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摘 要：为给追踪研究淮南市山南新区土壤城市化后重金属镍含量的变化提供基础数据，对该区进行了布点，采集了不同深度的土壤样品，使用盐酸、硝酸、氢氟酸及高氯酸对土壤样品进行消解，用火焰原子吸收法对土壤中重金属镍的含量进行了检测。在对检测结果进行统计分析的基础上，采用多种方法对淮南市山南新区土壤中的镍进行了环境质量评价。
关键词：土壤；镍；含量；分布特征；评价
中图分类号：X53文献标识码：A 文章编号：1672-1098(2011)01-0021-04
Distribution Characteristic and Assessment of Nickel Contents in Soil in Newly-developed Shannan District of Huainan City
FANG Wen-yan1, HU Yun-hu1, NIU Si-ping2, GUAN Yong2
(Department of Chemisty and Chemical Engineering, Huainan Normal University, Huainan Anhui 232001, China; 2. School of Earth Science and Environmental Engineering, Anhui University of Science and Technology, HuainanAnhui232001, china)
Abstract: In order to provide basic data for tracing study of heavy metal nickel content change in soil after Urbanization of newly-developed Shannan District of Huaina City, the measuring points were set and a great deal of soil samples in different levels of newly-developed Shannan District of Huainan City were collected, which were decomposed by hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, and perchloric acid; and nickel content was determined by flame atomic absorption spectrometry. Based on statistical analysis of the determined data, the environmental quality of nickel in the newly-developed Shannan District of Huainan city was assessed byvarious methods.
Key words:soil；nickel；contents；distribution characteristics；assessment
镍是某些高等植物的必需营养元素，少量的镍对植物生长有刺激作用，但过量的镍会阻滞作物的生长发育，降低产量，并可被植物吸收，在可食部位积累，通过食物链进入人体中得以富集，危害人体健康［1］，因此土壤重金属镍污染日益受到人们的关注。淮南市山南新区原是农业生产基地，2006年已全面启动了城市化建设。目前还没有人对淮南市山南新区土壤中重金属的含量水平做过全面细致的研究。为了掌握淮南市山南新区土壤中重金属的含量水平，为追踪研究该区域城市化后土壤重金属含量的变化提供基础数据，调查了淮南市山南新区土壤中镍的含量水平并对其进行了环境质量评价。
1 材料与方法
1） 采样点的布设。采用网格布点的方法，将监测区域分成面积相等的若干部分(网格划分)，网格距为1 000 m，每网格节点布设一采样点，个别采样点因地表水系阻碍而进
行局部调整，共布设113个采样点(见图1～图2)。
图1 采样网格及采样点分布图
图2 局部采样网格及采样点示意图
2） 样品的采集处理及检测。每个样点分三层采集， 离地面的深度分别为0～20 cm、 40～60 cm、80～100 cm，每层土样取重约1 kg；按照文献［2］的要求，对样品进行风干、粗磨、细磨、分装；用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸全分解的方法，用火焰原子吸收分光光度法测定土壤中镍的含量［3］。
2 结果与分析
2.1 各层土壤中镍含量及含量频数分布
1） 0～20 cm土壤。 此层土壤中总镍的含量一般为5～500 mg／kg［4］。 山南新区表层土壤镍平均含量为28.98 mg／kg， 标准差为13.22 mg／kg， 113个样品中最大含量为56.83 mg／kg， 出现地点为SN036。 其中有81.42％的样品的测量值低于40 mg／kg(一级质量标准值［5］)， 含量在20～ 40 mg／kg之间的频数最高。从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的，只是东部部分点含量较低(见图3～图4)。
点号
图3 0～20 cm镍的含量分布图
w/(mg•kg-1)
图4 0～20 cm镍的分布频数图
2） 40～60 cm土壤。此层土壤中镍的平均含量为29.34 mg／kg，标准差为13.22 mg／kg，113个样品中最大含量为61.10 mg／kg，出现地点的地理位置与0～20cm土壤相同。其中有76.11％的样品的测量值低于40 mg／kg，含量在10～50 mg／kg之间的占85.84％，从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的(见图5～图6)。
点号
图5 40～60 cm镍的含量分布图
w/(mg•kg-1)
图6 40～60 cm镍的分布频数图
3） 80～100 cm土壤。该层土壤中镍的平均含量为30.12 mg／kg，标准差为16.87 mg／kg，102个样品中最大含量为77.10 mg／kg，比0～20 cm土壤的最高值高20.27 mg／kg，比40～60 cm土壤的最高值高15 mg／kg。出现地点为SN038。有63.73％的样品的测量值低于40 mg／kg，含量在10～50 mg／kg之间的频率为84.31％，含量介于40～50 mg／kg之间的频数最大。从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的(见图7～图8)。
点号
图7 80～100 cm镍的分布频数图
w/(mg•kg-1)
图8 80～100 cm镍的分布频数图
2.2 环境质量评价
土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小污染轻，指数大污染则重。土壤由于地区背景差异较大，用土壤污染累积指数更能反映土壤的人为污染程度。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。
1） 污染指数的评价。土壤污染物质量标准采用国家土壤二级标准［5］，污染物背景值采用国家背景值［6］。
土壤单项污染指数=土壤污染物实测值／土壤污染物质量标准
土壤污染累积指数=土壤污染物实测值／污染物背景值
0～20 cm层的单项污染指数为0.58；40～60 cm层的单项污染指数为0.59；80～100 cm层的单项污染指数为0.67，0～20 cm和40～60 cm层比80～100 cm层的污染轻。
0～20 cm和40～60 cm层的土壤污染累积指数分别为0.91和0.92，两者差别并不明显，而80～100 cm层的土壤污染累积指数则略高，为1.04。
2）超标倍数和超标率的评价。超标倍数和超标率计算公式如下：
土壤污染超标倍数=土壤某污染物实测值-某污染物质量标准某污染物质量标准
土壤污染样本超标率(％)=(土壤样本超标总数／监测样本总数)×100％
0～20 cm、40～60 cm和80～100 cm各层镍的平均值低于土壤质量标准的二级标准。
三个深度超标率以40～60 cm最小为7.08％，0～20 cm和80～100 cm超标率分别为8.85％、7.96％。
3） 以背景值及标准偏差评价。0～20 cm、40～60 cm和80～100 cm各层镍的平均值分别为29、29.3、30.1，全国背景值(平均)为26.9，95％置信度范围值为7.7～71.0，由此可见各层镍的含量均正常。
3 结论
不同深度的土壤中镍的含量不同，受重金属镍的污染程度也不同的。0～20 cm土壤镍的平均值为28.98 mg／kg，超标率为8.85％，单项污染指数为0.58，污染累积指数为0.91；40～60 cm土壤镍的平均值为29.34％，超标率为7.08％，单项污染指数为0.59，污染累积指数为0.92；80～100 cm土壤镍的平均值为30.12％，超标率为7.96％，单项污染指数为0.67，污染累积指数为1.04；以超标倍数评价，各层镍均不超标；以背景值及标准偏差评价，不同深度的土壤中镍的含量均正常。
参考文献：
［1］ 王金生，万洪富.雷州半岛农业土壤与作物镍含量及其潜在健康危险［J］.农业环境科学学报，2007，26(4)：1 411-1 416.
［2］ 国家环境保护总局.HJ／T 166—2004 土壤环境监测技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2004.
［3］ 国家环境保护总局，国家技术监督局.GB／T17139—1997 土壤质量总镍的测定火焰原子吸收分光光度法［S］.北京：中国标准出版社，1997.
［4］ 方晓航，仇荣亮.有机螯合剂在镍污染土壤植物修复中的研究进展［J］. 环境污染治理技术与设备，2002，3(10)：1-5.
［5］ 国家环境保护总局，国家技术监督局.GB15618—1995 土壤环境质量标准［S］.北京：中国标准出版社，1995
［6］ 何明清.土壤与固体废物监测技术问答［M］.北京：化学工业出版社，2006：15-16.
(责任编辑：李 丽，范 君)
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：土壤；镍；含量；分布特征；评价
中图分类号：X53文献标识码：A 文章编号：1672-1098(2011)01-0021-04
Distribution Characteristic and Assessment of Nickel Contents in Soil in Newly-developed Shannan District of Huainan City
FANG Wen-yan1, HU Yun-hu1, NIU Si-ping2, GUAN Yong2
(Department of Chemisty and Chemical Engineering, Huainan Normal University, Huainan Anhui 232001, China; 2. School of Earth Science and Environmental Engineering, Anhui University of Science and Technology, HuainanAnhui232001, china)
Abstract: In order to provide basic data for tracing study of heavy metal nickel content change in soil after Urbanization of newly-developed Shannan District of Huaina City, the measuring points were set and a great deal of soil samples in different levels of newly-developed Shannan District of Huainan City were collected, which were decomposed by hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, and perchloric acid; and nickel content was determined by flame atomic absorption spectrometry. Based on statistical analysis of the determined data, the environmental quality of nickel in the newly-developed Shannan District of Huainan city was assessed byvarious methods.
Key words:soil；nickel；contents；distribution characteristics；assessment
镍是某些高等植物的必需营养元素，少量的镍对植物生长有刺激作用，但过量的镍会阻滞作物的生长发育，降低产量，并可被植物吸收，在可食部位积累，通过食物链进入人体中得以富集，危害人体健康［1］，因此土壤重金属镍污染日益受到人们的关注。淮南市山南新区原是农业生产基地，2006年已全面启动了城市化建设。目前还没有人对淮南市山南新区土壤中重金属的含量水平做过全面细致的研究。为了掌握淮南市山南新区土壤中重金属的含量水平，为追踪研究该区域城市化后土壤重金属含量的变化提供基础数据，调查了淮南市山南新区土壤中镍的含量水平并对其进行了环境质量评价。
1 材料与方法
1） 采样点的布设。采用网格布点的方法，将监测区域分成面积相等的若干部分(网格划分)，网格距为1 000 m，每网格节点布设一采样点，个别采样点因地表水系阻碍而进
行局部调整，共布设113个采样点(见图1～图2)。
图1 采样网格及采样点分布图
图2 局部采样网格及采样点示意图
2） 样品的采集处理及检测。每个样点分三层采集， 离地面的深度分别为0～20 cm、 40～60 cm、80～100 cm，每层土样取重约1 kg；按照文献［2］的要求，对样品进行风干、粗磨、细磨、分装；用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸全分解的方法，用火焰原子吸收分光光度法测定土壤中镍的含量［3］。
2 结果与分析
2.1 各层土壤中镍含量及含量频数分布
1） 0～20 cm土壤。 此层土壤中总镍的含量一般为5～500 mg／kg［4］。 山南新区表层土壤镍平均含量为28.98 mg／kg， 标准差为13.22 mg／kg， 113个样品中最大含量为56.83 mg／kg， 出现地点为SN036。 其中有81.42％的样品的测量值低于40 mg／kg(一级质量标准值［5］)， 含量在20～ 40 mg／kg之间的频数最高。从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的，只是东部部分点含量较低(见图3～图4)。
点号
图3 0～20 cm镍的含量分布图
w/(mg•kg-1)
图4 0～20 cm镍的分布频数图
2） 40～60 cm土壤。此层土壤中镍的平均含量为29.34 mg／kg，标准差为13.22 mg／kg，113个样品中最大含量为61.10 mg／kg，出现地点的地理位置与0～20cm土壤相同。其中有76.11％的样品的测量值低于40 mg／kg，含量在10～50 mg／kg之间的占85.84％，从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的(见图5～图6)。
点号
图5 40～60 cm镍的含量分布图
w/(mg•kg-1)
图6 40～60 cm镍的分布频数图
3） 80～100 cm土壤。该层土壤中镍的平均含量为30.12 mg／kg，标准差为16.87 mg／kg，102个样品中最大含量为77.10 mg／kg，比0～20 cm土壤的最高值高20.27 mg／kg，比40～60 cm土壤的最高值高15 mg／kg。出现地点为SN038。有63.73％的样品的测量值低于40 mg／kg，含量在10～50 mg／kg之间的频率为84.31％，含量介于40～50 mg／kg之间的频数最大。从空间上看，镍的分布也是相对比较均匀的(见图7～图8)。
点号
图7 80～100 cm镍的分布频数图
w/(mg•kg-1)
图8 80～100 cm镍的分布频数图
2.2 环境质量评价
土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小污染轻，指数大污染则重。土壤由于地区背景差异较大，用土壤污染累积指数更能反映土壤的人为污染程度。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。
1） 污染指数的评价。土壤污染物质量标准采用国家土壤二级标准［5］，污染物背景值采用国家背景值［6］。
土壤单项污染指数=土壤污染物实测值／土壤污染物质量标准
土壤污染累积指数=土壤污染物实测值／污染物背景值
0～20 cm层的单项污染指数为0.58；40～60 cm层的单项污染指数为0.59；80～100 cm层的单项污染指数为0.67，0～20 cm和40～60 cm层比80～100 cm层的污染轻。
0～20 cm和40～60 cm层的土壤污染累积指数分别为0.91和0.92，两者差别并不明显，而80～100 cm层的土壤污染累积指数则略高，为1.04。
2）超标倍数和超标率的评价。超标倍数和超标率计算公式如下：
土壤污染超标倍数=土壤某污染物实测值-某污染物质量标准某污染物质量标准
土壤污染样本超标率(％)=(土壤样本超标总数／监测样本总数)×100％
0～20 cm、40～60 cm和80～100 cm各层镍的平均值低于土壤质量标准的二级标准。
三个深度超标率以40～60 cm最小为7.08％，0～20 cm和80～100 cm超标率分别为8.85％、7.96％。
3） 以背景值及标准偏差评价。0～20 cm、40～60 cm和80～100 cm各层镍的平均值分别为29、29.3、30.1，全国背景值(平均)为26.9，95％置信度范围值为7.7～71.0，由此可见各层镍的含量均正常。
3 结论
不同深度的土壤中镍的含量不同，受重金属镍的污染程度也不同的。0～20 cm土壤镍的平均值为28.98 mg／kg，超标率为8.85％，单项污染指数为0.58，污染累积指数为0.91；40～60 cm土壤镍的平均值为29.34％，超标率为7.08％，单项污染指数为0.59，污染累积指数为0.92；80～100 cm土壤镍的平均值为30.12％，超标率为7.96％，单项污染指数为0.67，污染累积指数为1.04；以超标倍数评价，各层镍均不超标；以背景值及标准偏差评价，不同深度的土壤中镍的含量均正常。
参考文献：
［1］ 王金生，万洪富.雷州半岛农业土壤与作物镍含量及其潜在健康危险［J］.农业环境科学学报，2007，26(4)：1 411-1 416.
［2］ 国家环境保护总局.HJ／T 166—2004 土壤环境监测技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2004.
［3］ 国家环境保护总局，国家技术监督局.GB／T17139—1997 土壤质量总镍的测定火焰原子吸收分光光度法［S］.北京：中国标准出版社，1997.
［4］ 方晓航，仇荣亮.有机螯合剂在镍污染土壤植物修复中的研究进展［J］. 环境污染治理技术与设备，2002，3(10)：1-5.
［5］ 国家环境保护总局，国家技术监督局.GB15618—1995 土壤环境质量标准［S］.北京：中国标准出版社，1995
［6］ 何明清.土壤与固体废物监测技术问答［M］.北京：化学工业出版社，2006：15-16.
(责任编辑：李 丽，范 君)
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文