城市地表土壤重金属污染分析

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1、第33卷第6期河南科技大学学报:自然科学版Vol．33No．62012年12月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology:NaturalScienceDec．2012文章编号:1672－6871(2012)06－0095－05城市地表土壤重金属污染分析刘振东，刘肖云(安阳工学院数理学院，河南安阳455000)摘要:用GPS定位在某城市各功能区采集319个样品，利用Excel等软件分析计算样品各重金属元素的统计参量和污染负荷指数，对实测剖面曲线进行数学建模，并对这些污染元素进行聚类分析。分析结果表明:工业区污染负荷指数平均

2、值最大，其次为交通区，山区污染负荷指数最小;重金属污染负荷指数与地表土壤海拔高度呈负相关关系;Cr、Ni和Cu主要来源于工业污染源;Cd、Pb和Zn主要来源于工业和交通污染源;砷和汞来源于单质污染源。关键词:重金属;污染负荷指数;相关系数;聚类分析;数学模型中图分类号:X53文献标志码:A0前言随着经济的快速发展和人口的不断增加，通过工业排放、交通尾气、垃圾焚烧和沙尘暴等途径造成的城市地表土壤重金属污染越来越严重。土壤中的重金属积累不仅影响和改变城市土壤的生态功能，而且危害人体身心健康。因此，研究土壤重金属污染特征，对控制污染源和切断污染传播途径具有理论和现实意义。文献

3、［1］采样分析了土耳其位于马尔马拉海的伊兹米特海湾表层沉积物重金属来源及分布特征，并以海洋沉积物含量为背景值计算其富集系数，说明重金属的污染情况;文献［2］研究了欧洲6个城市25个采样点土壤中总汞的含量，说明汞污染程度与城市发展年代、土地利用类型、周围环境等因素有关;文献［3］对哈尔滨市表土重金属含量及污染程度进行评价。这些国内外学者对城市表层土壤［1－4］重金属污染采用的研究方法有相关分析法、聚类分析法等，但采用建模法研究城市土壤重金属污染尚未见报道。因此，本文采用综合法(包括建模法)分析重金属元素在城区土壤的分布特征、重金属元素污染源以及污染程度，为更好地研究城市地

4、质环境的演变模式，改善和调控当地城市生态环境，防治土壤污染提供科学理论依据。1材料和方法1．1样品采集和测试城区按照功能可以划分为生活区、工业区、主干道路区以及公园绿地区。图1为某城区地表土壤(0～10cm)采样点位置分布图。按照每平方千米1个采样点均匀进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置;按照2km的间距在远离人群及工业活动的自然区取样，取平均值将其作为该城区地表土壤元素背景值。按照生活区(1类区)44个、工业区(2类区)36个、山区(3类区)66个、交通区图1城市地表土壤采样点位置分布(4类区)138个、公园绿地区(5类区)35个分配采样点，共采集319个样品

5、。采样点海拔高度为0～308m。足量的样品在实验室内自然风干，剔出植物残体和石块，磨碎后保存于塑料袋中备用。基金项目:国家自然科学基金项目(51075003)作者简介:刘振东(1966－)，男，河南太康人，副教授，博士，主要从事数学物理应用研究．收稿日期:2011－10－26·96·河南科技大学学报:自然科学版2012年样品在中国地质大学测试中心进行测试，测试的元素有砷(AS)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)，共8种。1．2土壤污染评价方法n土壤污染评价采用污染负荷指数法，计算公式为:IPL=槡F1F2…Fn，其中，F

6、i=Ci/Coi，Fi为元素i的污染系数，Ci为元素i的实测质量分数，Coi为元素i的背景值;n为评价元素数量;IPL为重金属污染负荷指数，它是由各重金属污染系数的乘积构成，城区近地表土壤重金属含量背景平均值污染负荷指数［1，4］IPL为1。通过这种方法能直观地反映各重金属对环境污染的贡献程度。1．3统计方法重金属基本参量的统计利用Excel、Grapher和Matlab等软件完成，采样点网格化和图形的绘制利用Surfer和Grapher软件完成，聚类分析利用SPSS11．0统计软件完成。2结果与分析2．1重金属元素污染负荷指数分布特征重金属污染负荷指数平面分布趋势如图

7、2所示。西南部距离污染源较近，污染较重，该区域为工业区，车辆经过较多;东部距离污染源较远，污染较轻，该区域为山区，居民生活园区和工厂企业较少。图3为采样点网格化后纵坐标分别是0km、4km、8km、12km、16km测线污染负荷指数剖面图，随着横坐标的增大，从西往东重金属污染负荷指数呈递减趋势。1．生活区;2．工业区;3．山区;4．交通区。图2污染负荷指数平面等值线图图3部分测线污染负荷指数剖面图污染最重的是以点位(2.383，3.692，0.007)和(3.299，6.018，0.004)为代表的工业区和交通区，这两个区域地势较低，它们