湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染模糊评价及污染源分析

欧阳达+谭长银+余霞+等

摘要通过对湘江长沙段土壤和沉积物中重金属（As、Pb、Cd、Cr、Hg）质量分数的调查，运用模糊综合评价法对该段土壤和沉积物中重金属污染状况进行了评价.研究结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，土壤主要污染元素为Cd、Hg，沉积物主要污染元素为Cd、As、Pb.通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源为人为源和自然源的混合源；Cd、Hg、Cr污染的来源主要为人为源.

关键词重金属；模糊综合评价；土壤；沉积物；污染源

中图分类号X53文献标识码A文章编号10002537（2014）05000107

近年来，随着工农业的迅速发展，土壤、沉积物中重金属污染问题越来越严峻.因为重金属毒性较强，不被生物降解，容易在土壤中积累，并可通过食物链危害人体健康，故土壤、沉积物中重金属污染是当前受关注的环境热点问题，也是我国“十一五”期间凸显的重大环境问题.通过样点定期监测和早期风险预警评价，是防止土壤重金属污染和及早治理的必要措施[14].

土壤、沉积物重金属污染主要来源于矿业开发、污水灌溉、农业措施、工业三废的排放等人为活动，其中采、选、冶是向土壤和沉积物释放重金属污染的主要途径之一[56].湘江流域有许多工矿企业，对湘江流域土壤和沉积物造成了不同程度的重金属污染，影响该区域经济和生态的可持续发展.因此，许多学者对该地区重金属污染做了大量的研究.龙永珍等[7]用单因子指数法和综合因子指数法对长株潭地区土壤中的Cu、As、Zn、Cd、Pb进行了评价，其污染严重程度从大到小为Cd、Zn、 Pb、As、Cr、Cu、Ni.郭朝晖等[8]人对湘江衡阳长沙段的土壤和蔬菜重金属进行了采样研究，结果表明：土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量均大于湖南土壤背景值，其中Cd与Pb分别为背景值的7.97和3.69倍.甘国娟等[9]利用单因子指数法对湘中某冶炼区农田重金属污染进行了评价，结果显示：土壤重金属污染程度从大到小为Cd、Pb、Zn.

3结论

利用模糊综合评价法对湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染进行了评价，结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，其中昭山地区土壤为严重污染，月亮岛轻度污染，丁字镇中度污染，坪塘严重污染，猴子石中度污染.对应的沉积物样点的重金属污染均为严重污染.昭山地区土壤中主要污染元素为Cd、Hg，月亮岛、丁字镇、坪塘土壤主要污染元素为Cd，猴子石土壤中主要污染元素为Cd、Hg.各地区沉积物中主要污染因子均为Cd、As.

通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时，通过以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源是人为源和自然源的混合源.Cd、Hg、Cr污染的来源主要是人为源，且Cr污染源来自长沙铬盐厂.

参考文献：

[1]骆永明. 中国主要土壤环境问题与对策[M]. 南京： 河海大学出版社， 2008：39.

[2]林跃胜， 方凤满， 魏晓飞， 等. 黄山景区土壤重金属分布特征及其潜在生态风险评价[J]. 水土保持学报， 2012，26（2）：256260.

[3]HUDSON T L， BORDEN J C， RUSS M， et al. Control on As， Pb and Mn distribution in community soils of an historical mining district， southwestern Colorado[J]. Environm Ecol， 1997，33（1）：2542.

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[5]张莎娜， 谭长银， 万大娟， 等. 农业生态系统长期试验在农业和环境研究中的作用[J]. 湖南师范大学自然科学学报， 2013，36（6）：7278.

[6]李玲， 高畅， 董洋洋， 等. 典型煤矿工业园区土壤重金属污染评价[J]. 土壤通报， 2013，44（1）：227231.

[7]龙永珍， 戴塔根， 邹海洋. 长沙、株洲、湘潭地区土壤重金属污染现状及评价[J]. 地球与环境， 2008，36（3）：231236.

[8]甘国娟， 刘伟， 邱亚群， 等. 湘中某冶炼区农田土壤重金属污染及生态风险评价[J]. 环境化学， 2013，32（1）：132138.

[9]郭朝晖， 肖细元， 陈同斌， 等. 湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染[J]. 地理学报， 2008，63（1）：311.

[10]GB/T171401997， 土壤质量Pb、Cd的测定[S].

[11]周义，任伯帜，张雪，等.城市工业园区土壤重金属含量的空间结构特征及分布规律[J].湖南科技大学学报：自然科学版， 2013，28（1）：109113.

[12]谢峰， 吉玉碧， 何锦林， 等. 用模糊综合评价法评价土壤重金属污染程度[J]. 贵州农业科学， 2005，33（3）：2425.

[13]孙丽娜， 孙铁珩， 金成洙. 卧龙泉河流域土壤重金属污染的模糊评价[J]. 水土保持研究， 2006，13（1）：126128.

[14]杨西飞， 周涛发， 张鑫， 等. 基于MatlabFIS的土壤中重金属污染模糊综合评价[J]. 合肥工业大学学报， 2007，30（10）：12451249.

[15]赵鹏大. 定量地学方法及应用[M]. 北京： 高等教育出版社， 2008：113116.

[16]魏复盛， 陈静生， 吴燕玉， 等.中国土壤环境背景值研究[J]. 环境科学， 1990，12（4）：1219.

[17]汪雅各. 农业环境标准实用手册[M]. 杭州： 浙江大学出版社，1991：32.

[18]孙花. 湘江长沙段土壤和底泥重金属污染及其生态风险评价[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2012.

[19]余霞. 湘江长沙段土壤和沉积物地球化学特征及重金属污染分析[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2013.

[20]王成， 龚庆杰， 李刚， 等. 从南海沉积物中的主量元素比值变化看物源区化学侵蚀变化[J]. 海洋地质动态， 2007，23（1）：15.

[21]王凯雄， 胡勤海. 环境化学[M]. 北京： 化学工业出版社， 2006：141.

[22]史长义， 鄢明才， 迟清华. 中国不同构造单元花岗岩类元素丰度及特征[J]. 地质学报， 2007，81（1）：4759.

[23]姚志刚， 鲍征宇， 高璞. 洞庭湖沉积物重金属环境地球化学[J]. 地球化学， 2006，35（6）：629638.

[24]童霆. 河口三角洲元素含量与矿产资源：以湘资沅澧为例[J]. 第四系研究， 2005，25（3）：298305.

[25]彭渤， 唐晓燕， 余昌训， 等. 湘江入湖河段沉积物重金属污染及其Pb同位素地球化学示踪[J]. 地质学报， 2011，85（2）：282299.

（编辑王健）

摘要通过对湘江长沙段土壤和沉积物中重金属（As、Pb、Cd、Cr、Hg）质量分数的调查，运用模糊综合评价法对该段土壤和沉积物中重金属污染状况进行了评价.研究结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，土壤主要污染元素为Cd、Hg，沉积物主要污染元素为Cd、As、Pb.通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源为人为源和自然源的混合源；Cd、Hg、Cr污染的来源主要为人为源.

关键词重金属；模糊综合评价；土壤；沉积物；污染源

中图分类号X53文献标识码A文章编号10002537（2014）05000107

近年来，随着工农业的迅速发展，土壤、沉积物中重金属污染问题越来越严峻.因为重金属毒性较强，不被生物降解，容易在土壤中积累，并可通过食物链危害人体健康，故土壤、沉积物中重金属污染是当前受关注的环境热点问题，也是我国“十一五”期间凸显的重大环境问题.通过样点定期监测和早期风险预警评价，是防止土壤重金属污染和及早治理的必要措施[14].

土壤、沉积物重金属污染主要来源于矿业开发、污水灌溉、农业措施、工业三废的排放等人为活动，其中采、选、冶是向土壤和沉积物释放重金属污染的主要途径之一[56].湘江流域有许多工矿企业，对湘江流域土壤和沉积物造成了不同程度的重金属污染，影响该区域经济和生态的可持续发展.因此，许多学者对该地区重金属污染做了大量的研究.龙永珍等[7]用单因子指数法和综合因子指数法对长株潭地区土壤中的Cu、As、Zn、Cd、Pb进行了评价，其污染严重程度从大到小为Cd、Zn、 Pb、As、Cr、Cu、Ni.郭朝晖等[8]人对湘江衡阳长沙段的土壤和蔬菜重金属进行了采样研究，结果表明：土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量均大于湖南土壤背景值，其中Cd与Pb分别为背景值的7.97和3.69倍.甘国娟等[9]利用单因子指数法对湘中某冶炼区农田重金属污染进行了评价，结果显示：土壤重金属污染程度从大到小为Cd、Pb、Zn.

3结论

利用模糊综合评价法对湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染进行了评价，结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，其中昭山地区土壤为严重污染，月亮岛轻度污染，丁字镇中度污染，坪塘严重污染，猴子石中度污染.对应的沉积物样点的重金属污染均为严重污染.昭山地区土壤中主要污染元素为Cd、Hg，月亮岛、丁字镇、坪塘土壤主要污染元素为Cd，猴子石土壤中主要污染元素为Cd、Hg.各地区沉积物中主要污染因子均为Cd、As.

通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时，通过以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源是人为源和自然源的混合源.Cd、Hg、Cr污染的来源主要是人为源，且Cr污染源来自长沙铬盐厂.

参考文献：

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[2]林跃胜， 方凤满， 魏晓飞， 等. 黄山景区土壤重金属分布特征及其潜在生态风险评价[J]. 水土保持学报， 2012，26（2）：256260.

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[5]张莎娜， 谭长银， 万大娟， 等. 农业生态系统长期试验在农业和环境研究中的作用[J]. 湖南师范大学自然科学学报， 2013，36（6）：7278.

[6]李玲， 高畅， 董洋洋， 等. 典型煤矿工业园区土壤重金属污染评价[J]. 土壤通报， 2013，44（1）：227231.

[7]龙永珍， 戴塔根， 邹海洋. 长沙、株洲、湘潭地区土壤重金属污染现状及评价[J]. 地球与环境， 2008，36（3）：231236.

[8]甘国娟， 刘伟， 邱亚群， 等. 湘中某冶炼区农田土壤重金属污染及生态风险评价[J]. 环境化学， 2013，32（1）：132138.

[9]郭朝晖， 肖细元， 陈同斌， 等. 湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染[J]. 地理学报， 2008，63（1）：311.

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[11]周义，任伯帜，张雪，等.城市工业园区土壤重金属含量的空间结构特征及分布规律[J].湖南科技大学学报：自然科学版， 2013，28（1）：109113.

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[15]赵鹏大. 定量地学方法及应用[M]. 北京： 高等教育出版社， 2008：113116.

[16]魏复盛， 陈静生， 吴燕玉， 等.中国土壤环境背景值研究[J]. 环境科学， 1990，12（4）：1219.

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[18]孙花. 湘江长沙段土壤和底泥重金属污染及其生态风险评价[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2012.

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[20]王成， 龚庆杰， 李刚， 等. 从南海沉积物中的主量元素比值变化看物源区化学侵蚀变化[J]. 海洋地质动态， 2007，23（1）：15.

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[22]史长义， 鄢明才， 迟清华. 中国不同构造单元花岗岩类元素丰度及特征[J]. 地质学报， 2007，81（1）：4759.

[23]姚志刚， 鲍征宇， 高璞. 洞庭湖沉积物重金属环境地球化学[J]. 地球化学， 2006，35（6）：629638.

[24]童霆. 河口三角洲元素含量与矿产资源：以湘资沅澧为例[J]. 第四系研究， 2005，25（3）：298305.

[25]彭渤， 唐晓燕， 余昌训， 等. 湘江入湖河段沉积物重金属污染及其Pb同位素地球化学示踪[J]. 地质学报， 2011，85（2）：282299.

（编辑王健）

摘要通过对湘江长沙段土壤和沉积物中重金属（As、Pb、Cd、Cr、Hg）质量分数的调查，运用模糊综合评价法对该段土壤和沉积物中重金属污染状况进行了评价.研究结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，土壤主要污染元素为Cd、Hg，沉积物主要污染元素为Cd、As、Pb.通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源为人为源和自然源的混合源；Cd、Hg、Cr污染的来源主要为人为源.

关键词重金属；模糊综合评价；土壤；沉积物；污染源

中图分类号X53文献标识码A文章编号10002537（2014）05000107

近年来，随着工农业的迅速发展，土壤、沉积物中重金属污染问题越来越严峻.因为重金属毒性较强，不被生物降解，容易在土壤中积累，并可通过食物链危害人体健康，故土壤、沉积物中重金属污染是当前受关注的环境热点问题，也是我国“十一五”期间凸显的重大环境问题.通过样点定期监测和早期风险预警评价，是防止土壤重金属污染和及早治理的必要措施[14].

土壤、沉积物重金属污染主要来源于矿业开发、污水灌溉、农业措施、工业三废的排放等人为活动，其中采、选、冶是向土壤和沉积物释放重金属污染的主要途径之一[56].湘江流域有许多工矿企业，对湘江流域土壤和沉积物造成了不同程度的重金属污染，影响该区域经济和生态的可持续发展.因此，许多学者对该地区重金属污染做了大量的研究.龙永珍等[7]用单因子指数法和综合因子指数法对长株潭地区土壤中的Cu、As、Zn、Cd、Pb进行了评价，其污染严重程度从大到小为Cd、Zn、 Pb、As、Cr、Cu、Ni.郭朝晖等[8]人对湘江衡阳长沙段的土壤和蔬菜重金属进行了采样研究，结果表明：土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量均大于湖南土壤背景值，其中Cd与Pb分别为背景值的7.97和3.69倍.甘国娟等[9]利用单因子指数法对湘中某冶炼区农田重金属污染进行了评价，结果显示：土壤重金属污染程度从大到小为Cd、Pb、Zn.

3结论

利用模糊综合评价法对湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染进行了评价，结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，其中昭山地区土壤为严重污染，月亮岛轻度污染，丁字镇中度污染，坪塘严重污染，猴子石中度污染.对应的沉积物样点的重金属污染均为严重污染.昭山地区土壤中主要污染元素为Cd、Hg，月亮岛、丁字镇、坪塘土壤主要污染元素为Cd，猴子石土壤中主要污染元素为Cd、Hg.各地区沉积物中主要污染因子均为Cd、As.

通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时，通过以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源是人为源和自然源的混合源.Cd、Hg、Cr污染的来源主要是人为源，且Cr污染源来自长沙铬盐厂.

参考文献：

[1]骆永明. 中国主要土壤环境问题与对策[M]. 南京： 河海大学出版社， 2008：39.

[2]林跃胜， 方凤满， 魏晓飞， 等. 黄山景区土壤重金属分布特征及其潜在生态风险评价[J]. 水土保持学报， 2012，26（2）：256260.

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[6]李玲， 高畅， 董洋洋， 等. 典型煤矿工业园区土壤重金属污染评价[J]. 土壤通报， 2013，44（1）：227231.

[7]龙永珍， 戴塔根， 邹海洋. 长沙、株洲、湘潭地区土壤重金属污染现状及评价[J]. 地球与环境， 2008，36（3）：231236.

[8]甘国娟， 刘伟， 邱亚群， 等. 湘中某冶炼区农田土壤重金属污染及生态风险评价[J]. 环境化学， 2013，32（1）：132138.

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[14]杨西飞， 周涛发， 张鑫， 等. 基于MatlabFIS的土壤中重金属污染模糊综合评价[J]. 合肥工业大学学报， 2007，30（10）：12451249.

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[16]魏复盛， 陈静生， 吴燕玉， 等.中国土壤环境背景值研究[J]. 环境科学， 1990，12（4）：1219.

[17]汪雅各. 农业环境标准实用手册[M]. 杭州： 浙江大学出版社，1991：32.

[18]孙花. 湘江长沙段土壤和底泥重金属污染及其生态风险评价[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2012.

[19]余霞. 湘江长沙段土壤和沉积物地球化学特征及重金属污染分析[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2013.

[20]王成， 龚庆杰， 李刚， 等. 从南海沉积物中的主量元素比值变化看物源区化学侵蚀变化[J]. 海洋地质动态， 2007，23（1）：15.

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[22]史长义， 鄢明才， 迟清华. 中国不同构造单元花岗岩类元素丰度及特征[J]. 地质学报， 2007，81（1）：4759.

[23]姚志刚， 鲍征宇， 高璞. 洞庭湖沉积物重金属环境地球化学[J]. 地球化学， 2006，35（6）：629638.

[24]童霆. 河口三角洲元素含量与矿产资源：以湘资沅澧为例[J]. 第四系研究， 2005，25（3）：298305.

[25]彭渤， 唐晓燕， 余昌训， 等. 湘江入湖河段沉积物重金属污染及其Pb同位素地球化学示踪[J]. 地质学报， 2011，85（2）：282299.

（编辑王健）