珠三角地区铸造厂土壤重金属的分析研究

梁秀娟，朱贺坤，黄 慧

(广东产品质量监督检验研究院，广东 广州 510670)

改革开放以来，经济和城市化的飞速发展，对废弃工业场地的再利用已成为中国可持续发展的趋势。但由于污染场地废弃后，在环境中转化、迁移，最终进入并沉积于土壤、地下水等环境介质中[1-2]，威胁着植物、动物乃至人类的生存发展[3-7]。因此，开展工业场地土壤重金属污染状况分析具有重要的环境意义。

近几年来，不同学者已经研究了一些典型地形地貌以及不同企业周边的环境污染状况[8-13]，对铸造厂环境污染问题的研究相对较少。本文以珠三角地区典型的3家铸造厂为研究对象，对环境土壤重金属的浓度、相关性分析和污染来源进行分析。

1 实 验

1.1 样品采集

选择珠三角地区AA、BB、CC铸造厂场地遗址，在其企业周边分别布置8个采样点，采集表层(0～20 cm)和浅层(20～40 cm)的土壤样品，采用十字交叉法，多点取样，均匀混合，取样量为1000 g样品，装入一次性聚乙烯密封袋，把袋内空气挤出后封锁密封条，常温保存。共采集48个土壤样品(表层、浅层样品各24个)。

1.2 样品前处理及分析方法

根据《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)要求，土壤样品采集后，放置于风干室中，适时地压碎、翻动，取出土壤中碎石、砂砾植物残体，直至自然风干恒重；然后将风干后的土壤样品研磨到过孔径0.15 mm(100目)筛后，封存于一次性聚乙烯密封袋里备用。

根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)的要求，Hg、As参照《土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定 微波消解/原子荧光法》(HJ 680-2013)进行检测，Cd参照《土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T 17141-1997)进行检测，Pb、Cr、Ni、Cu、Zn参照《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》(HJ 491-2019)进行检测。

1.3 单因子污染指数和内罗梅污染指数

采用单因子污染指数和内罗梅污染指数对土壤样品中重金属污染程度进行评价[14]，其公式如下：

(1)

式中：Pi为重金属i的单因子污染指数；Ci为重金属i的含量(mg·kg-1)，Si为重金属i的评价标准(mg·kg-1)，本次研究采用GB 15618-2018《土壤环境质量 农田地土壤污染风险管控标准》限值。当Pi≤1时，表示未受污染；13时，表示重度污染。

(2)

式中：PN为重金属i的Pi内梅罗综合污染指数，Pi，max为重金属i中污染指数最大值，Pi，ave为各重金属污染指数平均值。当PN≤0.7时，表示安全；0.73表示严重污染[14]。

1.4 数据分析及处理

数据分析处理及制作图表使用Microsoft Office Excel 2013、SPSS 25.0和Origin 8.0软件进行，Peason相关性分析及制作图表使用SPSS 25.0软件完成制作。

2 结果与讨论

图13 家铸造厂土壤重金属Pi浓度

由图1可知，除了CC铸造厂的Hg(Pi)大于1外，HS铸造成和TS铸造成其他元素的Pi均小于1，表明SS铸造厂土壤受到Hg轻度污染，这可能是由于CC铸造厂长期以来的工业活动所影响。其次不难发现，从8种重金属元素单因子指数来看，除了Cr(Pi)和Hg(Pi)外，其他6种重金属元素的Pi值大小顺序：AA>BB>CC，说明BB铸造厂重金属污染情况比HS铸造成和SS铸造成都要轻微，HS铸造成重金属的复合污染情况最严重，不容忽视。

表1 土壤重金属污染指数

由表1可知，8种重金属元素单因子污染指数大小顺序为：Hg>Cd>Cu>Ni>Zn>Pb>Cr>As，除Pb、Cr、As外，其他元素最大值与最小值相差较大，其中，Hg相差最大，约为21倍。从综合污染指数来看，Pb、Cr及As综合污染指数小于1，属于无污染，其它五种金属元素的综合污染指数均为1

相关性分析被广泛地应用在研究重金属元素之间的关系，是推测重金属各元素间同源性的重要分析[15-16]。本文分析了铸造厂场地土壤中8种重金属元素的相关性，从表2可知，除了Pb-Cd、Pb-Ni和Cr-Cd外，Pb、Cd、Cd、As、Ni、Cu和Zn之间互相具有显著相关性，分别是：①Pb-Cr、As、Cu、Zn(P<0.01或P<0.05)；②Cr-As、Ni、Cu、Zn(P<0.01)；③Cd-As、Ni、Cu、Zn(P<0.01或P<0.05)；④As-Ni、Cu、Zn(P<0.01或P<0.05)；⑤Ni-Cu、Zn(P<0.01)；⑥Cu-Zn(P<0.01)，表明Pb、Cd、Cd、As、Ni、Cu和Zn的重金属来源密切相关，存在相互的协同效应。相反，Hg与其它7种元素间均无明显的相关性，表明Hg的来源相对独特，不同于其它元素的污染来源，研究者也有同样的发现[15]。

表2 土壤重金属间相关性分析

3 结 论

铸造厂环境土壤重金属元素主要富集在土壤表层，根据污染指数评价结果得出，金属中Hg和Cd的污染程度高于Ni、Cu、Zn，特别是Hg，其污染程度明显高于其他金属元素，且主要体现在CC铸造成。

根据相关性分析结果得出，Pb、Cr、Cd、As、Ni、Cu和Zn的重金属来源相互密切相关；相反，Hg与其它7种元素间均无明显的相关性，表明Hg的来源相对独特，不同于其它重金属元素的污染来源。