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摘 要：以宿州市环城河两侧土壤为研究对象，考虑到环城河两侧环境的不同，在河流两岸各布置18个采样点，共36个采样点，分析Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As共8种重金属元素的含量及空间分布特征。结果表明：Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As平均含量分别为34.27、27.32、66.07、5.73、30.18、51.99、0.34、16.81mg/kg，其中Cd和Hg超出国家土壤环境质量一级标准，Cu超过了宿州土壤背景值，除Zn外，其余元素均超过安徽省土壤背景值;从河流沿岸土壤重金属含量空间分布特征来看，Cu、Cd、Ni、Cr、Hg这5种重金属元素含量为北侧高、南侧低，Pb、Zn、As这3种重金属元素含量则为北侧低、南侧高，表明重金属含量分布与环境绿化间存在一定关联。
关键词：重金属;含量;空间分布;环境质量评价;宿州市
中图分类号 X833;X825 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0143-03
Heavy Metal Content and Spatial Distribution of Soil on Both Sides of Ring River in Suzhou City
XIN Xuehua et al.
（School of Resources and Civil Engineering， Suzhou University， Suzhou 234000， China）
Abstract： In order to grasp the content and spatial distribution characteristics of heavy metals in the soil on both sides of the urban river， 18 sampling points were set up on both sides of the river， and 36 sampling points in total， considering the different environments on both sides of the river. The average contents of Cu， Pb， Zn， Cd， Ni， Cr， Hg and As were 34.27， 27.32， 66.07， 5.73， 30.18， 51.99， 0.34， 16.81mg/kg， Respectively， the average contents of Cd and Hg of 8 heavy metals exceeded the national first-level standard of soil environmental quality， Cu exceeded the soil background value in Suzhou， and all the other elements exceeded the soil background value in Anhui Province except Zn. According to the spatial distribution characteristics of heavy metal contents in the soil along the river， Cu， Cd， Ni， Cr and Hg contents were high in the north and low in the south. The contents of Pb， Zn and As were low in the north and high in the south. There was a certain relationship between the distribution of heavy metal content and the environmental greening.
Key words： Heavy metals; Content; The spatial distribution; Environmental quality assessment; Suzhou City
隨着工农业的发展，“三废”的排放、矿产的开发和利用、污水灌溉以及农药、除草剂及化肥的使用不仅严重污染着土地和水流，而且随着河流的流淌及受河流两岸地形和地势的影响，一些重金属含量更有着不同的空间分布特征。由于各种工业废水和固体废弃物的渗出液直接排入水体，致使重金属含量越来越高。过量重金属会直接或间接通过食物或地下水危害人类健康，造成严重的致癌或致畸后果。重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒[1]。环境污染对人类的危害已经成为全球关注的焦点问题之一，而重金属污染则由于其危害的严重性及作用时间长更是引起了人们的普遍关注。随着时间的推移，目前人们关注的不仅仅是单纯解决陆地重金属问题和河流重金属污染问题，河流两岸的绿化建设和水土流失的控制对于靠近河流的作物生长也有着非凡的意义[2]。
宿州市埇桥区环城河主干流属于淮河流域典型的高度人工控制的平原河流，河道内水量较少且流动性差，水体自净能力较弱。河流流经区域包括城区及农业生产区，大量的工业、生活污水和农业活动产生的养殖污水、秸秆、垃圾等会对河流水质造成严重的影响。该区为宿州市经济中心，若土壤被重金属污染，势必会对市区绿化、居民生活质量造成不良影响[3]。因此，对该区的土壤质量进行评价尤为必要。虽然近年来对城市土壤重金属的研究报道较多，但重点分析城市功能区土壤重金属污染的较少。本研究借助全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等技术，分析了城市功能区土壤重金属的含量，并对研究范围内土壤重金属污染进行客观评价。 1 材料与方法
1.1 研究区概况 宿州市位于安徽省最北部，与苏、鲁、豫多个省份接壤，不仅是淮海经济协作区的一个核心城市，在安徽省内也是一个距离出海口最近的城市，交通可通京沪高铁，省道、国道在此汇聚。
1.2 研究方法
1.2.1 采样点布置 本次共布置36个采样点，均布置在宿州市区环城河干流两侧。点位1～18位于河流北侧沿岸路线，点位19～36位于河流南侧沿岸路线。2段采样点较均匀地散布于沿河两侧，相邻2个采样点间隔约为500m，关于河流呈对称分布。36个采样点的分布涵盖了工程建筑区、经济开发区、城市居民区、公园、学校区、商贸区等可能造成土壤污染的区域（图1）。
1.2.2 样品处理与测试 对所采样品先进行烘干处理，去除可见杂质后保留样品1kg，研磨粉碎，过200目尼龙筛筛除细小杂质，筛过的土样装入密封袋，贴上序号标签，采取四分法取500g作为测试样品。每次处理样品前，尼龙筛和研钵均要清洗干净，所用磨具用酒精擦拭清洗，以保证样品不被污染。将测试土样缓慢倒入压片模具后加入硼酸，再将模具放入液压机中对样品进行压制。摇动液压机手柄直至刻度表的内圈数字达到10Ma以上后静置1min左右，以免定性不完全。取样片时手不要触碰到样品土样一面。1个样品压片完成后要及时用酒精清洗模具。使用RXF荧光光谱仪测量土壤重金属含量（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As），测试速度快、综合效率高。
2 结果与分析
2.1 土壤重金属含量 由表1可知，各重金属元素含量平均值由大到小依次是Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd>Hg，平均值分别为66.07、51.99、34.27、30.18、27.32、16.81、5.73、0.34mg/kg。除Cd、Hg是国家质量一级标准28.65倍、2.27倍外，其他元素含量均未超过国家质量一级标准，说明Cd元素在该区有很大程度上的污染累积;Cu元素含量是宿州土壤标准的1.14倍，其他元素含量均在宿州土壤背景值以下。变异系数反映了数据的离散程度。由表1可知，Cu、Ni、Hg、As、Zn为中等变异，变异系数分别为33%、22%、22%、23%、31%;Pb、Cr为低等变异，变异系数为11%、15%;Cd的变异系数最高，达到了46%，为高等变异。变异系数大，分布不均匀，表明该元素受人类活动的干扰明显。
2.2 土壤重金属空间分布特征 运用Coreldraw软件得到环城河流两侧重金属空间分布特征。由图2可知，Cu、Cd、Ni、Cr、Hg这5种重金属元素含量为北侧高、南侧低，Pb、Zn、As这3种重金属元素则为北侧低、南侧高。由图2a可知，北侧的Cu元素含量较南侧相对更高。Cu元素含量在宿州市埇桥区汽车维修中心最高，为56.36mg/kg，这是由于维修中心的修理废水处理不善使铜在土壤中积累并长期保留。Cu的污染源主要是对金属的大量使用，如工程修建所产生的烟尘是大气中Cu污染的一个主要来源，经风吹及沉降使得Cu在土壤和作物中积累。Cu是生命所必需的1种微量元素，但过量的Cu对人体和植物都会产生伤害。由圖2b可知，北岸的Pb元素含量较南岸相对更低。Pb元素在商场路和沱河路交汇处向下100m处、韩池子路和沱河路交汇处及大桥下广场处附近富集程度较高，平均含量为28.84mg/kg。这是由于该区域车流频繁密集，尾气排放量大，而汽车租赁有限公司、主题公园等地富集程度较低。环城河北岸靠近湿地公园，植被覆盖程度高，自然净化功能强，而南岸靠近道路交通建设地区，车流量较大。汽车尾气中含有大量的Pb元素，汽车刹车时会与路面发生摩擦，所产生的重金属颗粒物会自然沉降到周围土壤中造成Pb污染[5]。由图2c可知，北岸的Zn元素含量较南岸相对更低。Zn元素在爱达汽车维修中心、商场路和沱河路交汇处向下100m处富集程度较高，平均含量超过了140mg/kg。这是由于该区域车流密集，机动车的磨损以及机械磨损较为频繁。Zn常用于橡胶的制作，通过提升其抗氧化能力来达到延长橡胶制品使用寿命的目的。车辆行驶过程中轮胎的损耗和机油的受热磨损是锌污染的主要来源[4]。由图2d可知，北岸的Cd元素含量较南岸相对更高。Cd元素主要富集在商场路和沱河路交汇处向下100m处、韩池子路和沱河路交汇处，平均含量6.61mg/kg。这是由于部分汽车燃油燃烧不完全释放的汽车尾气通过大气沉降，直接影响交通路旁土壤的重金属浓度。总体来看，部分地区的重金属元素富集污染较重，说明环境绿化对河流两侧土壤的重金属含量具有很大影响，重金属含量和环境绿化程度紧密相关。因此，宿州市要始终以绿色可持续发展为主，不以损害环境为代价。
3 结论与讨论
研究结果表明，宿州市城区环城河两侧土壤，除Cd和Hg元素外，其他重金属元素含量均未超出土壤环境质量一级标准，但Cu元素含量超过了宿州土壤背景值，Zn元素含量未超过安徽省土壤背景值;从空间分布特征来看，Cu元素含量受生活污水及工业园的污染影响较大，Zn元素含量较高可能来自交通污染。河流南侧居住人口多于北侧，虽然人口活动密度较大，但由于合理排放生活污水以及有效分类处理活动场所垃圾，因此对河流污染情况并不显著。绿化环境较好的环城河北侧重金属含量普遍较低，说明重金属含量空间分布特征与环境绿化存在密切关系。总体来看，宿州市环城河两侧重金属污染情况较好，重金属主要富集在工业聚集区和一些未经绿化地带，主要受工业影响以及生活垃圾、汽车尾气、生活污水等;河岸南侧重金属含量较低，主要得益于工业少、绿化程度高、治理有效等。
参考文献
[1]何建国，王新富，马荣，等.皖北煤矿区农田土壤-小麦中重金属分布特征及健康风险评价[J].中国煤炭，2021，47（04）：81-88.
[2]胡永兴，宿虎，张斌，等.土壤重金属污染及其评价方法概述[J].江苏农业科学，2020，48（17）：33-39.
[3]梁豹，杨永坚，王先良，等.埇桥环境高风险区河流沿岸土壤重金属污染及生态风险评价[J].应用与环境生物学报，2016，22（02）：257-262.
[4]邵莉，肖化云，吴代赦，等.交通源重金属污染研究进展[J].地球与环境，2012，40（03）：445-459.
[5]刘临，金文兴，熊知行，等.汽车尾气对道路两侧土壤的铅污染及其危害[J].微量元素与健康研究，2005（06）：39.
（责编：徐世红）
关键词：重金属;含量;空间分布;环境质量评价;宿州市
中图分类号 X833;X825 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0143-03
Heavy Metal Content and Spatial Distribution of Soil on Both Sides of Ring River in Suzhou City
XIN Xuehua et al.
（School of Resources and Civil Engineering， Suzhou University， Suzhou 234000， China）
Abstract： In order to grasp the content and spatial distribution characteristics of heavy metals in the soil on both sides of the urban river， 18 sampling points were set up on both sides of the river， and 36 sampling points in total， considering the different environments on both sides of the river. The average contents of Cu， Pb， Zn， Cd， Ni， Cr， Hg and As were 34.27， 27.32， 66.07， 5.73， 30.18， 51.99， 0.34， 16.81mg/kg， Respectively， the average contents of Cd and Hg of 8 heavy metals exceeded the national first-level standard of soil environmental quality， Cu exceeded the soil background value in Suzhou， and all the other elements exceeded the soil background value in Anhui Province except Zn. According to the spatial distribution characteristics of heavy metal contents in the soil along the river， Cu， Cd， Ni， Cr and Hg contents were high in the north and low in the south. The contents of Pb， Zn and As were low in the north and high in the south. There was a certain relationship between the distribution of heavy metal content and the environmental greening.
Key words： Heavy metals; Content; The spatial distribution; Environmental quality assessment; Suzhou City
隨着工农业的发展，“三废”的排放、矿产的开发和利用、污水灌溉以及农药、除草剂及化肥的使用不仅严重污染着土地和水流，而且随着河流的流淌及受河流两岸地形和地势的影响，一些重金属含量更有着不同的空间分布特征。由于各种工业废水和固体废弃物的渗出液直接排入水体，致使重金属含量越来越高。过量重金属会直接或间接通过食物或地下水危害人类健康，造成严重的致癌或致畸后果。重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒[1]。环境污染对人类的危害已经成为全球关注的焦点问题之一，而重金属污染则由于其危害的严重性及作用时间长更是引起了人们的普遍关注。随着时间的推移，目前人们关注的不仅仅是单纯解决陆地重金属问题和河流重金属污染问题，河流两岸的绿化建设和水土流失的控制对于靠近河流的作物生长也有着非凡的意义[2]。
宿州市埇桥区环城河主干流属于淮河流域典型的高度人工控制的平原河流，河道内水量较少且流动性差，水体自净能力较弱。河流流经区域包括城区及农业生产区，大量的工业、生活污水和农业活动产生的养殖污水、秸秆、垃圾等会对河流水质造成严重的影响。该区为宿州市经济中心，若土壤被重金属污染，势必会对市区绿化、居民生活质量造成不良影响[3]。因此，对该区的土壤质量进行评价尤为必要。虽然近年来对城市土壤重金属的研究报道较多，但重点分析城市功能区土壤重金属污染的较少。本研究借助全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等技术，分析了城市功能区土壤重金属的含量，并对研究范围内土壤重金属污染进行客观评价。 1 材料与方法
1.1 研究区概况 宿州市位于安徽省最北部，与苏、鲁、豫多个省份接壤，不仅是淮海经济协作区的一个核心城市，在安徽省内也是一个距离出海口最近的城市，交通可通京沪高铁，省道、国道在此汇聚。
1.2 研究方法
1.2.1 采样点布置 本次共布置36个采样点，均布置在宿州市区环城河干流两侧。点位1～18位于河流北侧沿岸路线，点位19～36位于河流南侧沿岸路线。2段采样点较均匀地散布于沿河两侧，相邻2个采样点间隔约为500m，关于河流呈对称分布。36个采样点的分布涵盖了工程建筑区、经济开发区、城市居民区、公园、学校区、商贸区等可能造成土壤污染的区域（图1）。
1.2.2 样品处理与测试 对所采样品先进行烘干处理，去除可见杂质后保留样品1kg，研磨粉碎，过200目尼龙筛筛除细小杂质，筛过的土样装入密封袋，贴上序号标签，采取四分法取500g作为测试样品。每次处理样品前，尼龙筛和研钵均要清洗干净，所用磨具用酒精擦拭清洗，以保证样品不被污染。将测试土样缓慢倒入压片模具后加入硼酸，再将模具放入液压机中对样品进行压制。摇动液压机手柄直至刻度表的内圈数字达到10Ma以上后静置1min左右，以免定性不完全。取样片时手不要触碰到样品土样一面。1个样品压片完成后要及时用酒精清洗模具。使用RXF荧光光谱仪测量土壤重金属含量（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As），测试速度快、综合效率高。
2 结果与分析
2.1 土壤重金属含量 由表1可知，各重金属元素含量平均值由大到小依次是Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd>Hg，平均值分别为66.07、51.99、34.27、30.18、27.32、16.81、5.73、0.34mg/kg。除Cd、Hg是国家质量一级标准28.65倍、2.27倍外，其他元素含量均未超过国家质量一级标准，说明Cd元素在该区有很大程度上的污染累积;Cu元素含量是宿州土壤标准的1.14倍，其他元素含量均在宿州土壤背景值以下。变异系数反映了数据的离散程度。由表1可知，Cu、Ni、Hg、As、Zn为中等变异，变异系数分别为33%、22%、22%、23%、31%;Pb、Cr为低等变异，变异系数为11%、15%;Cd的变异系数最高，达到了46%，为高等变异。变异系数大，分布不均匀，表明该元素受人类活动的干扰明显。
2.2 土壤重金属空间分布特征 运用Coreldraw软件得到环城河流两侧重金属空间分布特征。由图2可知，Cu、Cd、Ni、Cr、Hg这5种重金属元素含量为北侧高、南侧低，Pb、Zn、As这3种重金属元素则为北侧低、南侧高。由图2a可知，北侧的Cu元素含量较南侧相对更高。Cu元素含量在宿州市埇桥区汽车维修中心最高，为56.36mg/kg，这是由于维修中心的修理废水处理不善使铜在土壤中积累并长期保留。Cu的污染源主要是对金属的大量使用，如工程修建所产生的烟尘是大气中Cu污染的一个主要来源，经风吹及沉降使得Cu在土壤和作物中积累。Cu是生命所必需的1种微量元素，但过量的Cu对人体和植物都会产生伤害。由圖2b可知，北岸的Pb元素含量较南岸相对更低。Pb元素在商场路和沱河路交汇处向下100m处、韩池子路和沱河路交汇处及大桥下广场处附近富集程度较高，平均含量为28.84mg/kg。这是由于该区域车流频繁密集，尾气排放量大，而汽车租赁有限公司、主题公园等地富集程度较低。环城河北岸靠近湿地公园，植被覆盖程度高，自然净化功能强，而南岸靠近道路交通建设地区，车流量较大。汽车尾气中含有大量的Pb元素，汽车刹车时会与路面发生摩擦，所产生的重金属颗粒物会自然沉降到周围土壤中造成Pb污染[5]。由图2c可知，北岸的Zn元素含量较南岸相对更低。Zn元素在爱达汽车维修中心、商场路和沱河路交汇处向下100m处富集程度较高，平均含量超过了140mg/kg。这是由于该区域车流密集，机动车的磨损以及机械磨损较为频繁。Zn常用于橡胶的制作，通过提升其抗氧化能力来达到延长橡胶制品使用寿命的目的。车辆行驶过程中轮胎的损耗和机油的受热磨损是锌污染的主要来源[4]。由图2d可知，北岸的Cd元素含量较南岸相对更高。Cd元素主要富集在商场路和沱河路交汇处向下100m处、韩池子路和沱河路交汇处，平均含量6.61mg/kg。这是由于部分汽车燃油燃烧不完全释放的汽车尾气通过大气沉降，直接影响交通路旁土壤的重金属浓度。总体来看，部分地区的重金属元素富集污染较重，说明环境绿化对河流两侧土壤的重金属含量具有很大影响，重金属含量和环境绿化程度紧密相关。因此，宿州市要始终以绿色可持续发展为主，不以损害环境为代价。
3 结论与讨论
研究结果表明，宿州市城区环城河两侧土壤，除Cd和Hg元素外，其他重金属元素含量均未超出土壤环境质量一级标准，但Cu元素含量超过了宿州土壤背景值，Zn元素含量未超过安徽省土壤背景值;从空间分布特征来看，Cu元素含量受生活污水及工业园的污染影响较大，Zn元素含量较高可能来自交通污染。河流南侧居住人口多于北侧，虽然人口活动密度较大，但由于合理排放生活污水以及有效分类处理活动场所垃圾，因此对河流污染情况并不显著。绿化环境较好的环城河北侧重金属含量普遍较低，说明重金属含量空间分布特征与环境绿化存在密切关系。总体来看，宿州市环城河两侧重金属污染情况较好，重金属主要富集在工业聚集区和一些未经绿化地带，主要受工业影响以及生活垃圾、汽车尾气、生活污水等;河岸南侧重金属含量较低，主要得益于工业少、绿化程度高、治理有效等。
参考文献
[1]何建国，王新富，马荣，等.皖北煤矿区农田土壤-小麦中重金属分布特征及健康风险评价[J].中国煤炭，2021，47（04）：81-88.
[2]胡永兴，宿虎，张斌，等.土壤重金属污染及其评价方法概述[J].江苏农业科学，2020，48（17）：33-39.
[3]梁豹，杨永坚，王先良，等.埇桥环境高风险区河流沿岸土壤重金属污染及生态风险评价[J].应用与环境生物学报，2016，22（02）：257-262.
[4]邵莉，肖化云，吴代赦，等.交通源重金属污染研究进展[J].地球与环境，2012，40（03）：445-459.
[5]刘临，金文兴，熊知行，等.汽车尾气对道路两侧土壤的铅污染及其危害[J].微量元素与健康研究，2005（06）：39.
（责编：徐世红）