68
论文集粹
土壤重金属潜在生态危害评价
摘要：本文首次以厦门市翔安区324国道两侧福建省农业保护区土壤重金属的分布、潜在生态危害、同源相关性为研究目标，采用（Agilent 7500型）ICP-MS 精确分析表层耕作土壤中重金属（Hg 、Cd 、As 、Cu 、Pb 、Ni 、Cr 、Zn ）含量，运用经典Lars Hakanson 潜在生态危害指数法，对厦门市翔安区土壤中重金属潜在生态危害性进行评价，并对土壤中重金属相关性进行了深一步研究，得出八种重金属潜在生态危害程度（危害指数）顺序为Cd （94.4）>Hg（54.3）>As（46.7）>Pb（10.5）>Cu（4.3）>Ni（3.1）>Cr（2.3）>Zn（1.9），重金属综合潜在生态危害指数（RI ）为216.8，属于潜在生态危害中等程度。
关键词：重金属潜在生态危害相关性
0引言
土壤重金属污染在一定时期内并不表现出对环境的危害性，但当其存储量超过土壤承受能力或限度，或当土壤环境条件变化时，其就可能被活化，从而导致严重的生态危害，因此被称为“化学定时炸弹”。因此研究城市土壤重金属污染特征, 评价其潜在的生态危害是十分必要的。
本文通过对翔安区土壤重金属空间分异性的研究，采用瑞典学者Hakanson [1]的潜在生态危害指数法对翔安区土壤重金属的潜在生态危害进行评价。应用潜在生态危害指数法将污染物与生物毒性、生态危害有机地结合, 兼有现时与潜在风险评价的研究层次[2，3]，并且考虑到不同重金属的毒性差异及环境对重金属污染的敏感程度, 能够更准确地表示重金属对生态环境的影响[4]。
根据《土壤元素的近代分析方法》和有关的国家标准[5-6]，对采集来的样品进行预处理，使其达到实验室分析的要求。样品消解采用“全分解”法。采用Agilent 7500电感耦合等离子体质谱（ICP-MS ）测定元素。索坤SK -2003型原子荧光光度计（AFS ），测定汞、砷元素。MARS 240/50微波消解仪（美国CEM 公司）、电热板（VIP-4000），土壤样品消解。现场采样采用GPS 精确定位。
2. 数据分析及评价方法
采用Hakanson 的潜在生态危害指数法, 潜在生
态危害指数涉及单项污染系数、重金属毒性响应系数以及潜在生态危害单项系数, 其公式为：
RI=ΣE i r ；E i r =Ti r ×C i r ；C i r =Ci 表面/C i n
式中:E i r 为潜在生态危害单项系数, T i r 为某一种金属的毒性响应系数采用Hakanson 制定的标准化重金属毒性系数为评价依据, 重金属毒性水平次序为Pb =Cu>Zn, 毒性系数为Pb 、Cu =5,
1. 样品的采集及测定1.1样品的采集
第一步是用几何网格法在1：24000的地形图上布点，采用的布点密度为500m ×500m 。野外定点以地形图为主，寻找有利于土壤特征发育的环境进行采样。野外定点时采用GPS 定位。共采集了50多份土壤样品，并现场测定了其基本的理化性质（pH 、氧化还原点位等）。
Zn =1。为单项污染系数, 为表层土壤重金属浓度实测值, 为参比值, 土壤参比值采用的是厦门市元
素背景值[6]。重金属单项污染系数分级标准参照文献。重金属污染生态危害系数和生态危害指数分级标准列于表1。
1.2样品的预处理
《资源节约与环保》2011年第一期
表1E i r 和RI
的分级标准
《资源节约与环保》2011年第一期
70
参考文献：
论文集粹
危害系数均较低。重金属的综合潜在生态危害指数为216.8，整体评价为潜在生态危害中等。
[1]Lars Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control, A sediment logical approach [J].Water Research, 1980,14:975-1001.
[2]陈静生, 王忠, 刘玉机。水体金属污染潜在危
害应用沉积学方法评价[J]。环境科学,1989,9(1):16-
25。
[3]陈静生, 周家义。中国水环境重金属研究[M]。北京：中国环境科学出版社,1992。168-170。
图1翔安土壤重金属含量相关系数
关性相比很好
[10]
[11]
，相关性趋势存在着一定的差异，如
[4]叶玉瑶，张虹鸥，谈树成。个旧城区土壤中重金属潜在生态危害评价[J]。热带地,2004,24(1)：14-17。
[5]郭平, 谢忠雷, 李军，周琳峰。长春市土壤重金
属污染特征及其潜在生态风险评价。地理科学，
Mn-Ni, Cu-As, Cu-Cd, Cd-As 等在土壤中相关性
。土壤中Hg 与其它元素的相关系数大于它
们在沉积物中的相关系数，这是河流受Hg 污染所致，外源污染物汞的排放，削弱了Hg 与其他元素之间的相关程度。土壤和沉积物中元素Mn 与其他元素的相关性发生了较明显的变化。土壤中Mn 与
2005，2（1）:108-112。
[6]兰天水, 林建, 陈建安等。公路旁土壤中重金
属污染分布及潜在生态危害的研究[J]。海峡预防医学杂志, 2003, 9(1):4-6。
Ni 呈现出显著的正相关关系；而在河流沉积物中Mn 与Ni 具有显著负相关性，这种截然相反的结果，可能是由沉积物与土壤的外部环境因子(pH、Eh) 差异而引起它们存在形态的差别，有待于进一
步研究。
[7]刘用清。福建省海岸带土壤环境背景值研究
及其应用[J]。海洋环境科学，1995，14（2）：68-73。
[8]胡振琪，戚家忠，司继涛。不同复垦时间的粉
煤灰充填复垦土壤重金属污染与评价。农业工程学报，2O03,19(2):214-218。
3.3厦门市翔安区土壤重金属污染评价及潜在的生
态危害
[9]GalleyF A, Lloyd O L ，Grass and surface soils as monitors of atmospheric metal pollution in central Scotland [J].Water, Air and Soil Pollution, 1985, 24:1-18.
[10]AdrianoD C. Trace element in the terrestrial environment [M].Heidelberg Springer-Verlag, 1986[11]Alloway B J. Heavy metal in soils [M].London:Blackie, 1990.
Adriano 和Alloway 指出，Pb, Cu, Zn 是评价城市土壤污染程度的理想指标。采用Hakanson 的潜
[10]
[11]
在生态危害指数法对土壤重金属污染进行了潜在生态风险研究. 结果表明：翔安区土壤受到Cd 的强污染和Hg ，As 的中等污染，其它重金属的潜在生态危害系数均较低。经比较，八种重金属的潜在生态危害Cd>Hg>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn。重金属的综合潜在生态危害指数为216.8，潜在生态危害中等。
4结论
翔安区土壤重金属含量Cd 、Cr 、Cu 、Pb 、Zn 在东部及西部含量明显偏高。Mn-Ni, Cu-As, Cu-Cd,
Cd-As 之间的相关性很高。Mn-Cr, Ni-Cr, Mn-Cu, Ni-Cu, As-Cr, As-Mn, As-Zn, Cd-Cr, Cd-Zn 之间也有一定的同源性。另外翔安区土壤受到Cd 的强污染和Hg ，As 的中等污染，其它重金属的潜在生态
《资源节约与环保》2011年第一期
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土壤重金属潜在生态危害评价
摘要：本文首次以厦门市翔安区324国道两侧福建省农业保护区土壤重金属的分布、潜在生态危害、同源相关性为研究目标，采用（Agilent 7500型）ICP-MS 精确分析表层耕作土壤中重金属（Hg 、Cd 、As 、Cu 、Pb 、Ni 、Cr 、Zn ）含量，运用经典Lars Hakanson 潜在生态危害指数法，对厦门市翔安区土壤中重金属潜在生态危害性进行评价，并对土壤中重金属相关性进行了深一步研究，得出八种重金属潜在生态危害程度（危害指数）顺序为Cd （94.4）>Hg（54.3）>As（46.7）>Pb（10.5）>Cu（4.3）>Ni（3.1）>Cr（2.3）>Zn（1.9），重金属综合潜在生态危害指数（RI ）为216.8，属于潜在生态危害中等程度。
关键词：重金属潜在生态危害相关性
0引言
土壤重金属污染在一定时期内并不表现出对环境的危害性，但当其存储量超过土壤承受能力或限度，或当土壤环境条件变化时，其就可能被活化，从而导致严重的生态危害，因此被称为“化学定时炸弹”。因此研究城市土壤重金属污染特征, 评价其潜在的生态危害是十分必要的。
本文通过对翔安区土壤重金属空间分异性的研究，采用瑞典学者Hakanson [1]的潜在生态危害指数法对翔安区土壤重金属的潜在生态危害进行评价。应用潜在生态危害指数法将污染物与生物毒性、生态危害有机地结合, 兼有现时与潜在风险评价的研究层次[2，3]，并且考虑到不同重金属的毒性差异及环境对重金属污染的敏感程度, 能够更准确地表示重金属对生态环境的影响[4]。
根据《土壤元素的近代分析方法》和有关的国家标准[5-6]，对采集来的样品进行预处理，使其达到实验室分析的要求。样品消解采用“全分解”法。采用Agilent 7500电感耦合等离子体质谱（ICP-MS ）测定元素。索坤SK -2003型原子荧光光度计（AFS ），测定汞、砷元素。MARS 240/50微波消解仪（美国CEM 公司）、电热板（VIP-4000），土壤样品消解。现场采样采用GPS 精确定位。
2. 数据分析及评价方法
采用Hakanson 的潜在生态危害指数法, 潜在生
态危害指数涉及单项污染系数、重金属毒性响应系数以及潜在生态危害单项系数, 其公式为：
RI=ΣE i r ；E i r =Ti r ×C i r ；C i r =Ci 表面/C i n
式中:E i r 为潜在生态危害单项系数, T i r 为某一种金属的毒性响应系数采用Hakanson 制定的标准化重金属毒性系数为评价依据, 重金属毒性水平次序为Pb =Cu>Zn, 毒性系数为Pb 、Cu =5,
1. 样品的采集及测定1.1样品的采集
第一步是用几何网格法在1：24000的地形图上布点，采用的布点密度为500m ×500m 。野外定点以地形图为主，寻找有利于土壤特征发育的环境进行采样。野外定点时采用GPS 定位。共采集了50多份土壤样品，并现场测定了其基本的理化性质（pH 、氧化还原点位等）。
Zn =1。为单项污染系数, 为表层土壤重金属浓度实测值, 为参比值, 土壤参比值采用的是厦门市元
素背景值[6]。重金属单项污染系数分级标准参照文献。重金属污染生态危害系数和生态危害指数分级标准列于表1。
1.2样品的预处理
《资源节约与环保》2011年第一期
表1E i r 和RI
的分级标准
《资源节约与环保》2011年第一期
70
参考文献：
论文集粹
危害系数均较低。重金属的综合潜在生态危害指数为216.8，整体评价为潜在生态危害中等。
[1]Lars Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control, A sediment logical approach [J].Water Research, 1980,14:975-1001.
[2]陈静生, 王忠, 刘玉机。水体金属污染潜在危
害应用沉积学方法评价[J]。环境科学,1989,9(1):16-
25。
[3]陈静生, 周家义。中国水环境重金属研究[M]。北京：中国环境科学出版社,1992。168-170。
图1翔安土壤重金属含量相关系数
关性相比很好
[10]
[11]
，相关性趋势存在着一定的差异，如
[4]叶玉瑶，张虹鸥，谈树成。个旧城区土壤中重金属潜在生态危害评价[J]。热带地,2004,24(1)：14-17。
[5]郭平, 谢忠雷, 李军，周琳峰。长春市土壤重金
属污染特征及其潜在生态风险评价。地理科学，
Mn-Ni, Cu-As, Cu-Cd, Cd-As 等在土壤中相关性
。土壤中Hg 与其它元素的相关系数大于它
们在沉积物中的相关系数，这是河流受Hg 污染所致，外源污染物汞的排放，削弱了Hg 与其他元素之间的相关程度。土壤和沉积物中元素Mn 与其他元素的相关性发生了较明显的变化。土壤中Mn 与
2005，2（1）:108-112。
[6]兰天水, 林建, 陈建安等。公路旁土壤中重金
属污染分布及潜在生态危害的研究[J]。海峡预防医学杂志, 2003, 9(1):4-6。
Ni 呈现出显著的正相关关系；而在河流沉积物中Mn 与Ni 具有显著负相关性，这种截然相反的结果，可能是由沉积物与土壤的外部环境因子(pH、Eh) 差异而引起它们存在形态的差别，有待于进一
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[7]刘用清。福建省海岸带土壤环境背景值研究
及其应用[J]。海洋环境科学，1995，14（2）：68-73。
[8]胡振琪，戚家忠，司继涛。不同复垦时间的粉
煤灰充填复垦土壤重金属污染与评价。农业工程学报，2O03,19(2):214-218。
3.3厦门市翔安区土壤重金属污染评价及潜在的生
态危害
[9]GalleyF A, Lloyd O L ，Grass and surface soils as monitors of atmospheric metal pollution in central Scotland [J].Water, Air and Soil Pollution, 1985, 24:1-18.
[10]AdrianoD C. Trace element in the terrestrial environment [M].Heidelberg Springer-Verlag, 1986[11]Alloway B J. Heavy metal in soils [M].London:Blackie, 1990.
Adriano 和Alloway 指出，Pb, Cu, Zn 是评价城市土壤污染程度的理想指标。采用Hakanson 的潜
[10]
[11]
在生态危害指数法对土壤重金属污染进行了潜在生态风险研究. 结果表明：翔安区土壤受到Cd 的强污染和Hg ，As 的中等污染，其它重金属的潜在生态危害系数均较低。经比较，八种重金属的潜在生态危害Cd>Hg>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn。重金属的综合潜在生态危害指数为216.8，潜在生态危害中等。
4结论
翔安区土壤重金属含量Cd 、Cr 、Cu 、Pb 、Zn 在东部及西部含量明显偏高。Mn-Ni, Cu-As, Cu-Cd,
Cd-As 之间的相关性很高。Mn-Cr, Ni-Cr, Mn-Cu, Ni-Cu, As-Cr, As-Mn, As-Zn, Cd-Cr, Cd-Zn 之间也有一定的同源性。另外翔安区土壤受到Cd 的强污染和Hg ，As 的中等污染，其它重金属的潜在生态
《资源节约与环保》2011年第一期