【引用本文】 赵庆令, 李清彩, 谢江坤, 等. 应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价[J]. 岩矿测试, 2015, 34(1): 129-137. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.017
ZHAO Qing-ling, LI Qing-cai, XIE Jiang-kun, et al. Characteristics of Soil Heavy Metal Pollution and Its Ecological Risk Assessment in South Jining District[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(1): 129-137. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.017

应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价

1. 

山东省鲁南地质工程勘察院, 山东 兖州 272100

2. 

中国地质大学(武汉)环境学院, 湖北 武汉 430074

3. 

中建中环工程有限公司, 江苏 南京 210008

4. 

山东省物化探勘察院, 山东 济南 250013

收稿日期: 2014-03-05  修回日期: 2014-07-07  接受日期: 2014-08-09

基金项目: 山东省济宁市南部农业地质调查项目(鲁国土资[2005]753)

作者简介: 赵庆令, 工程师, 从事环境影响评价及仪器分析研究工作.E-mail:zqlzb@126.com。

Characteristics of Soil Heavy Metal Pollution and Its Ecological Risk Assessment in South Jining District

1. 

Lunan Geo-Engineering Exploration Institute of Shandong Province, Yanzhou 272100, China

2. 

School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

3. 

China Construction Power and Environment Engineering Co. LTD., Nanjing 210008, China

4. 

Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute, Jinan 250013, China

Received Date: 2014-03-05
Revised Date: 2014-07-07
Accepted Date: 2014-08-09

摘要:评价土壤中重金属污染的方法有单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法等, 但迄今尚没有成熟的、统一的标准.本文以济宁城区南部农田为研究区域, 采集77件土壤样品进行调查, 光谱、质谱等技术分析结果表明土壤环境中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)平均含量分别为16.7、0.270、88.4、33.0、0.050、40.4、29.3、89.1 mg/kg, 与黄淮海平原土壤生态地球化学基准值相比, Hg、Cd分别高于基准值的1.50倍、1.39倍, 其他重金属高于基准值的0.26~0.52倍.Hg与As、Cr、F、pH、Cu、Ni、TFe2O3呈显著负相关, 表明土壤受到了Hg的不同程度人为污染.用富集系数法和地累积指数法分析区内8种重金属元素的污染(富集)程度, 均表明土壤环境中Hg、Cd为轻微污染(富集)程度, 其他6种元素均为无污染.将该区域重金属含量与其生物毒性系数、生态效应、环境效应相结合, 运用潜在生态危害指数法对重金属污染进行生态风险评价.结果显示, 8种重金属的潜在生态危害由强至弱依次为:Hg >Cd >As >Cu >Pb >Ni >Cr >Zn, 与污染(富集)程度排序差异明显; 尽管Hg、Cd在研究区内仅仅为轻微(富集)程度, 但都具有较高的毒性响应系数, 两元素对土壤综合潜在生态危害的贡献率之和达到了81.26%.借助MapGIS绘制研究区潜在生态风险程度评价图, 表明区内土壤环境总体上处于"中度"潜在生态风险, 约6.83%的面积呈"强"和"很强"潜在生态风险, 其中复兴河、姚楼河、京杭运河3条河流交汇处的局部区域(占研究区面积的0.50%)达到了"很强"潜在生态风险.通过调查可疑人为污染源发现, "强"和"很强"潜在生态风险区域的布局恰好与区内煤矿生产开采活动相关.本文提出, 应当注重对煤矿开采矿井周边区域土地复垦及污染防治工作, 尤其是加强土壤中Cd、Hg的物理化学改良及生物治理修复工作, 防止Hg、Cd进一步污染扩散.

关键词: 土壤, 重金属污染特征, 富集系数, 地累积指数, 生态风险评价, 济宁

Characteristics of Soil Heavy Metal Pollution and Its Ecological Risk Assessment in South Jining District

KEY WORDS: soil, pollution characteristics of heavy metal, enrichment factor, index of geoaccumulation, ecological risk assessment, Jining

本文参考文献

[1]

唐发静, 祖艳群. 土壤重金属空间变异的研究方法[J]. 云南农业大学学报, 2008, 23(4): 558-561.

Tang F J, Zu Y Q. Research Methods of Spatial Variability of Heavy Metals in Soil[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2008, 23(4): 558-561.

[2]

Li X D, Lee S L, Wong S C, et al. The Study of Metal Contamination in Urban Soil of Hong Kong Using a GIS-based Approach[J].Environmental Pollution, 2004, 129: 113-124. doi: 10.1016/j.envpol.2003.09.030

[3]

Chao S Z. Using Multivariate Analyses and GIS to Identify Pollutants and Their Spatial Patterns in Urban Soils in Galway, Ireland[J].Environmental Pollution, 2006, 142: 501-511. doi: 10.1016/j.envpol.2005.10.028

[4]

Katrin I, Wolfgang W, Grigorij S, et al. Heavy Metal Ddistri-bution in Soil Aggregates: A Comparison of Recent and Archived Aggregates from Russia[J].Geoderma, 2004, 123: 153-162. doi: 10.1016/j.geoderma.2004.02.006

[5]

王宏. 东洞庭湖湿地土壤重金属的分布特征及风险评价[D]. 长沙: 湖南师范大学, 2012: 53-62.

Wang H. Spatial Distribution and Risk Assessment of Heavy Metals in Eastern Dongting Lake Wetland[D]. Changsha: Hunan Normal University, 2012: 53-62.

[6]

涂常青, 温欣荣, 张镜, 等. 硫化铜矿区周边农田土壤重金属污染及其生态危害评价[J]. 土壤通报, 2013, 44(4): 987-992.

Tu C Q, Wen X R, Zhang J, et al. Evaluation of the Heavy Metals Pollution and Its Ecological Risks of the Farmland Soil around the Cupric Sulfide Ore District[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(4): 987-992.

[7]

Ogunkunle C O, Fatoba P O. Pollution Loads and the Ecological Risk Assessment of Soil Heavy Metals around a Mega Cement Factory in Southwest Nigeria[J].Polish Journal of Environmental Studies, 2013, 22(2): 487-493.

[8]

Amuno S A. Potential Ecological Risk of Heavy Metal Distribution in Cemetery Soils[J].Water Air and Soil Pollution, 2013, 224(2): 1-12.

[9]

Mohsen S, Li L Y, Mahdiyeh S, et al. Heavy Metals and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Pollution and Ecological Risk Assessment in Street Dust of Tehran[J].Journal of Hazardous Materials, 2012, 227.

[10]

卢岚岚, 刘桂建, 王兴明, 等. 淮南顾桥矿土壤环境中微量元素的分布及其生态风险评价[J]. 中国科学技术大学学报, 2014, 44(2): 119-127.

Lu L L, Liu G J, Wang X M, et al. Distribution and Ecological Assessment of Trace Elements in Mining Soil in Guqiao Coal Mine, Huainan Coalfield[J]. Journal of University of Science and Technology of China, 2014, 44(2): 119-127.

[11]

楠定其其格, 何江, 吕昌伟, 等. 岱海沉积物中AVS-SEM分布特征及重金属生物有效性研究[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(1): 155-161. doi: 10.11654/jaes.2014.01.020

Nandingqiqige , He J, Lü C W, et al. Distribution of Acid Volatile Sulfide and Simultaneously Extracted Metals and Bioavailability of Heavy Metals in Sediments from Lake Daihai[J].Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(1): 155-161. doi: 10.11654/jaes.2014.01.020

[12]

何东进, 谭勇, 廖小娟, 等. 闽东滨海湿地重金属生态风险评价方法选择与比较研究[J]. 福建林学院学报, 2014, 34(2): 97-102.

He D J, Tan Y, Liao X J, et al. Selection and Comparison of Different Methods for Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in the Sediments of Coastal Wetlands, the East Fujian, China[J]. Journal of Fujian College of Forestry, 2014, 34(2): 97-102.

[13]

姚娜, 彭昆国, 刘足根, 等. 石家庄北郊土壤重金属分布特征及风险评价[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(2): 313-321. doi: 10.11654/jaes.2014.02.016

Yao N, Peng K G, Liu Z G, et al. Distribution and Risk Assessment of Soil Heavy Metals in the North Suburb of Shijiazhuang City[J].Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(2): 313-321. doi: 10.11654/jaes.2014.02.016

[14]

Chabukdhara M, Nema A K. Assessment of Heavy Metal Contamination in Hindon River Sediments: A Chemometric and Geochemical Approach[J].Chemosphere, 2012, 87(8): 945-953. doi: 10.1016/j.chemosphere.2012.01.055

[15]

李倩, 秦飞, 季宏兵, 等. 北京市密云水库上游金矿区土壤重金属含量、来源及污染评价[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(12): 2384-2394. doi: 10.11654/jaes.2013.12.011

Li Q, Qin F, Ji H B, et al. Contents, Sources and Contamination Assessment of Soil Heavy Metals in Gold Mine Area of Upstream Part of Miyun Reservoir, Beijing, China[J].Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(12): 2384-2394. doi: 10.11654/jaes.2013.12.011

[16]

Bergamaschi L, Rizzio E, Valcuvia M G, et al. Determination of Trace Elements and Evaluation of Their Enrichment Factors in Himalayan Lichens[J].Environmental Pollution, 2002, 120(1): 137-144. doi: 10.1016/S0269-7491(02)00138-0

[17]

Sutherland R A. Bed Sediment-associated Trace Metals in an Urban Stream, Oahu, Hawaii[J].Environmental Geology, 2000, 39: 611-627. doi: 10.1007/s002540050473

[18]

胡恭任, 于瑞莲. 应用地累积指数法和富集因子法评价324国道塘头段两侧土壤的重金属污染[J]. 中国矿业, 2008, 17(4): 47-51.

Hu G R, Yu R L. Application of Index of Geo-accumulation and Enrichment Factor in Assessment of Heavy Metal Contamination in Soil of Tangtou Section on No.324 Main Road[J]. China Mining Magazine, 2008, 17(4): 47-51.

[19]

Loska K. Metal Contamination of Farming Soils Affected by Industry[J].Environment International, 2004, 30: 159-165. doi: 10.1016/S0160-4120(03)00157-0

[20]

胡艳霞, 周连第, 魏长山, 等. 北京水源保护地土壤重金属空间变异及污染特征[J]. 土壤通报, 2013, 44(6): 1483-1490.

Hu Y X, Zhou L D, Wei C S, et al. Study on Spatial Variability of Soil Heavy Metals Environments and Its Pollution Characteristics in Beijing Water Protective Area[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(6): 1483-1490.

[21]

Hakanson L. An Ecological Risk Index for Aquatic Poll-ution Control—A Sedimentological Approach[J].Water Research, 1980, 14(8): 975-1001. doi: 10.1016/0043-1354(80)90143-8

[22]

Faber J H, Wensem J V. Elaborations on the Use of the Ecosystem Services Concept for Application in Ecological Risk Assessment for Soils[J].Science of the Total Environment, 2012, 415: 3-8. doi: 10.1016/j.scitotenv.2011.05.059

[23]

迟清华,鄢明才. 应用地球化学元素丰度数据手册[M] . 北京: 海洋出版社, 2007: 87-88.

Chi Q H,Yan M C. Handbook of Elemental Abundance for Applied Geochemistry[M] . Beijing: Geological Publishing House, 2007: 87-88.
[24]

Zeng F, Ali S, Zhang H, et al. The Influence of pH and Organic Matter Content in Paddy Soil on Heavy Metal Availability and Their Uptake by Rice Plants[J].Environmental Pollution, 2011, 159: 84-91. doi: 10.1016/j.envpol.2010.09.019

[25]

刘英俊,曹励明. 元素地球化学导论[M] . 北京: 地质出版社, 1993

Liu Y J,Cao L M. Introduction to Element Geochemistry[M] . Beijing: Geological Publishing House, 1993
[26]

Yan C Z, Li Q Z, Zhang X, et al. Mobility and Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Surface Sediments of Xiamen Bay and Its Adjacent Areas, China[J].Environmental Earth Sciences, 2010, 60: 1469-1479. doi: 10.1007/s12665-009-0282-3

相似文献(共19条)

[1]

黄园英, 吴淑琪, 佟玲, 张玲金. 土壤中持久性有机污染物分析的前处理方法. 岩矿测试, 2008, 27(2): 81-86.

[2]

方金梅. 福州市土壤硒形态分析及其迁移富集规律. 岩矿测试, 2008, 27(2): 103-107.

[3]

江林, 刘晓端, 张静. 土壤中不同形态砷的分析方法. 岩矿测试, 2008, 27(3): 179-183.

[4]

齐璐璐, 赵会芹, 陈子学, 郑育锁, 孟凡辉, 肖波, 张颖. 连续光源原子吸收光谱法测定土壤水溶性盐中钙镁. 岩矿测试, 2008, 27(2): 95-98.

[5]

刘广民, 尹莉莉, 董永亮, 肖宇芳. 土壤中五氯酚的快速测定. 岩矿测试, 2008, 27(2): 117-119.

[6]

李刚, 苏文峰. 焙烧分离-氢化物发生-原子荧光光谱法测定土壤样品中微量硒. 岩矿测试, 2008, 27(2): 120-122.

[7]

王腾云, 周国华, 孙彬彬, 贺灵, 曾道明, 陈亚东, 叶荣. 福建沿海地区土壤-稻谷重金属含量关系与影响因素研究. 岩矿测试, 2016, 35(3): 295-301. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.03.013

[8]

王图锦, 潘瑾, 刘雪莲. 三峡库区澎溪河消落带土壤中重金属形态分布与迁移特征研究. 岩矿测试, 2016, 35(4): 425-432. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.04.015

[9]

王静, 吴宇峰, 王斌, 张磊, 王鑫, 赵一. 应用毒性淋溶提取法评价天津市某工业用地及周围农田土壤中重金属生态风险. 岩矿测试, 2015, 34(4): 464-470. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.015

[10]

顾涛, 赵信文, 胡雪原, 喻望, 曾敏, 王节涛. 珠海市新马墩村农业园区土壤重金属分布特征及风险评价. 岩矿测试, 2018, 37(4): 419-430. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201712100190

[11]

陈永宁, 丁相玉, 贾十军, 陈富荣, 邢润华, 王晓莺, 陈兴仁. 合肥市土壤重金属元素异常及其生态效应. 岩矿测试, 2007, 26(4): 275-280.

[12]

佘小林. 离子色谱法快速测定土壤中碘量. 岩矿测试, 2005, (2): 145-147.

[13]

王亚平, 鲍征宇. 恬矿库周围土壤中重金属存在形态特征研究. 岩矿测试, 2000, (1): 7-13.

[14]

王瑞敏. 泡沫塑料富集-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中超痕量金铂钯. 岩矿测试, 2011, 30(3): 295-298.

[15]

代杰瑞, 庞绪贵, 王红晋, 胡雪平. 山东省济阳县土壤重金属元素异常成因研究. 岩矿测试, 2010, 29(4): 406-410.

[16]

刘久臣, 刘晓端, 徐 清, 汤奇峰. 上海崇明岛表层土壤重金属元素分布特征与环境地球化学基线值研究. 岩矿测试, 2010, 29(3): 245-249.

[17]

张固成, 何玉生, 莫位任, 杨奕, 尹明生. 海南五指山树仔菜重金属镉的生态地球化学研究. 岩矿测试, 2007, 26(4): 264-268.

[18]

谭科艳, 刘晓端, 黄园英, 陈燕芳. 固定配比的钠化膨润土与土壤在不同pH条件下对 重金属离子的吸附效果研究. 岩矿测试, 2010, 29(4): 411-413.

[19]

鲁照玲, 胡红云, 姚洪. 土壤中重金属元素电感耦合等离子体质谱定量分析方法的研究. 岩矿测试, 2012, 31(2): 241-246.

计量
  • PDF下载量(7)
  • 文章访问量(97)
  • HTML全文浏览量(8)
  • 被引次数(0)
目录

Figures And Tables

应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价

赵庆令, 李清彩, 谢江坤, 李元仲, 姬永红, 庞成宝, 万淼