唐山曹妃甸地区不同功能区重金属污染评价

许 佳

（河北联合大学，河北 唐山063000）

1 选题的背景及意义

曹妃甸是唐山市南部近海的一个沙岛，位于东经118.38’，北纬380.55’，为滦河入海冲积而成，总面积为16km2。曹妃甸港口和工业区建设已先后被列为河北省、唐山市“一号工程”和国家“十一五”规划的重点项目。尤其是曹妃甸工业区的建设、生态城大学区的发展都受到广泛重视。目前，曹妃甸港口、港区和港城的建设及曹妃甸区域的环境保护倍受人们关注。

土壤是城市环境的重要组成部分，对其的研究已成为国际土壤学的新兴热点领域。大量研究表明城市土壤因不同的土地利用而存在不同程度的重金属污染。但对于土壤的重金属污染在本地区不同活动功能区间的差异特点尚未有充分的研究资料。

本文以唐山曹妃甸地区为例，对港区土壤按不同的生产、生活和商业的土地利用特点进行分区采样分析，试图为了解不同的活动对港口地区土壤重金属污染的影响，为曹妃甸的环境规划和保护提供科学依据。

2 采样

2.1 功能区选择

曹妃甸地处唐山南部的渤海湾西岸，一个距离海岸18km的带状小沙洲，位于天津港和京唐港之间，曹妃甸地区属于大陆性季风气候，具有明显的暖温带半湿润季风气候特征。故将曹妃甸地区土壤按城市的不同功能区划分为曹妃甸工业区、唐山湾生态城区和风景区3个功能区进行布点和采样。

2.2 样本采集与处理

每一功能区内样点随机布设；土壤采样按多点混合法(同一地点采3～5个样品，就地混合为一个样品).并考虑到曹妃甸地区土壤的混杂性，采用深度间隔采样法分别采取0～5cm、5～20cm和50～60cm的土壤，土壤剖面记录及分析样本采集按规进行，采样点共10个，土壤样本共20个。土壤风干后磨碎，分别过10目和20目塑料土筛保存备用。用四分法取部分土样进一步用玛瑙研钵研磨，过100目塑料筛，备用[1]。

2.3 分析方法

（1）土壤基本性质测定：土壤颗粒组成按比重计法，pH值按1：l水提法；有机碳按外加热法。

（2）土壤重金属元素浸提：选择测定汞、镉、铅、砷4个重金属元素.全量浸提采用三酸消化法制样，活性形态测定采用修改的Tessier连续浸提法。

（3）重金属含量测定：待测液中重金属元素含量用原子吸收分光光谱仪(TAs—986，北京普析公司，2001)测定，其中镉测定采用石墨炉火焰法。

3 结果分析

3.1 不同功能区土壤重金属的分布

不同功能区土壤重金属的分布鉴于土壤的混杂性，不同层次样本都作为单独样本进行统计按不同功能区土壤的重金属含量全量的统计结果列于表1可见，3个功能区在土壤重金属全量上存在显著性差异。工业区土壤重金属污染十分严重，土壤表层的汞、镉、铅、砷含量分别高达0.1922，1.4146，133.01和20.03mg／kg。用内梅罗计算式评价不同功能区的重金属污染强度：

式中，j为城市功能区编号，i为重金属元素种类，ci重金属元素的实测浓度，Sij为参考的土壤环境背景值，n为重金属种类总数(n=4)计算的不同功能区土壤重金属综合污染指数(Pij)。见表1表明城市土壤重金属污染指数以下序递降：工业区＞生态区＞风景区。因此，在曹妃甸地区中，重金属环境质量以风景区为佳，其他区污染相当严重。

表1 曹妃甸各区域重金属含量监测结果(mg/kg)

表2 综合污染指数分级标准

3.2 被调查区域土壤污染结论

根据检测结果及土壤环境质量的评价，得出以下结论。

经计算可得曹妃甸工业区的综合污染指数P综=3.4197，参照表2，属于重污染等级；生态城区的综合污染指数P综=2.2726，属于中度污染等级；风景区的综合污染指数P综=1.4781，属于轻度污染等级。曹妃甸地区各区域都受到一定污染，应该引起相关部门的重视。

4 植株修复建议

植物修复是一种新型的重金属污染土壤治理方法，使环境污染通过“绿色”治理技术得以修复，解决由于土壤中的重金属具有长期性、非移动性特点，而造成不能被微生物所降解的问题。

水葫芦，学名凤眼莲，雨久花科，豁称布袋连、水荷花、假水仙。因在每个叶柄中部都有一个膨大似葫芦的球状体而得名。具有发达的水下根系。水葫芦喜欢高温湿润。在25-35℃下生长速度惊人。通常情况下在8个月内就能从10棵增至60万棵。是公认的生长最快的植物之一[2]。

Mehra等[3]的研究表明，水葫芦能够吸收除了Co，Al和Fe外所有的元素。Zhu等[4]指出利用水葫芦富集痕量金属Cd2+，Cr6+最好，其次是Se6+，Cu2+，再次是As5+，Ni2+，且重金属主要富集在水葫芦的根部[5]。

水葫芦在水生态修复中的研究和应用已取得了丰硕的成果，但其净化机理的研究不够深人且存在较大争议。如何趋利避害的控制性利用水葫芦也有待进一步研究。因此未来水葫芦在生态修复中的研究方向依然是：净化机理的深人研究、控制水葫芦疯长的进一步研究、资源化利用水葫芦的继续研究。

［1］吴新民,李恋卿,等.南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、zn、Pb和Cd的污染特征[J].环境科学,2003,24(3):105-106.

［2］张文明,王晓燕.水葫芦在水生态修复中的研究进展[J].江苏环境科技,2007,20(1):56-57.

［3］Mehra A，Farago M E，BaneIjee D K.A Study of Eichhorniacrassipes Growing in the Overbank and Floodplain Soils oftIle River Yamuna in Delhi.India[J].Environmental Monitoringand Assessment，2000,60(1):25-45.

［4］9Zhu Y L，Zayed A M，Qian J-H，et a1.Phtoaccumulation oftrace elements by wetland plants：II.water hyacinth[J].Jourhal of Environmental Quality，1999,28(1):339-344.

［5］Klumpp A，Bauer K，Franz-Gerstein C，et a1.Variation ofnutrient and metal concentrations in aquatic macrophytes 8.10ng the Rio Cachoeira in Bahia(Brazil)[J].EnvironmentInternational，2002(28):165-171.