辛宏斌

(遼寧省錦州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，錦州　121001)

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關(guān)于醫(yī)巫閭山景區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀分析

辛宏斌

(遼寧省錦州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，錦州121001)

建立并驗(yàn)證了用原子吸收和原子熒光光譜儀測(cè)定醫(yī)巫閭山九大景區(qū)土壤樣品中8種重金屬鉻、鎘、汞、鎳、鉛、鋅、銅、砷含量的方法，試樣經(jīng)全自動(dòng)雙溫區(qū)消解系統(tǒng)后進(jìn)行測(cè)定，8種重金屬的加標(biāo)回收率范圍在91.7%～103.5%之間。在調(diào)查的9個(gè)景區(qū)中，觀音閣景區(qū)金屬鎘，雙塔寺景區(qū)金屬鎘、汞和銅，河洼水庫(kù)金屬鎘未達(dá)到國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)9個(gè)景區(qū)8種重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，土壤As和Ni基本無(wú)污染，重金屬污染程度的次序?yàn)镃d>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr。土壤重金屬綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為：雙塔寺(1.15)>觀音閣(0.98)>老爺嶺(0.83)>河洼水庫(kù)(0.82)>北鎮(zhèn)廟(0.73)>寶林樓(0.71)>靈山(0.68)>青巖寺(0.64)>龍崗子遼墓群(0.63)。據(jù)此分析，旅游干擾對(duì)土壤性質(zhì)有顯著的負(fù)面影響。

醫(yī)巫閭山景區(qū)；土壤重金屬；內(nèi)梅羅指數(shù)法；旅游干擾

醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是一座傍城鎮(zhèn)型風(fēng)景區(qū)。它位于遼西走廊東北端，地處北緯41°26′40″～ 41°46′00″，東經(jīng)121°31′42″～ 121°46′40″，南北長(zhǎng)40km，東西寬10km，面積約為11459hm2。醫(yī)巫閭山山勢(shì)陡峻，主脊由東北向西南延伸，地勢(shì)北高南低，自然資源豐富，種類繁多。它地處華北植物區(qū)系邊緣，與蒙古、長(zhǎng)白植物區(qū)系毗連，是3個(gè)植物區(qū)系的交錯(cuò)地帶。據(jù)調(diào)查，閭山風(fēng)景區(qū)共有植物177科598屬1201種，有8種國(guó)家級(jí)保護(hù)類植物；動(dòng)物有獸類6目15科35種，兩棲爬行類22種，鳥(niǎo)類229種，昆蟲(chóng)1094種[1]。醫(yī)巫閭山歷史悠久、古跡薈萃，風(fēng)景名勝資源十分豐富，境內(nèi)有老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、靈山、龍崗子遼墓群、青巖寺、觀音閣等景區(qū)。

由于閭山風(fēng)景區(qū)的生物多樣性、文化多樣性和景觀多樣性豐富而獨(dú)特，研究?jī)r(jià)值較高，急需保護(hù)。本研究于2015年7月，對(duì)醫(yī)巫閭山九個(gè)景區(qū)的土壤進(jìn)行采集，并對(duì)樣品中8種具有代表性的金屬元素進(jìn)行分析，指為閭山土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和污染物重量控制，加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)管理，保護(hù)景區(qū)生態(tài)平衡，提高農(nóng)田土壤生產(chǎn)力水平，保障人體健康提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1儀器和試劑

Milli-Q Advantage 超純水系統(tǒng)(美國(guó)millipore公司)；METTLER-TOLEDO XP205分析天平(瑞士梅特勒-托利多)；原子吸收光譜儀(PinAAcle 900T，美國(guó)PE公司)；全自動(dòng)雙溫區(qū)消解系統(tǒng)(ST60，北京普立泰科儀器有限公司)；全自動(dòng)六燈位順序注射原子熒光光譜儀(AFS-9330，北京吉天儀器有限公司)。

硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸均為優(yōu)級(jí)純；基體改進(jìn)劑(5%硝酸鑭、5%硝酸鎂和10%氯化銨)；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

目前，很多實(shí)驗(yàn)室中微量元素含量檢測(cè)的前處理方法主要用電熱板用手工方法或者微波消解的方法進(jìn)行土壤消解。本次實(shí)驗(yàn)研究，利用全自動(dòng)消解儀進(jìn)行濕法消解并定容，避免了人員手工的繁瑣以及微波消解對(duì)加酸種類的潛在危險(xiǎn)。通過(guò)測(cè)定土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中重金屬的含量，完善全自動(dòng)土壤樣品消解條件，提高批量樣品的處理效率，并且能夠達(dá)到使用手工方法或者微波消解等方法[2-3]，分析實(shí)際土壤樣品的準(zhǔn)確度和回收率。

(1)汞和砷采用全自動(dòng)王水的消解方法：

準(zhǔn)確稱取0.5000g土壤試樣，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，振蕩1分鐘。持續(xù)升溫至100℃，保持2小時(shí)，每20分鐘震蕩一次，使樣品混合均勻。冷卻30分鐘后，用去離子水定容至50mL容量瓶中，待測(cè)。

(2)其它重金屬采用全自動(dòng)硝酸、氫氟酸和高氯酸的消解方法：

準(zhǔn)確稱取0.5000g土壤試樣，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，加熱至120℃保持1小時(shí)。樣品冷卻后，加入5.0mL氫氟酸，持續(xù)升溫至140℃保持1小時(shí)。將樣品冷卻后，加入2.5mL高氯酸，持續(xù)升溫至160℃保持一小時(shí)，繼續(xù)升溫至180℃保持一小時(shí)進(jìn)行趕酸。冷卻30min后，用去離子水定容至50mL容量瓶中，待測(cè)。

1.3精密度和準(zhǔn)確度的測(cè)定

將土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07425(GSS-11)平行處理7份，測(cè)定8種重金屬元素的含量，計(jì)算出結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評(píng)價(jià)方法的精密度。通過(guò)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，將測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)較，并向標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中添加一定量已知濃度的元素待測(cè)液，進(jìn)行樣品前處理后測(cè)定加標(biāo)回收率。

采用本方法測(cè)定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中的8種重金屬元素，測(cè)定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，8種重金屬的精密度0.7%～4.2%，加標(biāo)回收率范圍為91.7～103.5。

2　樣品的采集與處理

本次調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)采取電子地圖與區(qū)域?qū)嶋H情況相結(jié)合的原則，通過(guò)測(cè)定經(jīng)緯度在老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、靈山、龍崗子遼墓群、青巖寺、觀音閣等9個(gè)景區(qū)，分別在游道兩側(cè)及邊緣采集土壤樣品。

2.1樣品的采集

根據(jù)本次土壤環(huán)境調(diào)查樣品重金屬分析項(xiàng)目，采用典型取樣法，對(duì)土壤刨面寬1m、長(zhǎng)2m，深度為1.5～2.0m的剖面中具有代表性的典型部位取樣。為避免污染，應(yīng)刮去其表層，由于上層取樣較密，下層取樣較稀，因此，從下而上取混合土壤樣品。

2.2樣品的預(yù)處理

將采集的土壤樣品在通風(fēng)避光的室內(nèi)自然風(fēng)干，在樣品半干時(shí)，須將大塊土搗碎，以免結(jié)成硬塊，難以研磨和風(fēng)干。在風(fēng)干過(guò)程中，排除粗大的植物殘?bào)w和大于1mm粒徑的石礫。將風(fēng)干后的土樣用四分法分割壓碎，過(guò)20目尼龍篩并置于聚乙烯薄膜上充分混勻。土壤樣品進(jìn)行縮分后，過(guò)100目尼龍篩，裝于特制牛皮紙袋內(nèi)，以備分析測(cè)試使用[4]。

3　測(cè)定結(jié)果

土壤樣品經(jīng)預(yù)處理后，按照(1.2)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行樣品消解，并制備2個(gè)全程序空白溶液。采用本實(shí)驗(yàn)建立的儀器分析方法，將儀器調(diào)至最佳工作條件，精密吸取5.0mL混勻后的樣品溶液，每個(gè)樣品測(cè)3次取平均值，根據(jù)回歸方程分別計(jì)算8種重金屬的含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　土壤中重金屬含量監(jiān)測(cè)結(jié)果

4　土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

依據(jù)《中國(guó)土壤元素背景值》，9個(gè)景區(qū)的8種土壤重金屬含量均在我國(guó)土壤重金屬背景值含量95%范圍內(nèi)(鉻：19.3～150.2mg/kg；鎘：0.333～2.017mg/kg；汞：0.006～0.272mg/kg；鎳：7.7～71.0mg/kg；鉛：10.0～56.1mg/kg；鋅：28.4～161.1mg/kg；銅：7.3～55.1mg/kg；砷：2.5～33.5mg/kg)[5]。

4.1土壤重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

醫(yī)巫閭山景區(qū)是國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，按照國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995：鉻≤90mg/kg，鎘≤0.2mg/kg，汞≤0.15mg/kg，鎳≤40mg/kg，鉛≤35mg/kg，鋅≤100mg/kg，銅≤35mg/kg，砷≤15mg/kg)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合表1中數(shù)據(jù)，觀音閣景區(qū)金屬鎘，雙塔寺景區(qū)金屬鎘、汞和銅，河洼水庫(kù)金屬鎘未達(dá)到國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。近幾年，這些地區(qū)旅游開(kāi)發(fā)或旅游活動(dòng)，特別是游客遺留的生活垃圾、建筑廢材等在很大程度上增加了土壤重金屬的來(lái)源。本研究結(jié)果表明，旅游干擾在改變土壤理化特征的同時(shí)，也增加了土壤中某些重金屬含量，特別是雙塔寺旅游區(qū)，重金屬為輕度污染，這對(duì)當(dāng)?shù)氐膭?dòng)植物和人類都會(huì)產(chǎn)生影響。

4.2土壤重金屬綜合評(píng)價(jià)

采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)9大景區(qū)土壤中的8種重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，首先求出每個(gè)樣點(diǎn)各個(gè)重金屬元素的污染分指數(shù)Pi，然后計(jì)算各樣點(diǎn)所有重金屬的綜合污染指數(shù)P綜。土壤重金屬綜合污染指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：P綜≤0.7為安全，0.73為重污染[6]，結(jié)果見(jiàn)表2。

結(jié)果表證明，九大景區(qū)中靈山、龍崗子遼墓群和青巖寺屬清潔水平；老爺嶺、寶林樓、北鎮(zhèn)廟、觀音閣和河洼水庫(kù)屬尚清潔水平；雙塔寺屬污染物超過(guò)初始值，周圍地區(qū)作物有污染跡象。

表2　土壤重金屬指數(shù)及評(píng)價(jià)

5　討　論

1)醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)土壤具有黏粒含量高，質(zhì)地偏細(xì)，相對(duì)緊實(shí)、干燥，植被根系分布少，顏色淺等特點(diǎn)。游客長(zhǎng)期踐踏造成土壤緊實(shí)和植被破壞，使景區(qū)土壤失去了自然植被的保護(hù)，加劇土壤侵蝕及養(yǎng)分流失，使景區(qū)土壤容重增大，而土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和陽(yáng)離子交換量等指標(biāo)下降。

2)旅游活動(dòng)使醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)土壤中重金屬含量增大，但影響程度較輕。在人類活動(dòng)中，比如生活垃圾遺棄、景點(diǎn)建設(shè)、交通車輛廢氣排放、香客香灰散落等方面已經(jīng)對(duì)景區(qū)土壤中重金屬污染造成了影響。重金屬污染程度的次序?yàn)镃d>Hg>Zn>Cu>Pb>Cr(As和Ni基本無(wú)污染)。

3)旅游干擾的強(qiáng)度和方式，以及地形條件等綜合作用的結(jié)果是醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)不同景點(diǎn)土壤重金屬綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為：雙塔寺(1.15)>觀音閣(0.98)>老爺嶺(0.83)>河洼水庫(kù)(0.82)>北鎮(zhèn)廟(0.73)>寶林樓(0.71)>靈山(0.68)>青巖寺(0.64)>龍崗子遼墓群(0.63)。

綜上所述，醫(yī)巫閭山風(fēng)景區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)應(yīng)采取有效的方法和措施，在保護(hù)好自然資源的前提下，加強(qiáng)科學(xué)研究土壤修復(fù)的理論和方法，提高景區(qū)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃的環(huán)境管理水平以及加大宣傳力度，促進(jìn)閭山景區(qū)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉平，溫丙森，費(fèi)立軍，等.醫(yī)巫閭山保護(hù)區(qū)生態(tài)旅游資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀和管理對(duì)策[J].遼寧林業(yè)科技，2008，(6)：52-54.

[2]鄭秀琴，詹曉珠，洪曾純.王水體系消解-原子熒光法同時(shí)測(cè)定土壤中砷和汞的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2006(6)：70-72.

[3]王北洪，馬智宏，付偉利.密閉高壓消解罐消解-原子吸收光譜法測(cè)定土壤重金屬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(Supp.2)：255-259.

[4]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[5]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.中國(guó)土壤元素背景值[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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，學(xué)士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)分析與評(píng)價(jià)

X21

A

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

引用文獻(xiàn)格式：辛宏斌.關(guān)于醫(yī)巫閭山景區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(5)：176-178.