第３９卷第５期２００８年１０月
土壤通报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃＯｎｃｅ
Ｖ０１．３９．Ｎｏ．５
０ｃｔ．．２００８
郑州市郊区土壤重金属污染评价分析
李玲２，吴克宁梦，张雷１，吕巧灵１
（１．河南农业大学资源与环境学院，河南郑州。４５０００２；２．中国矿业大学土地复垦与生态重建研究所，北京，１０００８３；３．中国地质大学地球
科学与资源学院，北京，１０００８３）
摘要：为揭示城市化过程对土壤环境质量的影响，本研究以郑州市郊区为例。对其表层土壤重金属Ｐｂ、ｃｒ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｓ含量进行了测定分析，按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，根据土壤环境背景值标准进行了评价，并应用克里格插值方法对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析。结果表明，研究区表层土壤中各种重金属均有超过背景值现象；其中ｃｒ含量远远高于背景值，重度污染，为主要污染因子，Ｐｂ为轻污染，其它重金属处于警戒线等级；污染综合指数均超过ｌ，处于轻污染以上等级；各重金属单因子污染指数和综合污染指数在郑州市郊区的分布特点各不相同。
关键词：土壤重金属；污染评价；郑州市中图分类号：Ｘ５３
文献标识码：Ａ
文章编号：０５６４—３９４５（２００８）０５—１１６４—０５
在城市化进程不断加快的今天，郊区既是城市居民大量农副产品的供应基地，同时又是城市废弃物的容纳场所，城市生活、工业活动加重周边农地的污染
快速发展，导致周边土壤肥力水平下降、土壤环境质量恶化，土壤资源的环境压力日趋增大。
负荷，直接进入土壤的污染物，大气污染、沉降、酸雨
使土壤环境压力增大；化肥农药大量使用，肥力下降，使土壤承载力加重，生产功能退化，从而使农业生产面临着诸多的问题。土壤是农业发展的依附，其环境质量的好坏直接影响着农产品的品质，而重金属是土
２样品采集与分析
２．１样品的采集
首先用郑州市土地利用数据以２００３年ＳＰＯＴ一５影像，分辨率为２．５ｍ全色波段与ｌＯｍ多光谱２／１／３波段的融合数据影像，以地形图作为基础图，在ＥＮＶＩ４．０对卫星遥感图像进行几何配准；然后将１９８２年郑州市郊区土壤类型图、２００３年郑州市土地利用现状图、２０００—２０１０年郑州市土地利用规划图以及处理好的遥感影像进行叠置分析，得到２００３年土壤图。在室内主要针对土壤肥力监测采用了２．５×２．５ｋｍ网格法进行样点布设，然后在１０５个土壤采样点中抽取５４个样点进行土壤重金属项目的分析。
壤环境中一类具有潜在危害的污染物㈣。因此，对郑州市郊区土壤的重金属污染进行评价是十分必要的，
评价结果将为合理发展和规划农业生产提供科学参考，同时对于已经污染的环境质量，找出原因及存在问题，为保护生态环境、改良土壤和土壤资源的合理利用与管理提供理论依据。
１研究区概况
研究区域处于河南省的中北部，位于北纬３４０３６
７
．３４０５７’和东经１１３０２７７—１１３０５ｌ’之间，北依黄河，西南与密县、荥阳接壤，南毗新郑，东与中牟为邻。包括郑州市的金水区、中原区、管城区、二七区和惠济区，东西宽３３～３６ｋｍ。南北长３５～３８ｋｍ，总面积为１０１３．３ｋｍ２。研究区域为浅山丘陵向平原过渡的交接地带，暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温１４．４℃，年降雨量６４０ｍｍ，年平均日照时数２３８５小时，土壤有褐土、潮土、风砂土等土类嗍；土壤资源传统利用形式以蔬菜和小麦种植为主，随着郑州市城市化的
图ｌ土壤样点分布图
Ｆｉｇ．１
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ，ｓｏｉｌ
样点
ｓａｍｐｌｉｎｇｓｉｔｅｓ
收稿日期：：２００７—０５—１７；修订日期：２００７—０７－０３
基金项目：国家自然科学基金项目：城市化过程对郑州市土壤质量变化的影响（４０４７１０６０）；郑州市科技攻关项目：郑州市土壤质量评
价及演变规律的研究（０６４ＳＧＤＮｌ９１９４）
作者简介：李玲（１９７３一），女，河南息县人，讲师，博士研究生，主要从事资源环境、土地管理教学与科研工作。｝通讯作者：ｋｎｗｕ＠ｓｏｈｕ．ｅｏｍ
５期
李玲等：郑州市郊区土壤重金属污染评价分析
２．２样品的处理与分析方法
土壤样品在野外用木铲进行采样、混合和留取，放入内衬聚乙烯塑料袋，进行编号；室内自然风干，剔除样品中植物根系、有机残渣以及可见侵入体，用木质工具碾碎并用玛瑙研钵研磨，分别过１０目、６０目和
土壤背景值的超标情况，不能反映元素的污染状况和危害程度，但它能看出近年来的人为活动对土壤环境的影响。本研究所用的重金属的背景值是参考中国环境监测总站主编的《中国土壤元素背景值》，郑州市郊区采样点区的土壤类型主要为潮土和褐土，其背景值数据【７Ｉ见表１。
１００目尼龙筛。土壤样品常规理化性状分析参照《土壤
农业化学分析方法》【习。土壤中Ｈｇ：冷原子荧光法，Ｃｄ：原子吸收法，Ｐｂ：原子吸收法，Ａｓ：二乙基二硫代氨基甲
首先利用单项污染指数，对各元素的污染程度加
表１土壤环境背景值（ｍｇｋｇ－‘１
Ｔａｂｌｅ
１
Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅｓｏｆ
酸分光光度法，Ｃｒ：二苯碳酰二肼分光光度法。数据分
析采用ＳＰＳＳ软件，地统计分析采用ＡｒｃＧＩＳ等软件。
ｈｅａｖｙｍｅｌ８ｌｓ
ｉｎｔｈｅｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
堡璺！！！竺
淘±萱星值
！璺
Ｑ：Ｑ§§２
坚！
０．０２７８
坠
２０．３０
垒！
１０．９０
璺！
１２．９０
褐土背景值０．０８０９
３土壤污染评价方法
目前评价方法主要有单项指数法和综合指数法，
Ｑ：Ｑ≥２Ｑ！Ｑ：鲤２：３Ｑ！！：鲤
以分析，然后再利用综合污染指数进行土壤重金属污染等级划分，进一步评价分析从而判断土壤综合污染程度。土壤综合评价等级划分标准见表ｌ。
表２土壤污染评价分级标准
Ｔａｂｌｅ２
Ｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
其中，综合指数法又分为均值型指数、计权型指数和
内梅罗指数等【ｑ。单项污染指数法能够比较直观地反映环境中各项污染指标的情况；内梅罗综合指数法不仅考虑到了所有评价因子单项污染程度的平均水平，而且还考虑到了最大污染指数，因此能够更为科学、综合的反映评价区域内总体环境质量状况。评价公式如下：
单项污染指数法：Ｐ；＝ｃ／ｓｉ
ｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｐ
ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＰｏｌｌｕｔｉｏｎ
ｇｒａｄｅｓ
Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｌｅｖｅｌ
其中，Ｃ一污染物的实测值；ｓ一污染物的评价标准
或背景值；
综合污染指数采用内梅罗综合指数法：
Ｐ综＝【（Ｐ，暇２＋‰２）／２严
其中，Ｐ。即（Ｃ届；）。为单项污染指数的最大值；
４结果与分析
４．１郑州市郊区土壤重金属含量
由于土壤重金属污染的非均匀性，采用平均值、
Ｐ。即（ｃ届ｉ）。为单项污染指数的算术平均值。
一般而言，底层土壤与农作物中重金属含量的相关性不明显，本文主要讨论耕层土壤的重金属含量，因此利用土壤元素背景值作为评价标准，土壤背景值是指未受人为影响的土壤中某种物质的自然含量。以
变幅、标准差以及变异系数等４个统计指标进行统计
分析，研究区５４个土壤表层样品重金属含量测定结果见表３。
表３数据显示研究区土壤样品重金属的平均含量分别为：Ｃｄ
０．０７８
ｍｇｋｇ－Ｉ
Ｈｇ０．０２８ｍｇｋｇ－Ｉ，＇Ｐｂ
土壤背景值作为评价标准，反映土壤中各元素相对于
表３郑州市郊区土壤重金属含量统计表（ｒａｇｋｇ－１）
Ｔａｂｌｅ３
ＤｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎＳｕｂｕｒｂｏｆ
ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙ
２５．１９６ｍｇｋｇ－ＩＡｓ４．３４３ｍｇｋｇ－１＇ＰＣｒ５４．５５５ｍｇｋｇ－１；变顺序为：Ｈｇ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ，重金属含量变异系数大致呈现三个层次，Ｈｇ和ｃｒ两个元素的变异系数在５０％以上，Ａｓ和Ｐｂ含量的变异系数在３０％～４０％之间，只有ｃｄ含量的变异系数小于３０％，表明了在不同地点
异系数反映了总体样本中各采样点的平均变异程度，该区域Ｈｇ的变异系数最大，达到５３．９６３％，而Ｃｄ的变异系数最小为２５．２５６％，平均变异程度由大到小的
土壤通报第３９豢
的Ｈｇ和Ｃｒ含量有较大的差异，各采样点Ｃｄ含量分布比较集中。
４．２郑州市郊区土壤重金属污染指数值
域５４个样点表层土壤五种重金属的单因子污染指数值和综合污染指数，分析结果见表４。
研究区土壤重金属单因子污染指数值由大至ｔｌ／ｌ，的顺序为：Ｃｒ４．６２、Ｐｂｌ．２３、Ｃｄ０．９４、ＨｇＯ．９１、Ａｓ０．４５；从
以相关元素背景值为评价参照标准，计算研究区
表４郑州市郊区土壤重金属污染指数统计分析
Ｔａｂｌｅ４
ＤｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｎＳｕｂｕｒｂｏｆ
ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙ
土壤样品中不同重金属单因子指数值变异系数规律与重金属含量规律基本相同；在来自全部５４个样点的土壤表层样品中，各重金属超过国家土壤二级污染标准分别为Ｃｄ５３．７０％、Ｈ９２９．６３％、Ｐｂ７０．３７％、Ａｓｌ．８５％、Ｃｒｌ００％；综合污染指数最小值为１．６６，最大值达８．６７，
平均为３．４７，变异系数达５０．６７％，说明研究区域样点
重金属综合污染指数值的平均变异程度较大。
从以上结果可以看出Ｃｒ为重度污染，为主要污染
因子，具有明显外源污染的现象，研究区６４．８％的样
品中含量超过背景值的３倍，其中３３．３％的样品超过
图２±壤重金属污染指数空间分布图
Ｆｉｇ．２
Ｓｐ８ｔｉ８ｌ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ｏｆｈｅａｖｙ
ｍｅｔａｌ
ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｎＳｕｂｕｒｂ
ｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙ
５期李玲等：郑州市郊区土壤重金属污染评价分析
背景值的５倍，最高单因子污染指数达１１．９２；其次为Ｐｂ，单因子指数值超过１的样本数占到７０．３７％，多为
轻度污染；Ｃｄ和№单因子指数值大多都在１左右，
一般处于背景值以下，或者是轻度污染水平，土壤仍处于尚清洁状态；Ａｓ的单项污染指数平均水平来说最小，超过ｌ的样点只有１个，仅占样本数的１．８５％，其余均在１以下远低于背景值，可以看出Ａｓ可能存在点源污染，污染等级处于安全，土壤为清洁状态。
尽管大多数重金属没有达到污染水平，但是因为ｃｒ的极高贡献率使得综合污染指数值达到很高的污染水平，可以看出所有样点污染综合指数均超过ｌ，说明各样点均有不同程度的污染，从综合污染指数统计看出轻污染的占样点数的２０．４％，中度污染的为３３．３％，严重污染的为４６．３％，严重污染的将近占总数的一半。
４．３郑州市郊区土壤重金属污染的空间分布
克里格插值法【８ｌ是对区域变量进行无偏最佳估值的一种可靠方法，采用软件ＡｒｃＧＩＳ中普通克里格方法
（ＯｒｄｉｎａｒｙＫｒｉｇｉｎｇ），对研究区域土壤重金属单因子指数
值和内梅罗综合指数进行捅值，并按照污染评价指数
等级进行重新分类，结果如图２所示。
由图可以看出，郑州市土壤中Ｃｄ在西部已经超出警戒线范围，有向北发展的趋势，但整体上尚没有引起明显的危害。Ｈｇ在郑州市北郊超出背景值的二级标准，达轻污染，部分甚至达到中度污染，Ｈｇ污染最为严重的是惠济区的老鸦陈村，已有很多研究［９－１２】表明此地Ｈｇ污染较为严重，其来源主要有污水灌溉和喷洒农药。Ｐｂ的污染比较普遍，属于轻度污染，是另一潜在的污染源，尤其是老鸦陈及毛庄附近的Ｐｂ污染最为
严重，但Ｐｂ在土壤中和植物体中迁移性较差，在土壤
中易被固定；全区Ａｓ的指数值除靠近城市的１个样
点超出ｌ以外，其余均在ｌ以下，远低于背景值，Ａｓ可
能存在点源污染，即由于城市附近某些工厂的排放的“三废”，致使土壤中近郊Ａｓ的含量有所提高。Ｃｒ单因子指数绝大部分地区都高于３，属于重度污染，ｃｒ来源主要为工业废水，管城区姚庄附近Ｃｒ含量最高，也是因为附近工厂较多，而且Ｃｒ在土壤中主要以Ｃ，形态存在，土壤胶体对Ｃｐ有强烈的吸附作用，较快地被吸附固定积累在表层，很少向下移动，因而造成土壤Ｃｒ含量增加的主要原因。
同样由于Ｃｒ的单因子指数极高贡献率和铅的单因子指数较高贡献率，使得全区综合污染指数均超出背景值，达到轻污染以上的程度，即全区的西南部处于中度污染，其它大部分处于重度污染，严重污染的
将近占全区面积的一半。
５结论
（１）研究区域内表层土壤中各种重金属均有超过背景值现象，单因子污染指数由大到小为：ｃｒ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｓ；其中ｃｒ含量远远高于背景值，Ｐｂ单因子污染指数多数在１和２之间，其它重金属单因子污染指数多小于ｌ。
（２）研究区域内表层土壤平均内梅罗综合污染指数达３．４７，主要因为Ｃｒ的单因子污染指数较高，产生极高贡献率，使得综合污染指数值达到很高的污染水平。
（３）各重金属单因子污染指数和综合污染指数在郑
州市郊区的分布特点各不相同：其中Ｃｒ为主要污染因
子，全区绝大部分处于重度污染程度，具有明显外源污染的现象；Ｐｂ是另一潜在的污染源，全区绝大部分处于轻污染程度；其它重金属单因子污染指数处于警
戒线等级，Ｃｄ在郑州市西部为轻污染，№在北郊为轻
污染，Ａｓ为极少的点源污染。
研究表明，随着城市化的迅速推进，工业垃圾和
生活垃圾１３益俱增，带来的环境污染是多面的，我们必须从各个方面加以严格控制，才能够得以彻底解决土壤重金属污染问题。参考文献：
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１１６８
土壤通报
第３９卷
ＳｏｉｌＨｅａｖｙ
Ｍｅｔａｌｓ
Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｉｎｔｈｅＳｕｂｕｒｂｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕ
Ｃｉｔｙ
ＬＩ
（１．Ｒｅｓｏｕｒｃｅ
Ｌｉｎｇｌａ，ＷＵＫｅ—ｎｉｎｇｚ，ＺＨＡＮＧＬｅｉＩ，ＬＯＱｉａｏ—ｌｉｎ９１
ｏｆＬａｎｄ
Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ
ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
ａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
Ｃｏｌｌｅｇｅ，
Ｃｈｉｎａ
ｏｆ
Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｏ＇ｉｎｇ
１０００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｎ
ｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅ
ｓｕｂｕｒｂｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕｃｉｔｙ．ＴｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓＣｄ，Ｈｇ，Ｐｂ，ＡｓａｎｄＣｒｉｎｔｈｅｔｏｐｓｏｉｌｓｗｅｒｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ｑｕａｌｉｔｙ
ｏｎ
ｔｈｅｂａｓｅｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅｃｒｉｔｅｒｉａｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅ
ｆａｃｔｏｒｉｎｄｅｘａｎｄＮｅｍｅｒｏｗｍｕｌｔｉ—ｆａｃｔｏｒｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｅｒｍｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｗｉｔｈｔｈｅＫｒｉｇｉｎｇｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ（Ｃｒ
ａｎｄ
Ｐｂ）ｉｎｔｈｅｓｏｉｌｅｘｃｅｅｄｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ
Ｖ
ｓｌｕｅｓ，ｉｎｗｈｉｃｈ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＣｒｗａｓ
ａ
ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔＣｒｍｉｇｈｔｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ
ａｓ
ｄｏｍｉｎａｎｔｅｌｅｍｅｎｔｃａｕｓｉｎｇｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌ
ｎｏｔ
ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ；Ｐｂｗａｓｉｎｓｌｉｇｈｔｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄ，ｗｈｉｌｅｏｔｈｅｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗｅｒｅ
ｉｎｐｏｌｌｕｔｅｄｓｔａｔｅｓ；ａｎｄ
ｔｈｅ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆａｌＩｓａｍｐｌｅｈａｖｅｅｘｃｅｅｄ１．ｂｅｉｎｇｉｎｐｏｌｌｕｔｅｄｇｒａｄｅｓ；Ｒｅｇｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｉｎｄｅｘｏｆ
ｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｗｅｒｅｖｅｒｙｎｏｔａｂｌｅ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ
ｉｎ
ｓｕｂｕｒｂｓｏｉｌ；Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙ