沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析_王晓春.pdf

2010 年 4 月 April 2010 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 29，No． 2 97 ～103 收稿日期 2009- 08- 14; 修订日期 2009- 10- 27 基金项目 科技部国际合作项目资助 2006DFA21280 ; 国家地质实验测试中心基本科研业务费 项目资助 2009CSJ05 作者简介 王晓春 1974 － ， 男， 吉林通化人， 助理研究员， 从事生态地球化学研究工作。E- mail wangwxciccas． ac． cn。 通讯作者 杨永亮 1955 － ， 男， 河南清丰人， 研究员， 研究方向为环境地球化学。E- mail ylyang2003 yahoo． com． cn。 文章编号 02545357 2010 02009707 沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析 王晓春1，路国慧1，刘晓端1，何俊1， 2，汤奇峰1，徐清1，刘久臣1，罗松光1，杨永亮1* 1． 国家地质实验测试中心，中国地质科学院生态地球化学重点实验室，北京100037; 2． 青岛大学化学化工与环境学院，山东 青岛266071 摘要 研究了沈阳细河沿岸翟家、 彰驿和黄腊坨地区 13 个土壤剖面样品中重金属的垂直分布特征， 对土 壤环境危害较大的 3 种重金属元素 Cd、 Hg、 As 进行了重点分析。采用改进的 Tessier 连续萃取法研究了 5 个表层土壤中 7 种重金属元素的形态分布。研究表明土壤重金属元素形态分布具有以下特点 As、 Cu、 Cr、 Zn 和 Pb 主要以残渣态存在; Cd 主要以离子交换态存在， 残渣态所占的比例较低， 表明表层土壤中 Cd 的活动性较强， 容易迁移进入生态食物链。大部分样品中 Hg 以残渣态为主。除 Cd 外， 土壤中其余 6 种 重金属的可交换态含量都比较低。7 种重金属的潜在迁移能力顺序为 Cd ＞ Hg ＞ Pb ＞ Zn ＞ Cr ＞ Cu ＞ As。 关键词 土壤; 重金属; 垂直分布; 形态分析; 沈阳细河 中图分类号 P595; S151． 93文献标识码 A Vertical Distribution Characteristics and Speciation Analysis of Heavy Metals in Top- soils around Xihe River of Shenyang WANG Xiao- chun1，LU Guo- hui1，LIU Xiao- duan1，HE Jun1， 2，TANG Qi- feng1， XU Qing1，LIU Jiu- chen1，LUO Song- guang1，YANG Yong- liang1* 1． National Research Center for Geoanalysis，Key Laboratory of Ecological Geochemistry， Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037，China; 2．College of Chemical and Environmental Engineering， Qingdao University， Qingdao266071， China Abstract The vertical distribution of heavy metals including three kinds of hazardous elements of Cd，Hg and As in 13 soil profiles along the Xihe River in Shenyang were studied． In the meanwhile，an improved Tessiers sequential chemical extraction technique was adopted to study the chemical speciation of seven heavy metals in five topsoil samples． The results showed that the speciation varied greatly according to heavy metals． The residual fraction was dominant for As，Cu，Cr，Zn and Pb． Cd mainly exists in exchangeable fraction and in rather low concentiation in the residual fraction，which indicates that Cd has strong mobility and is prone to migration． Hg mostly exists in the residual fraction． Except for Cd，the proportions of the exchangeable faction for all the heavy metals are in rather low concentiation and the potential migration ability of the heavy metals is in the order of Cd ＞ Hg ＞ Pb ＞ Zn ＞ Cr ＞ Cu ＞ As． Key words soil; heavy metal; vertical distribution; speciation analysis; Xihe River of Shenyang 79 ChaoXing 土壤作为生物可利用重金属的一个重要蓄积 库， 其所含的重金属不仅会影响到植物的生长， 而 且可经食物链进入动物和人体， 对人类健康构成威 胁 ［1 －4 ］。因此， 土壤重金属污染危害是环境科学关 注的热点之一。现有研究结果表明， 土壤中重金属 总量并不能很好地反映其生态环境效应 ［5 ］。重金 属的生物有效量不仅与其总量有关， 更大程度上取 决于其形态分布。不同形态的重金属具有不同的 生态环境效应， 直接影响到重金属的毒性、 迁移及 在自然界的循环 ［6 ］。研究土壤重金属存在形态对 于评价其环境效应、 治理修复重金属污染土壤具有 重要意义。国内外研究者在重金属形态方面进行 了大量研究， 发展了连续萃取技术， 其中 Tessier 等 ［7 ］于 1979 年提出的 5 步萃取法最具代表性， 可 提供重金属形态组成及其生物可利用性的详尽信 息， 近年来已有不少报道 ［8 －9 ］。 沈阳市是我国东北主要的重工业城市， 土壤污 染问题较为突出。发源于沈阳市铁西新区卫工明 渠南端的细河全长 78． 2 km， 在黄蜡坨处汇入浑 河， 从 1960 年开始接纳沈阳市内的部分工业废水 和生活污水。由于大量污水的排入， 细河水质污染 严重， 已丧失了天然河流的基本生态功能 ［10 －11 ］。 为了查明沈阳细河沿岸土壤重金属的污染状况， 本 研究分析了沈阳细河沿岸 13 个土壤剖面中 Cd、 Hg、 As 三种重金属元素的垂直分布特征， 同时采用 改进的 Tessier 连续萃取方法， 测定了细河沿岸表 层土壤中 7 种重金属形态含量， 研究了其生物可利 用性， 为该区评价农作物安全性、 预测未来的变化 趋势提供了重要依据。 1实验部分 1． 1样品采集 根据细河周边土壤类型及土地利用状况， 结合 当地地质环境， 布设采样点。采样点集中在细河周 边， 以翟家、 彰驿、 黄腊坨等地为主， 见图 1。其中 翟家1 个剖面 XHPM －6 ， 彰驿10 个剖面 XHPM －8、 XHPM － 9、 XHPM － 10、 XHPM － 11、 XHPM － 12、 XHPM － 13、 XHPM － 14、 XHPM － 15、 XHPM － 16、 XHPM － 17 ， 黄腊坨 3 个剖面 XHPM － 1、 HHPM －1、 HHPM － 2 ， 其中 XHPM － 1 点位于细 河边 50 cm 处， HHPM － 1、 HHPM － 2 分别位于细 河与浑河交汇后和交汇前的浑河沿岸。 图 1土壤样品采样点分布 Fig． 1Collection sites distribution for soil samples 表层土壤样品主要分布于细河沿岸的农田， 以 1 m 为半径， 圆周形放射状交错采样， 每 4 个样点 组成 1 个混合样。采集的样品应用四分法缩分， 留 取 1 kg 左右装入样袋。剖面样品使用 Eijkelkamp 荷兰 冲击钻采集， 翟家、 黄腊坨两地每个剖面钻 进深度为 200 cm， 每 10 cm 采集 1 个样品， 共计 20 个样品; 彰驿地区每个剖面钻进深度为 300 cm， 每 10 cm 采集 1 个样品， 共计 30 个样品。 1． 2样品前处理 将所取的土壤样品混匀后， 自然风干， 除去砂 砾和植物根系等异物。干燥后的样品过 0． 074 mm 尼龙筛， 将小于 0． 074 mm 筛孔部分收集到塑料瓶 中。每加工完一个样品， 加工用具均进行全面清 扫， 保证样品不受污染。过筛后样品质量要求大于 500 g， 重复样品过筛后质量大于 1000 g。 1． 3土壤中重金属元素的测定 样品由国土资源部福建省地质实验测试中心 测试。采用原子荧光光谱法测定土壤中的 As、 Hg［12 ］， X 射线荧光光谱法测定土壤中的 Cd、 Cr、 Cu、 Fe、 Pb、 Zn 等重金属元素 ［13 ］。 1． 3． 1标准样品的选择 选用国家一级标准物质 GBW 07401 以及福建 二级标准物质 GRD31 ～ GRD38 作为标准样品， 进 行强度测量和曲线拟合。 1． 3． 2原子荧光光谱法测定土壤中砷和汞 试样用 φ 50 体积分数， 下同 王水分解 后， 在 20王水介质中直接上机测定 Hg。以硫脲 － 抗坏血酸为还原剂， 还原 As 为三价后上机测定。 仪器为 AFS －820 双道原子荧光光度计 北京吉天 仪器有限公司 。测量条件为 负高压 300 V， 原子 89 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2010 年 ChaoXing 化器高度 8 mm， 灯电流 As 为 35 mA， Hg 为 35 mA， 载 气 流 量 300 mL/min，屏 蔽 气 流 量 700 mL/min。As 的方法检出限为0． 2 μg/g， Hg 的方法 检出限为 0． 0042 μg/g。 1． 3． 3X 射线荧光光谱法测定土壤中镉铬铜铁铅锌 采用粉末压片法制样， 用天平称取 0． 074 mm 的样品 4 g， 放入模具中， 用低压聚乙烯镶边垫底， 在 247 MPa 压力下压制成型。试样为外径 32 mm 的圆片。按上述条件设置仪器， 通过机械手将样品 置入机器内， 计算机自动调出测试条件， 测定荧光 强度， 并进行基体效应和谱线重叠干扰校正。 使用经验系数法和散射线内标法校正元素间 的吸收 － 增强效应， 用 Magix Pro PW2440 型 X 射 线荧光光谱仪 荷兰帕纳科公司 测定试样中 Cd、 Cr、 Cu、 Fe、 Pb、 Zn 等 6 个元素。仪器配置为 端窗 铑靶 X 线管， 50 个位置的自动样品交换器， SuperQ 系统软件。 1． 3． 4重金属形态分析 重金属形态分析采用改进的 Tessier 连续萃取 法， 即七步流程提取法 水溶态、 离子交换态、 碳酸 盐结合态、 腐殖酸结合态、 铁锰氧化物结合态、 强有 机结合态和残渣态 。具体提取方法参照生态地 球化学评价样品分析技术要求 DD2005 －3 ［14 ］。 全量分析步骤参见残渣态的分析步骤 ［15 ］。 1． 3． 5质量控制 在重金属的分析过程中采用国家一级标准物 质和福建二级标准物质进行全过程质量控制， 8 种 元素的测定值均在国家标准参比物质的允许误差 范围之内。分析质量要求按中国地质调查局地质 调查技术标准多目标区域地球化学调查规范 1 ∶ 250000 DD2005 －01 ［16 ］和 生态地球化学评 价样品分析技术要求 DD2005 －3 ［14 ］， 各元素分 析方法的技术指标均满足规定的要求。 2结果与讨论 2． 1土壤剖面中重金属的垂直分布特征 图2 给出了黄腊坨地区 3 个土壤剖面中 Cd、 Hg、 As 的垂直分布示意图。距离细河最近的 XHPM －1 剖面中 Cd、 Hg、 As 的含量最高， 且 As 的含量变 化是最明显的。As 的含量在 0 ～200 cm 中出现两 个峰值， 分别位于60 ～70 cm、 110 ～120 cm 处。相比 而言， HHPM －1 和 HHPM －2 剖面中 As 的含量变 化较为稳定， 基本在0 ～10 mg/kg 内变化。3 个土壤 剖面中 Hg、 Cd 的变化趋势比较相近， XHPM －1 中 Hg 和 Cd 的含量在表层处最高， 0 ～10 cm 处含量分 别是10 ～20 cm 处含量的 38 和 16 倍， 说明该地区 表层土壤受到的人为污染较为严重。从表 1 中可以 看出， 该地区 Cd 和 Hg 之间的相关系数非常高， 达 到了0．986， 说明 Cd 和 Hg 的来源可能相同; 而 As 与 Hg、 Cd 的相关系数分别为0．032 和 －0．004， 说明 As 与 Hg、 Cd 并非来自同一来源。 图 2黄腊坨土壤剖面 Cd、 Hg、 As 的垂直分布示意图 Fig． 2Vertical distribution characteristics of Cd，Hg and As in Huanglatuo soil profiles 表 1黄腊坨土壤剖面重金属相关性分析 Table 1Relativity analysis of heavy metals in Huanglatuo soil profiles 元素 相关系数 AsHgCdPbCrZnCuFe As1．000 Hg0．0321．000 Cd－0．0040．9861．000 Pb0．1320．8450．8381．000 Cr－0．1080．3320．3450．3751．000 Zn0．0410．9260．9340．9060．5511．000 Cu0．0680．9340．9320．9540．4700．9781．000 Fe0．2130．0030．0120．2140．7230．2730．2271．000 一般认为 Fe 元素是自然因素的代表 ［17 －19 ］ ， 与 Fe 相关性强的重金属来源中自然因素所占比重较 大， 反之来自人为因素的可能性较大。经相关性分 析， Cu、 Zn、 Hg、 Cd 之间的相关系数均超过 0． 9， 初 步判定这 4 种元素可能是同一来源 ［20 －23 ］。Cd、 Hg 与 Fe 的相关系数达不到显著相关水平 Cd、 Hg 与 Fe 的相关系数分别为 0． 012 和 0． 003 ， 表明黄腊 坨剖面中重金属 Cd、 Hg 的含量受人为因素的影响 较大。As 与 Fe 的相关系数也只有 0． 213， 表明 As 的含量在一定程度上也受到人为因素的影响。 99 第 2 期王晓春等 沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析第 29 卷 ChaoXing 翟家地区只布设了 1 个剖面样点 XHPM － 6。 从图 3 翟家剖面中 Cd、 Hg、 As 的垂直分布图可以 看出， XHPM －6 表现出较大的波动 As、 Hg、 Cd 均 在40 ～50 cm 处出现峰值， 其中 As 和 Cd 为最大峰 值， 而后在 140 ～ 150 cm 处再次出现峰值。Hg 的 含量在该层峰值为最大峰值。 图 3翟家土壤剖面 XHPM － 6 中 Cd、 Hg 和 As 的垂直 分布示意图 Fig． 3Vertical distribution characteristics of Cd，Hg and As in Zaijia soil profiles XHPM- 6 表 2 为翟家土壤剖面重金属之间相关性分析 结果。Fe 与 As、Hg、Cd 的 相 关 系 数 分 别 为 －0． 591、 －0． 512 和 － 0． 658。由此可初步判断， 该地区 As、 Hg、 Cd 的含量受到人为的影响。另外， Cu － As、 Cu － Pb、 Pb － As 之间存在着很好的相关 性， 相关系数分别为 0． 880、 0． 937 和 0． 943， 可以 初步判定这 3 种元素是同一来源。 表 2翟家土壤剖面重金属相关性分析 Table 2Relativity analysis of heavy metals in Zaijia soil profiles 元素 相关系数 AsHgCdPbCrZnCuFe As1．000 Hg0．6021．000 Cd0．4440．4151．000 Pb0．9430．7550．5211．000 Cr0．4630．5880．0210．4991．000 Zn0．5140．4700．9160．5690．2011．000 Cu0．8800．6720．5950．9370．5130．7321．000 Fe－0．591 －0．512 －0．658 －0．702 0．194－0．560 －0．647 1．000 图 4 给出了彰驿地区土壤剖面 Cd、 Hg、 As 的 垂直分布特征。XHPM － 8 ～ XHPM － 16 土壤剖面 元素分布表明， 表层土壤中 Cd 含量远高于深部土 壤 XHPM － 11 除外 。剖面的 Cd 最大值出现在 0 ～10 cm剖面处， 随后逐渐降低。在 40 ～50 cm 处 XHPM －11 点 70 cm 处开始 ， Cd 的含量波动开 始趋于平缓。Hg 含量的变化趋势在该地区的 10 个剖面中基本一致， 0 ～10 cm处出现最大值， 随着 深度的增加逐渐降低; 大约在 50 cm 处， Hg 含量的 波动趋于缓和; 但 XHPM －13 剖面在 30 cm 和 180 cm 处出现两个最大值， 随后含量开始迅速降低， 大 约在 80 cm 和 250 cm 处趋于缓和。各土壤剖面中 As 的含量变化并不一致， 可能与土质的变化有关。 XHPM －14 的土质垂直分布 0 ～ 30 cm 为粉砂质 土; 30 ～ 90 cm 为黏土; 90 ～ 130 cm 为粉砂黏土; 130 ～150 cm 为砂; 150 ～160 cm 为中砂; 160 ～170 cm 为中砂含黏土; 170 ～180 cm 为中砂。XHPM － 16 的土质垂直分布 0 ～200 cm 为棕色壤土; 200 ～ 230 cm 为黏土; 230 ～ 250 cm 为砂。从 Hg、 Cd 两 重金属在这两个剖面中的分布特征可以推断， 土壤 中是否含砂对于 Hg、 Cd 两元素垂直方向上的迁移 有较大的影响; 黏土层对于 Hg、 Cd 的吸附能力较 强， 在未达到饱和状态的情况下对于下层土壤起到 一定的保护作用， 黏土层较弱透水的性质也是阻止 重金属 Hg、 Cd 向下迁移的重要原因之一。 图 4彰驿土壤剖面 Cd、 Hg 和 As 的垂直分布特征 Fig． 4Vertical distribution characteristics of Cd，Hg and As in Zangyi soil profiles 001 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2010 年 ChaoXing 表 3 给出了彰驿地区重金属之间的相关性。 该地区 Fe 与 As、 Cr、 Zn 的相关性较好， 表明 As、 Cr、 Zn 与 Fe 的来源基本相同， 初步推断这 3 种元 素自然来源的可能性较大。Cd、 Hg 与 Fe 的相关性 较差， 因此可判断受人为影响较大。 表 3彰驿土壤剖面重金属相关性分析 Table 3Relativity analysis of heavy metals in Zangyi soil profiles 元素 相关系数 AsHgCdPbCrZnCuFe As1．000 Hg0．5381．000 Cd0．3460．7711．000 Pb0．8350．7610．6701．000 Cr0．7180．3660．1040．6571．000 Zn0．8490．7270．5390．9120．8251．000 Cu0．8640．6850．4560．8480．7640．9491．000 Fe0．7820．3360．0510．6670．9740．8240．7831．000 2． 2表层土壤重金属形态分析 2． 2． 1表层土壤重金属形态分布特征 5 个剖面表层样品中 As、 Hg、 Cd、 Cu、 Cr、 Zn 和 Pb 在不同地球化学结合态中的比例结果见图 5。 大部分采样点的重金属形态组成所占比例顺序基 本相同， 其中 Cd 主要分布在可交换态 水溶态与 离子交换态 、 碳酸盐结合态中。残渣态所占的比 例较低， 说明表层土壤中 Cd 的活动能力较强， 容 易发生再迁移过程， 这与文献［ 24］研究结果相一 致。大部分 As、 Cu、 Cr、 Zn 和 Pb 主要以残渣态存 在， 含量为 39． 4 ～ 86． 3。As 各形态含量顺序 为 残渣态 ＞ 腐殖酸结合态 ＞ 铁锰氧化物结合态 ＞ 碳酸盐结合态 ＞ 可交换态 水溶态 离子交换态 ＞ 强有机结合态。Cu 各形态含量顺序为 残渣态 ＞ 腐殖酸结合态 ＞ 铁锰氧化物结合态 ＞ 碳酸盐结 合态 ＞ 可交换态 ＞ 强有机结合态。Zn 各形态含量 顺序为 残渣态最高， 其次为腐殖酸结合态、 铁锰氧 化物结合态和碳酸盐结合态， 可交换态与强有机结 合态所占比例最少。Pb 的残渣态在 7 种重金属中 含量最低， 只有 39． 4， 而铁锰氧化物结合态含量 较高， 最高点位达到 34． 1， 其次为腐殖酸结合 态、 强有机结合态， 最少的仍为可交换态。Cr 形态 主要为残渣态， 在可交换态和碳酸盐态的所占比例 很低 最大值为 1． 3 ; Cr 的残渣态比例极高， 达 到 79． 6 ～ 86． 3， 铁锰氧化物结合态和强有机 结合态之和占 12． 6 ～ 19． 6， 碳酸盐结合态和 可交换态之和不到 1。Hg 在 XHPM － 8、 XHPM －9、 XHPM －12 和 XHPM －13 表层土壤中残渣态 的比例最高， 各态所占比例顺序为 残渣态 ＞ 腐殖 酸结合态 ＞ 强有机结合态 ＞ 碳酸盐结合态 ＞ 水溶 态 ＞ 铁锰氧化物结合态 ＞ 离子交换态; 在 XHPM － 17 表层土壤中， 强有机结合态含量最高， 各态所占 比例顺序为 强有机结合态 ＞ 残渣态 ＞ 腐殖酸结合 态 ＞ 碳酸盐结合态 ＞ 水溶态 ＞ 铁锰氧化物结合态 ＞ 离子交换态。 图 5不同采样点表层土壤中重金属化学形态分布 Fig． 5Speciation distribution of heavy metals in the topsoils of different sampling sites 以上各相态在土壤中的分配比例与前人研究 结果在一定程度上具有一致性， 但也有个别重金属 101 第 2 期王晓春等 沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析第 29 卷 ChaoXing 形态的比例与有关文献具有差异。胡文等 ［25 ］发现 北京凉水河污灌区土壤中 Cr 的残渣态比例极高; Salim 等 ［26 ］发现在污染程度比较高的沉积物中， Pb 主要以碳酸盐结合态存在， Cd 主要以可交换态存 在; Pardo 等 ［27 ］ 用 Tessier 连 续 提 取 法 提 取 了 Pisuerga 河沉积物的重金属， 结果表明 Cd、 Pb 主要 存在于可交换态和碳酸盐结合态中， Cu、 Co 和 Ni 主要存在于铁锰氧化物结合态和有机结合态中; 陈 俊等 ［28 ］对新河污灌区土壤重金属形态分布研究表 明， Cu 主要以有机结合态和残渣态存在， Pb 主要 以残渣态存在。研究表明， 土壤中铁锰氧化物结合 态重金属含量与土壤中的铁锰含量具有统计学上 的相关性。细河地区土壤中重金属的铁锰氧化物 结合态含量仅次于残渣态， 这可能与周边冶金工业 锰的排放有一定关系。 2． 2． 2重金属的可交换态及其潜在迁移能力分析 可交换态重金属是指吸附在黏土、 腐殖质及其 他成分上的重金属， 对环境变化敏感， 易于迁移转化 或被植物吸收。可交换态的重金属最易为生物利 用， 毒性最强。污灌区土壤中 7 种重金属的可交换 态除 Cd 外含量都比较低， 具体为 Cd 44． 3 ＞ Hg 2．4 ＞ As 1． 6＞ Pb、Zn 1． 4＞ Cu 0．9 ＞Cr 0． 6 。碳酸盐结合态对环境条 件特别是 pH 值的变化敏感， 当 pH 值下降时较容易 重新释放进入水相， 有可能随雨水或灌溉水向下迁 移。细河污灌区土壤中各重金属的碳酸盐结合态比 例为 Cd 18． 2 ＞ Pb 8． 4 ＞ Zn 6． 9 ＞ Hg5．4 ＞Cu3．7 ＞As 1．8 ＞Cr1．0 。有 机结合态重金属为存在于各种有机物如动植物残 体、 腐殖质中的重金属， 在有氧条件下有机物降解可 释放出结合的金属离子。细河污灌区土壤中有机结 合态是 Hg、 Cr 和 Cd 的主要存在形式之一， 各金属 有机结合态含量顺序是 Hg 21．3 ＞Cr 5．6 ＞ Cd 4．2 ＞Zn 3．5 ＞Pb 2．5 ＞Cu 2．0 ＞ As 0．6 。在污灌区土壤中， Pb 的铁锰氧化物结 合态 显 著 高 于 其 他 重 金 属 Pb 27．1＞ Zn 17．0 ＞Cu 12． 5 ＞ As 9．3 ＞ Cd 9． 0 ＞Cr 5．1 ＞ Hg 1． 5 。铁锰氧化物结合态重 金属在还原条件下可溶解释放， 属潜在性污染物， 其含量虽然较高， 但对植物的有效性很低; 残渣态 重金属属于不溶态物质， 对生物危害较小。因此可 用交换态、 碳酸盐结合态和有机结合态之和来表征 重金属的潜在迁移能力。 图 6 给出了细河污灌区重金属潜在迁移能力， 具体为 Cd 66． 7 ＞ Hg 29． 1 ＞ Pb 12． 3 ＞ Zn 11． 8＞ Cr 7． 2＞ Cu 6． 6＞ As 4． 0 。Cd 的潜在迁移能力最强， Hg 具有较 强的潜在迁移能力， Pb、 Zn、 Cr 和 Cu 的潜在迁移能 力较差。As 主要以残渣态、 腐殖酸结合态和铁锰 氧化物结合态存在， 对生物危害较小。 图 6重金属潜在迁移能力示意图 Fig． 6Schematic diagram of potential migration ability of heavy metals 3结语 本文研究了沈阳市细河沿岸翟家、 彰驿和黄腊 坨地区土壤剖面 Cd、 Hg、 As 的垂直分布特征， 查明 了表层土壤中重金属形态组成及其影响因素， 初步 探讨了土壤重金属有效态含量及其潜在迁移能力。 结果表明， 土壤中 Cd、 Hg、 As 含量的最大值分别为 5．0 mg/kg、 0．74 mg/kg、 24． 6 mg/kg， 其中彰驿地区 Cd、 Hg、 As 的含量均明显高于其他地区， 翟家地区 Cd 含量也属于较高水平。土壤中不同重金属元素 化学形态分布具有不同的特点 As、 Cu、 Cr、 Zn 和 Pb 主要以残渣态存在; Cd 主要以离子交换态存在， 残 渣态所占的比例较低， 说明表层土中 Cd 的活动较 强， 容易发生再迁移过程; Hg 以残渣态为主 但剖面 XHPM －17 －1 除外 。土壤中 As、 Hg、 Pb、 Cr、 Zn 和 Cu 重金属的可交换态含量都比较低。7 种重金属 中， Cd 的潜在迁移能力最强， Hg 具有较强的潜在迁 移能力， 而 Pb、 Zn、 Cr 和 Cu 的潜在迁移能力较差， 潜 在迁移顺序为 Cd ＞Hg ＞Pb ＞Zn ＞Cr ＞Cu ＞As。 4参考文献 ［ 1］ Mireles A，Solis C，Andrade E，Lagunas- Solar M，Pina C，Flocchini R G． Heavy metal accumulation in plants and soil irrigated with wastewater from Mexico City［ J］ ． 201 第 2 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2010 年 ChaoXing Nuclear Instruments and s in Physics Research B， 2004， 219 －220 6 187 －190． ［ 2］ 黄勇， 郭庆荣， 任海， 万洪富， 杨国义． 城市土壤重金属污 染研究综述［ J］ ． 热带地理， 2005， 25 1 14 －18． ［ 3］ 王祖伟， 张辉． 天津污灌区土壤重金属污染环境质量 与环境效应［ J］ ． 生态环境， 2005， 14 2 211 －213． ［ 4］ 周启星， 程云， 张倩茹， 梁继东． 复合污染生态毒理效 应的定量关系分析［J］ ． 中国科学 C 辑， 2003， 33 6 566 －573． ［ 5］Cambell P G C． Interactions between trace metals and aquatic organisms A critique of the free ion activity model［C］∥ Metal speciation and bioavailability in aquatic systems． Tessier A，Turner D R． New York John Wiley ＆ Sobs Inc， 1995 45 －102． ［ 6］ 钱进， 王子健， 单孝全． 土壤中微量金属元素的植物可给 性研究进展［ J］ ． 环境科学， 1995， 16 6 73 －75． ［ 7］Tessier A，Campbell P G C，Bisson M．Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals［ J］ ． Analytical Chemistry， 1979， 51844 －851． ［ 8］Zhang M K，Ke Z X． Heavy Metals，Phosphorus and some other elements in urban soils of Hangzhou City， China［ J］ ． Pedosphere， 2004， 14 2 177 －185． ［ 9］ 郭平， 谢忠雷， 康春莉， 李军， 郭鹏， 刘建华． 利用化学萃 取法研究长春市土壤重金属化学形态及其影响因素 ［ J］ ． 吉林大学学报 理学版， 2005， 43 1 116 －120． ［ 10］ 杨继松， 孙丽娜， 杨晓波， 马力． 沈阳市细河沿岸农 田土壤重金属污染评价［J］ ． 农业环境科学学报， 2007， 26 5 1933 －1936． ［ 11］ 马力， 杨晓波， 佟成冶， 乌爱军， 刘明华． 辽宁省浑河 流域底质中重金属元素地球化学特征［J］ ． 岩矿测 试， 2008， 27 3 184 －188． ［ 12］ 郑瑞华． 原子荧光法测定生态地球化学调查土壤样 品中的砷、 汞［ J］ ． 福建分析测试， 2004， 13 1 1905 －1907． ［ 13］ 中国环境监测总站． 土壤元素近代分析方法［M］ ． 北京 中国环境科学出版社， 1992 213 －227． ［ 14］ 中国地质调查局． DD 2005 － 3， 生态地球化学评价 样品分析技术要求［ S］ ． ［ 15］ 安子怡． 土壤与沉积物中重金属元素顺序提取方法 的可靠性研究及其地球化学意义探讨［ D］ ． 北京 中国地质科学院， 2009． ［ 16］ 中国地质调查局． DD 2005 －01， 多目标区域地球化 学调查规范 1 ∶ 250000 ［ S］ ． ［ 17］ 房世波， 潘剑君， 杨武年． 南京市土壤重金属污染调 查评价［J］ ． 城市环境与城市生态， 2003， 16 4 4 －6． ［ 18］ 杨忠芳， 朱立， 陈岳龙． 现代环境地球化学［M］ ． 北京 地质出版社， 1999． ［ 19］张杰， 纪艳． 土壤重金属污染的环境影响评价及 管理［ J］ ． 鸡西大学学报， 2008， 8 4 142 －143． ［ 20］ 许世远， 陶静， 陈振楼， 陈中原， 吕全荣． 上海潮滩沉 积物重金属的动力累计特征［J］ ． 海洋与湖沼， 1997， 28 5 509 －515． ［ 21］Hakanson L．An ecological risk index for aquatic pollution control，a sedimentological approach ［J］ ． Water Research， 1980， 14 8 975 －1001． ［ 22］Izquierdo C， Usero J， Gracia I． Speciation of heavy metals in sediments from salt marsh on the Southern Atlantic coast of Spain［ J］ ． Marine Pollution Bulletin， 1997， 34 2 123 －128． ［ 23］ 于文金， 邹欣庆， 朱大奎， 张永战． 江苏王港潮滩重 金属 Pb、 Zn 和 Cu 的累积规律［ J］ ． 海洋地质与第四 纪地质， 2007， 27 3 17 －24． ［ 24］ 王向健， 郑玉峰， 赫冬青． 重金属污染土壤修复技术 现状与展望［J］ ． 环境保护科学， 2004， 30 122 48 －49． ［ 25］ 胡文， 王海燕， 查同刚， 王宇， 蒲俊文， 王玉红， 王晨． 北京市凉水河污灌区土壤重金属累积和形态分析 ［ J］ ． 生态环境， 2008， 17 4 1491 －1497． ［ 26］ Salim I A，Miller C J，Howard J L． Sorption isotherm sequential extraction analysis of heavy metals retention in landfill liners ［J］ ． Soil Science Society of America Journal， 1996， 60 1 107 －114． ［ 27］ Pardo R，Barrado E，Per