且研究区域总体呈现：工业区＞居民区＞商业区＞风景区。这说明空气含铅量除了和工业生产、汽车尾气、轮胎磨损等因素有关外，和施工扬尘、人为活动、周边的植被覆盖率也有明显关系。

（3）通过研究认为市区常绿绿化植物雪松松针中重金属Pb富积量是监测和评价城市大气重金属污染的重要科学数据，植物叶片的重金属污染可以指示大气污染程度。

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Spatial Distribution of Pb Concentration in Cedar（Cedrus deodara）Needles in the Center of Luoyang City

YANG Guo－hai，TIAN Yao－wu
（College of Forestry，Henan University of Science and Technology，Luoyang，He'nan471003，China）

The concentrations of Pb accumulated by air pollution in the cedar（Cedrus deodara）tree needles from the center Luoyang City were measured.The needle samples were collected from 4types of trees（SA：needles from 10～15－year－old trees，SB：fallen needles on the ground from 10～15－year－old trees，SC：needles from 20～30－years－old，and SD：fallen needles on the ground from 20～30－years－old）from 11different locations with different degrees of metal pollution（residential，industrial，commercial and scenic regions）.Concentrations of Pb were determined for types and sampling regions.Results showed that average value of Pb concentrations in the cedar tree needles was 1.606mg/kg，and the city was slightly polluted by Pb.There were significant differences in the Pb among residential region，commercial region，industrial region and scenic region，and decreased in the order of industrial region＞commercial region and residential region＞scenic region.The spatial variability of test heavy metals in cedar needles was mainly affected by the industrial discharge of the metals.The concentration of Pb in cedar tree needles can objectively and better indicate the air environmental pollution of heavy metals.It has been proved that this method is a good way in environmental protection by means of using the concentrations of heavy metals in cedar tree needles.

cedar tree needle；Pb concentration；center of Luoyang City；spatial distribution

S718.45；X131

A

1005－3409（2011）06－0252－04

2011－04－12

2011－07－17

河南科技大学博士科研基金（09001445）

杨国海（1989－），男，云南人，主要从事生态学及林业遥感研究。E－mail：hkdyangguohai＠126.com

田耀武（1975－），男，河南人，主要从事森林生态学及重金属污染研究。E－mail：tianyaowu＠126.com