土壤是地球生態系統的重要組成部分,也是人類賴以生存的重要物質基礎之一。在地球演化的漫長歷史過程中,土壤與大氣、水、生物系統形成了宏觀的相對平衡的體系。土壤是人類衣食之源、生存之本,處于環境的中心位置,承接著環境中大約90%的來自各方面的污染物。隨著現代工農業的高速發展,環境污染物的排放量與日俱增,土壤污染狀況日益嚴重。土壤環境污染物主要來自污染的大氣沉降,廢水、污水灌溉,工業廢渣、城市垃圾,農藥施用,等等。這些污染造成土壤環境中重金屬、農藥、石油等物質含量超標,進而導致土壤酸化,營養元素流失,嚴重破壞了土壤的生態系統,也降低了作物產量。因此,開展土壤污染狀況調查和防治是一項刻不容緩的任務。筆者擬通過對鎮江地區土壤采樣監測,探討重金屬元素鎳\\(Ni\\)和汞\\(Hg\\)的含量、空間分布特征及可能的污染來源,為鎮江地區土壤環境質量評價及生態修復治理提供基礎性指導。
1、樣品采集與分析
鎮江地區國土面積約為3800km2,按8km×8km尺度劃分網格,網格中心點作為試點期間調查監測布點,共69個。在確定的采樣區內,采用蛇形、對角線、梅花形等方法采集地表0~25cm的分點樣品,將樣品裝入聚乙烯袋中密封好,于4℃條件下保存帶回實驗室。在實驗室中,將樣品置于-20℃條件下冷凍保存,經冷凍干燥機冷凍干燥處理,用球磨機研磨后過100目篩,用于測定重金屬含量。
重金屬Ni,Hg含量分析采用HNO3+HF微波消解,利用電感耦合等離子體質譜\\(ICP/MS,美國Thermo公司\\)測定。分析過程中所用聚四氟乙烯容器均在體積比1∶1\\(硝酸/純水\\)的溶液中浸泡48h以上,玻璃容器浸泡24h。高純水沖洗后晾干。分析所用酸均為優級純,水為高純水。實驗過程中,每批樣品均做全程空白實驗;實驗分析過程中,同步分析國家標準土壤樣品,從而控制樣品分析的緊密度和準確度。
2、結果與討論
2.1鎳\\(Ni\\)的污染監測及其污染指數評價
鎮江地區土壤環境中Ni的污染監測結果統計分析見表1和圖1。結果顯示,鎮江地區土壤環境中Ni含量的變異系數在0.10~0.47之間,說明其變異程度很小;Ni含量的平均值為35.2mg/kg,其中,潤州區的平均值最高,為42.4mg/kg;Ni含量的最高值為99.8mg/kg,出現在句容市樣點中。從偏度系數看,鎮江地區土壤環境中Ni含量在一定顯著水平下不服從正態分布,正態分布適合度較差,表現為正偏,即大于平均含量比小于平均含量的個數少。
丹徒區和丹陽市土壤環境中Ni含量的峰態系數為負值,表現為樣本頻率分布形態相對于正態分布概率密度曲線偏緩,句容市和揚中市則相反。
根據《土壤環境質量標準》\\(GB15618-1995\\)二級標準計算樣點表層土壤環境中Ni的單項污染指數。由表2可看出,各行政單元土壤環境中Ni的單項污染指數平均值都小于1.0,表明各行政單元土壤環境中Ni含量總體符合《土壤環境質量標準》二級標準。鎮江地區土壤環境中Ni含量的超標率為15.94%,全市共有10個樣點的污染指數在1~2之間,句容市還有1個污染指數在2~5之間。超標率最高的是潤州區,達到50%,其次是揚中市,達到40%。鎮江地區84.06%的樣點土壤環境中Ni含量符合《土壤環境質量標準》二級標準。
鎮江地區土壤環境中Ni含量網格分級圖如圖2所示。鎮江地區土壤環境中Ni含量較高的區域大多集中在句容市茅山鎮、揚中市油坊鎮、京口區共青團農場和丹徒開發區。Ni含量的這種空間分布與鎮江地區的工業結構和布局存在著一定的相關性,基本反映出鎮江地區土壤環境中Ni污染的大致狀況。
2.2汞\\(Hg\\)的污染監測及其污染指數評價
鎮江地區土壤環境中Hg的污染監測結果統計分析見表3和圖3。結果顯示,Hg含量的變異系數在0.31~0.95之間,說明其變異程度小;Hg含量的平均值為0.16mg/kg,其中,平均值最高的為潤州區,達到0.29mg/kg;Hg含量的最高值為0.82mg/kg,出現在丹陽市。從偏度系數看,鎮江地區土壤環境中Hg含量在一定顯著水平下不服從正態分布,正態分布適合度較差,表現為正偏,即大于平均含量比小于平均含量的個數少。鎮江地區土壤環境中Hg含量的峰態系數為正值,表現為樣本頻率分布形態相對于正態分布概率密度曲線偏陡。
根據《土壤環境質量標準》\\(GB15618-1995\\)二級標準計算樣點表層土壤環境中Hg的單項污染指數。
由表4可看出,各行政單元土壤環境中Hg的單項污染指數平均值都小于1.0,表明各行政單元土壤環境中Hg含量總體符合《土壤環境質量標準》二級標準。鎮江地區土壤環境中Hg含量的超標率為2.90%,只有丹陽市司徒鎮丁莊村和丹徒區榮炳鎮八福村2個樣點超標,其余樣點均未超標。鎮江地區97.10%的樣點土壤環境中Hg含量符合《土壤環境質量標準》二級標準。
鎮江地區土壤環境中Hg含量網格分級圖如圖4所示。鎮江地區土壤環境中Hg含量較高的區域大都集中在句容市下蜀鎮、丹徒開發區等工業區。Hg含量的這種空間分布與鎮江地區的工業結構和布局存在著一定的相關性,基本反映出鎮江地區土壤環境中Hg污染的大致狀況。
2.3與背景值比較
如表5所示,與江蘇省土壤環境中Ni和Hg含量的背景值比較,鎮江地區土壤環境中Ni和Hg含量均大于背景值,呈上升趨勢。但和背景值差距不大,均在2倍以內,說明Ni和Hg的污染疊加量較小。