关于医巫闾山景区土壤重金属现状分析

辛宏斌

(辽宁省锦州市环境监测中心站，锦州　121001)



关于医巫闾山景区土壤重金属现状分析

辛宏斌

(辽宁省锦州市环境监测中心站，锦州121001)

建立并验证了用原子吸收和原子荧光光谱仪测定医巫闾山九大景区土壤样品中8种重金属铬、镉、汞、镍、铅、锌、铜、砷含量的方法，试样经全自动双温区消解系统后进行测定，8种重金属的加标回收率范围在91.7%～103.5%之间。在调查的9个景区中，观音阁景区金属镉，双塔寺景区金属镉、汞和铜，河洼水库金属镉未达到国家土壤环境质量一级标准。采用内梅罗指数法对9个景区8种重金属污染程度进行评价，结果表明，土壤As和Ni基本无污染，重金属污染程度的次序为Cd>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr。土壤重金属综合污染指数表现为：双塔寺(1.15)>观音阁(0.98)>老爷岭(0.83)>河洼水库(0.82)>北镇庙(0.73)>宝林楼(0.71)>灵山(0.68)>青岩寺(0.64)>龙岗子辽墓群(0.63)。据此分析，旅游干扰对土壤性质有显著的负面影响。

医巫闾山景区；土壤重金属；内梅罗指数法；旅游干扰

医巫闾山风景区为国家级自然保护区，是一座傍城镇型风景区。它位于辽西走廊东北端，地处北纬41°26′40″～ 41°46′00″，东经121°31′42″～ 121°46′40″，南北长40km，东西宽10km，面积约为11459hm2。医巫闾山山势陡峻，主脊由东北向西南延伸，地势北高南低，自然资源丰富，种类繁多。它地处华北植物区系边缘，与蒙古、长白植物区系毗连，是3个植物区系的交错地带。据调查，闾山风景区共有植物177科598属1201种，有8种国家级保护类植物；动物有兽类6目15科35种，两栖爬行类22种，鸟类229种，昆虫1094种[1]。医巫闾山历史悠久、古迹荟萃，风景名胜资源十分丰富，境内有老爷岭、宝林楼、北镇庙、灵山、龙岗子辽墓群、青岩寺、观音阁等景区。

由于闾山风景区的生物多样性、文化多样性和景观多样性丰富而独特，研究价值较高，急需保护。本研究于2015年7月，对医巫闾山九个景区的土壤进行采集，并对样品中8种具有代表性的金属元素进行分析，指为闾山土壤环境质量评价和污染物重量控制，加强环境科学管理，保护景区生态平衡，提高农田土壤生产力水平，保障人体健康提供技术支持和科学依据。

1　材料与方法

1.1仪器和试剂

Milli-Q Advantage 超纯水系统(美国millipore公司)；METTLER-TOLEDO XP205分析天平(瑞士梅特勒-托利多)；原子吸收光谱仪(PinAAcle 900T，美国PE公司)；全自动双温区消解系统(ST60，北京普立泰科仪器有限公司)；全自动六灯位顺序注射原子荧光光谱仪(AFS-9330，北京吉天仪器有限公司)。

硝酸、盐酸、氢氟酸和高氯酸均为优级纯；基体改进剂(5%硝酸镧、5%硝酸镁和10%氯化铵)；实验室用水为超纯水。

1.2实验方法

目前，很多实验室中微量元素含量检测的前处理方法主要用电热板用手工方法或者微波消解的方法进行土壤消解。本次实验研究，利用全自动消解仪进行湿法消解并定容，避免了人员手工的繁琐以及微波消解对加酸种类的潜在危险。通过测定土壤标准物质中重金属的含量，完善全自动土壤样品消解条件，提高批量样品的处理效率，并且能够达到使用手工方法或者微波消解等方法[2-3]，分析实际土壤样品的准确度和回收率。

(1)汞和砷采用全自动王水的消解方法：

准确称取0.5000g土壤试样，放于50mL聚四氟乙烯消解管中，并置于消解架上。加入5.0mL水和5.0mL王水，振荡1分钟。持续升温至100℃，保持2小时，每20分钟震荡一次，使样品混合均匀。冷却30分钟后，用去离子水定容至50mL容量瓶中，待测。

(2)其它重金属采用全自动硝酸、氢氟酸和高氯酸的消解方法：

准确称取0.5000g土壤试样，放于50mL聚四氟乙烯消解管中，并置于消解架上。加入10.0mL硝酸，加热至120℃保持1小时。样品冷却后，加入5.0mL氢氟酸，持续升温至140℃保持1小时。将样品冷却后，加入2.5mL高氯酸，持续升温至160℃保持一小时，继续升温至180℃保持一小时进行赶酸。冷却30min后，用去离子水定容至50mL容量瓶中，待测。

1.3精密度和准确度的测定

将土壤标准物质GBW07425(GSS-11)平行处理7份，测定8种重金属元素的含量，计算出结果的相对标准偏差，以评价方法的精密度。通过测定标准土壤样品，将测定值与标准指标较，并向标准土壤样品中添加一定量已知浓度的元素待测液，进行样品前处理后测定加标回收率。

采用本方法测定土壤标准样品中的8种重金属元素，测定结果均在标准值范围内，8种重金属的精密度0.7%～4.2%，加标回收率范围为91.7～103.5。

2　样品的采集与处理

本次调查点位布设采取电子地图与区域实际情况相结合的原则，通过测定经纬度在老爷岭、宝林楼、北镇庙、灵山、龙岗子辽墓群、青岩寺、观音阁等9个景区，分别在游道两侧及边缘采集土壤样品。

2.1样品的采集

根据本次土壤环境调查样品重金属分析项目，采用典型取样法，对土壤刨面宽1m、长2m，深度为1.5～2.0m的剖面中具有代表性的典型部位取样。为避免污染，应刮去其表层，由于上层取样较密，下层取样较稀，因此，从下而上取混合土壤样品。

2.2样品的预处理

将采集的土壤样品在通风避光的室内自然风干，在样品半干时，须将大块土捣碎，以免结成硬块，难以研磨和风干。在风干过程中，排除粗大的植物残体和大于1mm粒径的石砾。将风干后的土样用四分法分割压碎，过20目尼龙筛并置于聚乙烯薄膜上充分混匀。土壤样品进行缩分后，过100目尼龙筛，装于特制牛皮纸袋内，以备分析测试使用[4]。

3　测定结果

土壤样品经预处理后，按照(1.2)实验方法进行样品消解，并制备2个全程序空白溶液。采用本实验建立的仪器分析方法，将仪器调至最佳工作条件，精密吸取5.0mL混匀后的样品溶液，每个样品测3次取平均值，根据回归方程分别计算8种重金属的含量，结果见表1。

表1　土壤中重金属含量监测结果

4　土壤重金属污染评价

依据《中国土壤元素背景值》，9个景区的8种土壤重金属含量均在我国土壤重金属背景值含量95%范围内(铬：19.3～150.2mg/kg；镉：0.333～2.017mg/kg；汞：0.006～0.272mg/kg；镍：7.7～71.0mg/kg；铅：10.0～56.1mg/kg；锌：28.4～161.1mg/kg；铜：7.3～55.1mg/kg；砷：2.5～33.5mg/kg)[5]。

4.1土壤重金属污染现状评价

医巫闾山景区是国家级风景名胜区，按照国家土壤环境质量一级标准(GB15618-1995：铬≤90mg/kg，镉≤0.2mg/kg，汞≤0.15mg/kg，镍≤40mg/kg，铅≤35mg/kg，锌≤100mg/kg，铜≤35mg/kg，砷≤15mg/kg)进行评价。结合表1中数据，观音阁景区金属镉，双塔寺景区金属镉、汞和铜，河洼水库金属镉未达到国家土壤环境质量一级标准。近几年，这些地区旅游开发或旅游活动，特别是游客遗留的生活垃圾、建筑废材等在很大程度上增加了土壤重金属的来源。本研究结果表明，旅游干扰在改变土壤理化特征的同时，也增加了土壤中某些重金属含量，特别是双塔寺旅游区，重金属为轻度污染，这对当地的动植物和人类都会产生影响。

4.2土壤重金属综合评价

采用内梅罗指数法对9大景区土壤中的8种重金属污染程度进行评价，首先求出每个样点各个重金属元素的污染分指数Pi，然后计算各样点所有重金属的综合污染指数P综。土壤重金属综合污染指数的分级标准为：P综≤0.7为安全，0.73为重污染[6]，结果见表2。

结果表证明，九大景区中灵山、龙岗子辽墓群和青岩寺属清洁水平；老爷岭、宝林楼、北镇庙、观音阁和河洼水库属尚清洁水平；双塔寺属污染物超过初始值，周围地区作物有污染迹象。

表2　土壤重金属指数及评价

5　讨　论

1)医巫闾山风景区土壤具有黏粒含量高，质地偏细，相对紧实、干燥，植被根系分布少，颜色浅等特点。游客长期践踏造成土壤紧实和植被破坏，使景区土壤失去了自然植被的保护，加剧土壤侵蚀及养分流失，使景区土壤容重增大，而土壤pH值、有机质和阳离子交换量等指标下降。

2)旅游活动使医巫闾山风景区土壤中重金属含量增大，但影响程度较轻。在人类活动中，比如生活垃圾遗弃、景点建设、交通车辆废气排放、香客香灰散落等方面已经对景区土壤中重金属污染造成了影响。重金属污染程度的次序为Cd>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr(As和Ni基本无污染)。

3)旅游干扰的强度和方式，以及地形条件等综合作用的结果是医巫闾山风景区不同景点土壤重金属综合污染指数表现为：双塔寺(1.15)>观音阁(0.98)>老爷岭(0.83)>河洼水库(0.82)>北镇庙(0.73)>宝林楼(0.71)>灵山(0.68)>青岩寺(0.64)>龙岗子辽墓群(0.63)。

综上所述，医巫闾山风景区生态环境保护应采取有效的方法和措施，在保护好自然资源的前提下，加强科学研究土壤修复的理论和方法，提高景区内统一规划的环境管理水平以及加大宣传力度，促进闾山景区环境的可持续发展。

[1]刘平，温丙森，费立军，等.医巫闾山保护区生态旅游资源开发现状和管理对策[J].辽宁林业科技，2008，(6)：52-54.

[2]郑秀琴，詹晓珠，洪曾纯.王水体系消解-原子荧光法同时测定土壤中砷和汞的研究[J].农业环境与发展，2006(6)：70-72.

[3]王北洪，马智宏，付伟利.密闭高压消解罐消解-原子吸收光谱法测定土壤重金属[J].农业工程学报，2008，24(Supp.2)：255-259.

[4]中国环境监测总站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1992.

[5]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京：中国环境科学出版社，1991.

[6]Zhang WP.The Technical specification for soil environment monitoring (HJ/T166-2004).Beijing：Environmental Science press of China，2004.16.

Present Situation of Soil Heavy Metals in Yiwulüshan Scenic Region

XIN Hongbin

(Jinzhou Environmental Monitoring Center，Jinzhou 121001，China)

This paper built and validated a method to determinate 8 heavy mentals(Cr、Cd、Hg、Ni、Pb、Zn、Cu、As) in soil samples of Yiwulüshan’ 9 scenic regions by using AAS and AFS.The samples went through automatic dual temperature digestion system then determinated.The spike recoveries for 8 heavy mentals were controlled in the range of 91.7%～103.5%.Cd of Goddess of Mercy Pavilion，Cd、Hg and Cu of Double-pagoda Temple，Cd of Hewa Reservoir were not up to the primary standard of national soil environmental quality in 9 scenic regions evaluated，8 heavy mentals of 9 scenic regions were evaluated by Nemerow index method，the result proved that the order of heavy mentals pollution degree as follows：Cd>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr，and it had basically no pollution of As and Ni.The comprehensive pollution index of soil heavy mentals expressed as follows：Double-pagoda Temple(1.15)> Goddess of Mercy Pavilion(0.98)> Lao Ye Ling(0.83)>Hewa Reservoir(0.82)> Beizhen temple(0.73)>Bao Lin Lou(0.71)>LingShan(0.68)>QingYanSi(0.64)>Longgangzi Liao Dynastic tombs(0.63). On the basis of analysis，tourist disturbance had significant negative effect with soil property.

Yiwulüshan scenic region；soil heavy mentals；Nemerow index method；tourist disturbance

辛宏斌，学士，高级工程师，研究方向为环境监测分析与评价

X21

A

1673-288X(2016)05-0176-03

引用文献格式：辛宏斌.关于医巫闾山景区土壤重金属现状分析[J].环境与可持续发展，2016，41(5)：176-178.