天津科技大学天津市300457
摘要：土壤是人类赖以生存的最基本自然资源之一，也是生物可利用重金属的重要蓄积库。重金属是土壤的固有组分，具有移动性差、难以降解、通过食物链被动植物数十倍富集的特征。通常情况下，一些重金属，例如铜、锌、铁等是人类健康的必需元素，但随着城市扩张、人口增加和工农业发展，人为活动造成的外源化学物质不断进入土壤环境，有可能造成土壤—植物系统中重金属含量升高，当超过一定的负载容量时就会产生不良影响。
关键词：重金属污染；土壤；重金属；评价
一研究目的与意义
1、探查海岸带土壤重金属污染状况、开展海岸带土壤重金属多重评价研究是关系到沿海地区可持续发展、维护沿海地区生态安全的重中之重。
2、可获得天津市某沿海地区不同区域土壤重金属的空间异质性规律，为海岸带土壤环境容量的计算、现有土壤环境质量的评价提供科学依据，为滨海新区土地利用规划的修编、合理增减建设用地和生态用地、实现社会、经济和生态良性循环及可持续发展提供了广阔空间
二研究方法
1、以天津市某沿海地区作为研究对象，调查土壤中铜、锌、铅、铬、镉、镍、汞、砷含量，结合污染源调查情况、不同区域自然生境的差异力求初步摸清该地区土壤重金属污染分布规律，运用单因子污染指数法、内梅罗多因子综合污染指数法进行土壤环境质量评价，用潜在生态危害指数法对研究区域土壤重金属的生态风险进行评价，并探明了汉沽地区海岸带土壤对重金属污染物的环境容量，最后对8项重金属质量分数进行相关性分析。
2、评价方法
评价方法主要采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法和环境容量分析法。下面以环境容量分析法法进行主要分析。
3、环境容量分析法
某元素在土壤中的环境容量（W）（kg/hm2）为：
W=10-6M(Cic—Cib—Cio)=10-6M(Cic—Cip)
式中，M为每公顷耕作层土壤重(2.25×106kg/hm2)；Cic为土壤中第i种元素的临界含量值(mg/kg)，本研究选用《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）二级标准（pH＞7.5）；Cio为已进入土壤的第i种元素的含量值；Cip为土壤中第i种元素的现状值(mg/kg)；Cib为土壤中第i种元素的背景值(mg/kg)，本研究选用天津市土壤背景值。
为便于分析，引入环境容量系数Pi，计算公式如下：
若Cip<Cib，则Pi>1，表示土壤对第i元素有很高的承载力；若Cip>Cib，则Pi<0，表明土壤对第i种元素没有承载力。即P越小，土壤对重金属的承载力越低。
综合容量指数：，式中n为重金属的种类。
对于多种重金属来说，若PI<0，表示多种重金属元素在土壤中的含量达到或超过其风险临界水平，含量超载，属无容量区；若0<PI≤0.3，属警戒区；0.3<PI≤0.7，属低容量区；0.7<PI≤1，属中容量区；PI>1，表示重金属元素在土壤中的含量低于背景值，土壤很清洁，属高容量区。
三、部分分析评价
（1）某沿海地区土壤重金属分布
由于土壤重金属污染的非均匀性，采用最小值、最大值、平均值、中值、标准差和变异系数6个统计指标进行统计分析，研究区域16个点位表层和底层土壤样品重金属含量测定统计结果见表1。
表1土壤重金属测定结果统计
变异系数反映了总体样本中各采样点的平均变异程度，研究区域汞的变异系数最大，达到75.4％，其次为铬的变异系数29.6％，而砷的变异系数最小，为10.2％。8种重金属的平均变异程度由大到小的顺序为：汞＞铬＞铜＞镍＞镉＞锌＞铅＞砷。重金属含量变异系数大致呈现3个层次：汞的变异系数为75％以上，表明该地区自上游而下不同地点汞的含量有较大差异；铜和铬含量的变异系数为20％～30％之间，表明各采样点铜、锌含量有小幅变化；砷、锌、镍、铅、镉5种重金属变异系数小于20％，表明各采样点这5种重金属含量分布比较集中。
（2）某沿海地区土壤重金属环境容量分析
由于重金属元素化学性质不甚活泼，迁移能力低，另外受耕层土壤有机、无机组分的吸附与缔合，土壤重金属含量超过其容量水平则会引起生物毒性。因此，采用环境指数法对研究区域土壤重金属环境容量进行评价，根据土壤重金属环境容量系数（Pi）可知（表3），该地区土壤对各重金属元素的承载力不尽相同：①对于砷来说，93.8%的点位处于中容量区，仅16点位处于低承载力水平；②汞和锌各有37.5%和56%的点位处于低承载力水平，其余62.5%和44%的点位皆为中容量区；③50%的点位土壤中铜的环境容量系数大于1，表明这些点位土壤中的铜含量低于背景值，土壤很清洁，属高容量区，其余50%点位皆处于中容量区；④对于铅来说，所有点位都处于中容量区；⑤对于镉，所有点位都处于低容量区；⑥对于铬来说，各点位的承载力变化较大，有43.8%的点位处于中容量区，另有43.8%的点位处于低容量区，6点位铬的Pi＞1，属高容量区，3点位处于警戒区；⑦各点位土壤对镍的承载力也不尽相同，有50%的点位处于低容量区，12.5%的点位处于中容量区，25%的点位处于警戒区，13点位处于高容量区，11点位镍的Pi＜0，即镍在土壤中的含量达到或超过其风险临界水平，含量超载，属无容量区，应加以科学管控修复。
由综合容量指数（PI）计算结果可知，该地区16个点位的综合容量指数在0.60～0.90之间，有37.5%的点位对于8种重金属有低承载水平，处于低容量区，其余62.5%的点位为中容量区。3和16点位PI值最低，13点位的PI值最高。自上游而下，某沿海地区海岸带土壤重金属环境容量呈“先降低再升高—再降低再升高—后小幅降低”的波形变化趋势，与该区域土壤重金属潜在生态危害水平相对应。
参考文献：
[1]孙波,赵其国,张桃林,俞慎.土壤质量评价的生物学指标[J].土壤,1997，29(5):225-234.
[2]汤鸿宵.试论重金属的土壤环境容量[J].中国环境科学,1985,5(5):38-44.
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