新乡市典型工业区土壤重金属污染特征研究及治理

摘要

本论文首先以室外采样及室内化学分析的方法，研究了新乡市环宇大道工业区周边土壤Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr6种重金属污染特征和风险评价，并应用Tessier五步连续萃取的方法对土壤中超标的Cd，Ni和Zn进行形态分析。结果表明：(1)土壤中Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr的平均含量分别是63.08 mgkg-1、176.85 mgkg-1、307.2 mgkg-1、485.6 mg kg-1，38.7 mg kg-1和47.9 mg kg-1，Pb、Cu、Cr平均含量达标，Cd、Ni、Zn平均含量均超标，分别是国家土壤环境质量二级标准的176.85、5.12、1.62倍。(2)Ni和Zn主要以铁锰氧化物结合态和残渣态存在，Cd主要以铁锰氧化物结合态存在，其次为碳酸盐结合态，3种重金属的迁移能力依次为：Cd>Zn>Ni。(3)每种重金属都存在不同程度的潜在生态风险，Cd的潜在生态风险最大并构成了很强的危害。
　　其次，在对环宇工业区周边农田土壤和小麦子实中重金属含量进行采样分析，并对土壤酶活性进行测定的基础上，分析土壤中重金属含量和小麦子实中重金属含量、土壤酶活性之间的相关性，并对土壤的污染状况进行评价。结果表明：(1)土壤中Zn和Cd的含量超标，平均含量分别为638.54 mg kg-1和19.45 mg kg-1，是国家土壤环境质量二级标准的2.13和31.83倍。小麦中Ni、Cd、Cr的含量超出了卫生标准，土壤中Ni和Cd的吸收能力较强。相关性分析表明，小麦中重金属含量和土壤中重金属含量显著性相关。(2)土壤中重金属对酶活性表现抑制作用，相关分析表明：脲酶和土壤中Zn的含量呈极显著负相关，蔗糖酶和过氧化氢酶与土壤中Ni极显著负相关。(3)从单因子污染评价、综合污染指数法和潜在生态风险评价来看，Cd是主要的污染因子，同时污染级别很高。
　　然后，以新乡市典型新兴工业区的土壤为研究对象，用原子吸收分光光度计测定土壤中重金属Pb、Ni、Zn、Cr、Cu的全量，并采用地累积指数法和潜在危害生态指数法对工业区土壤进行生态风险评价。结果表明：以河南省土壤背景值为标准，该工业区土壤中Ni和Zn的含量超出了背景值，分别为背景值的1.43和3.07倍，评价结果表明研究区土壤存在一定程度的生态风险。
　　通过上述研究，采用露天盆栽试验研究豫北地区常见的三种花卉植物(蓖麻，万寿菊，花坪草)在不同Cd处理浓度下的生长反应和累积能力。结果表明：在浓度为10、20、50、100、200mg·kg-1Cd处理60天后，蓖麻和万寿菊没有表现出明显的中毒现象，能够较好的生长。花坪草在处理浓度为200mg·kg-1时出现叶片黄化等症状。随着处理浓度的增加，植物累积Cd含量也逐渐增加，随着处理浓度的增加土壤中Cd的富集系数降低，对重金属Cd的累积能力大小为蓖麻>万寿菊>花坪草。同时根部累积量明显大于地上部，这可能由于植株的根系比较发达，蓖麻根部最大积累量为1046.78mg·kg-1，万寿菊根部最大积累量为189.7mg·kg-1。蓖麻和万寿菊对修复Cd污染的土壤有一定得潜力。