几种区域土壤重金属污染评价方法的比较研究_苏全龙
土壤中重金属污染有效性评价
土壤和 沉积 物是 重金属 污染物在
ａ ｂ ｌ ｅ ，Ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｗｅ ｍｕ ｓ ｔ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｍｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ｂｌ ａ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．
Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ３ １ ７ ５ ０ ０ ）
代替 。 在评价重金属 污染有效性 时 ， 首先要 清楚评价的 目 的， 然后 才能选择合适 的评价 方法。
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的任 务是评定 各土壤单元 重金属污 染 的特 点 ，研究 各土壤单元 重金属 污染
农业灾害研究 ２ ０ １ ４。 ４（ ０ ７） ： ５ ５ — ５ ６
土壤中重金属污染有效性评价
黄 维 ， 陈 盛 ， 林 刚健 ｚ ， 王 国军 ｚ
１ ． 温岭 市食品 药品检验检 测 中心 ， 浙 江温岭 ３ １ ７ ５ ０ ０ ； ２ ． 厶州市质 量技术监 督检 测
土壤重金属污染评价方法探析
土壤重金属污染评价方法探析随着工业化不断发展，大量的废弃物和污染物释放到环境中，土壤重金属污染问题日益突出。
因此，对于土壤重金属污染的评价和监测变得愈加重要。
本文将探讨土壤重金属污染评价的方法。
一、土壤重金属污染的特点土壤重金属是指土壤中具有较高比重的金属元素，如Cd、Cu、Pb、Hg、As等。
土壤重金属具有一定程度的生物毒性和蓄积性，只要环境中存在，就会造成潜在危害。
1、分布性不均：各种重金属分布于氧化层和还原层中，空间分布随机，是一种不规则分布。
2、累积性强：土壤中的重金属由于难以矿化而长期存在，因此若不进行治理，将会积聚在土壤中，对生态环境造成伤害。
3、潜在危害：重金属的毒性、化学活性和迁移性等危害因素，使得不良的污染环境会对人类健康和生态环境带来长期的潜在威胁。
4、破坏性强：重金属污染的土壤常常因酸碱度等因素而失去其肥力和水分保持能力，对于作物的生长往往也具有破坏作用。
1、大气沉降法以大气中的尘埃、雨水为代表，对土壤重金属进行评价。
在评价中需要准确把握其他媒介污染的情况。
2、植物取样法植物可以从土壤中吸收大量的重金属，通过检测植物的重金属含量，可以间接评价土壤重金属的含量。
适用于各种植物，便于操作并可在现场实施。
3、土壤钻孔法这是一种在土壤中钻取样本，然后对样本重金属含量进行测试的方法。
该方法对中深层的土壤有一定局限性，但对于近地表的土壤具有很好效果。
4、土壤模拟法模拟法是指在实验室中模拟具体环境条件，进行土壤重金属污染实验。
该方法逼真程度比较高，但是所用时间和成本较大。
5、地球化学法地球化学法是通过对土壤样本的化学成分进行分析，来评价土壤重金属污染情况。
该方法检测周期短，成本低，可以检测各种重金属，是一种准确性较高的评价方法。
三、结论通过以上介绍可以看出，评价土壤重金属污染是一项比较复杂的过程，需要综合考虑各种因素。
根据实际情况选择合适的评价方法，可以获得准确的数据，有助于监测土壤重金属污染，实现对环境的保护。
土壤重金属污染评价方法探析
土壤重金属污染评价方法探析
随着现代工业的发展，土壤重金属污染已成为全球环境问题之一。
土壤重金属污染的评价方法对于环境保护和人类健康具有重要意义。
本文将探析几种常用的土壤重金属污染评价方法。
一、经验值法
经验值法是通过已有的土壤重金属污染数据经统计得出的标准限制值，通过比较实测数据与标准限制值之间的差异来评价土壤重金属污染情况。
这种方法具有简单、易于操作的特点，但受限于其依赖于历史数据和难以统一标准限制值的局限。
二、集成指数法
集成指数法是将多个重金属浓度通过加权平均的方式计算得出一个集成指数，再根据指数的大小来评价土壤重金属污染。
该方法具有综合考虑多重金属污染的能力，但是其在加权方式的确定上存在选择的主观性问题。
三、生态风险评价法
生态风险评价法是通过考虑重金属对生物的影响程度和土壤颗粒的特定性来评估土壤重金属污染程度的一种方法，其中包括传统的生态风险评价和作物生态毒性评价。
该方法考虑了土壤中重金属的毒性和其对生态环境的潜在影响，因此具有综合评价土壤重金属污染的优势。
四、地统计学方法
地统计学方法主要是利用统计学和地理信息系统对土壤重金属污染进行预测和评估，主要涵盖克里格、趋势分析、因子分析等。
这种方法具有空间化的特点，能够分析土壤重金属的分布规律和污染源的释放路径，但同时也存在缺乏足够样本数据和模型不精确的问题。
土壤重金属污染评价方法探析
土壤重金属污染评价方法探析土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量超过环境质量标准的一种现象。
重金属污染对土壤生态环境和人类健康都会产生严重影响。
评价土壤重金属污染程度和影响是十分重要的。
第一，基于环境质量标准的评价方法。
环境质量标准是政府制定的对土壤中重金属元素含量的限制标准。
通过对土壤样品进行采集和分析，与环境质量标准进行对比，可以评价土壤是否受到重金属污染。
这种方法简单直接，但只能判断土壤是否超过限制标准，并不能评估其对环境和人体健康的潜在风险。
第二，基于地球化学背景值的评价方法。
地球化学背景值是指在自然状态下土壤中重金属元素的平均含量。
通过对土壤样品进行采集和分析，与地球化学背景值进行对比，可以评价土壤的污染程度。
这种方法可以考虑到区域特点和土壤的自然状态，但不能准确评价重金属元素的来源和分布规律。
基于污染指数的评价方法。
污染指数是通过对重金属元素含量进行归一化处理，得到一个综合指标来评价土壤污染程度的方法。
常用的污染指数有单一元素污染指数和综合污染指数。
单一元素污染指数可以评价单一重金属元素的污染程度，综合污染指数可以综合考虑多个重金属元素的污染情况。
这种方法简便易行，可以定量评价土壤的污染程度，但忽视了重金属元素的相互作用和毒性差异。
第四，基于生态风险评价的方法。
生态风险评价是通过综合考虑土壤污染物来源、迁移、转化和生物有效性等因素，对土壤重金属污染的生态风险进行评价的方法。
生态风险评价可以定量评估土壤重金属污染对生态系统的潜在影响，并可以为土壤重金属污染的治理和修复提供科学依据。
评价土壤重金属污染的方法有很多种，每种方法都有其优缺点和适用范围。
为了准确评价土壤重金属污染程度和影响，可以根据实际情况选取合适的方法进行综合评价。
还可以结合其他环境因素和监测数据，进行综合分析和判断，提供科学依据和决策建议。
对比不同消解方法测定土壤中重金属
１８０２００２２０２００
３ ． １ 徽波消解
准确称取土坡样品。 ． ２ ５ ｇ ， ｆ于徽波消解地中， 加 人硝酸５ ｍ Ｌ ， 氮氛酸 ２ ｍ Ｌ ， 过氧化氢 １ ｍ Ｌ ， 加盖密封，
作老祠介： 张＊３ ｋ （ １ ９ ７ ４ －） ， 女， 工粗娜． 主要研究方向为环城中的，
方法 ２
方法 ３ 方法 １
Ｃ ｄ ０ ． ０ ４ ４ 士０ ． ０ １ ４
方法 ２
方法 ３
方法 １
Ｃｒ ９ ８ ． ０ 士７ ． １
： ’ ｛
方法 ２ 方法 ３
方法 １
Ｎｉ ３ ３ ． ７士２
方法 ２
方法 ３
显然， 微波消解法即方法 １ 与其他方法相比， 无论 是准确度还是精密度， 从数据结果看， 都优于方法 ２ 和 方法 ３ 。为此 ， 本文特地对微波消解的过程进行消解 液选择和赶酸试验。 ４ ． ３ 徽波消解液的选择及赶酸试脸 用硝酸一盐酸一过氧化氢体系和硝酸一氢氟酸一 过氧化氢体系分别消解土壤标准样品， 结果发现前者 不能将样品完全消解， 结果普遍低于标值范围， 主要原 因是一部分重金属元素存在于土坡的矿特晶格中， 须
１ ０ ０ ０ ｍ ｇ ／ Ｌ 标准贮备液（ 国家标物中心） 逐级稀释而成。
消 解 条 件 （ ［ ｔ － ３ ）
１ 主要仪器和试荆
１ ． １ 主要仪器设备 Ｔ Ａ Ｓ － ９ ８ ６ 型原子吸收分光光度计 ； Ｇ Ｆ Ｈ － ９ ８ ６型石
２ 仪器工作条件
２ ． １ 直接火焰一原子吸收法浏定土维 中铜、 锌、 锌、 格
铬。结果表明 ： 徽波消解能将土坡样品完全消解 ， 且简单快捷 ， 优于其他两种方法．同时通过实验 ， 进一步选择微波消解的最佳条件。 关．询： 徽波消解 ； 土坡 ． 重金属 中圈分类号 ： Ｘ ７ ０ ３ 文故标识ｑ： Ａ 文ｔ绝号 ： １ ０ ０ ３ － ６ ５ ０ ４ （ ２ ０ ０ ４ ） Ｊ Ｏ － ０ ０ ４ ９ － ０ ３
关于土壤重金属污染评价方法探讨
关于土壤重金属污染评价方法探讨摘要：随着城镇化和工业化进程的加快，各行各业对重金属资源的需求与日俱增，重金属的使用也在一定程度上给环境带来了污染，使土壤中的重金属超标，对土壤造成难以逆转的污染，进而破坏生态平衡。
所以为了有效的避免这一问题，应该客观准确的对土壤中重金属的污染程度进行分析。
目前我国有许多中分析方法，本文主要阐述了土壤重金属污染的成因及特点，结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。
关键词：重金属污染；污染评价；土壤污染土壤是人类赖以生存的资源之一，是农业生产的基础，而且也是人类和动物生存的基本环境要素，随着工业化和城市化的快速发展，导致工业废气和生活污水的大量排放，城镇人口的增加，使得汽车数量也增加，导致汽车尾气的过度排放，加上农药化肥的过度使用，以及矿产资源的不合理开发，使得土壤环境系统中重金属含量日益增加，土壤重金属污染具有极大的危害性，会使得土壤生态环境质量下降，而且潜伏期长，会危害到人类的身体健康，针对这一现状，必须加强对土壤重金属污染评价方法的研究，加强对土壤污染的预防控制。
1土壤重金属污染的成因及特点土壤是人类社会生存和发展的基本前提，土壤的形成来之不易，而且更新周期十分漫长，通常被认为是不可再生资源，但它也是大量残余废物最重要的调节环节之一。
随着现代工业的快速发展，人们的生活领域不断扩大，生活方式也在变化，一些不合理的垃圾处理方式，比如焚烧、直接填埋给土壤造成了严重的污染，工厂的生产、矿产开采等都会造成土壤中重金属的污染。
1.1土壤重金属污染的成因分析1.1.1自然原因在自然界中，土壤中重金属的污染不是单一的原因造成，而是受多种因素的影响。
在土壤形成的初始阶段，母质中的重金属含量直接决定了土壤中重金属的含量。
随着土壤的生长，母质对重金属的影响也在不断增加，加上一些自然的生物残落也会加重土壤的重金属污染。
例如火山爆发、森林火灾等自然灾害可能使许多重金属漂浮于空中，植物叶片会吸收部分重金属，随着树木的凋零，进而被微生物吸收进入土壤，从而增加了土壤中重金属的含量。
土壤重金属污染评价方法的比较
随着近代工业的发展，人们对重金属资源的需求越来越大，在生产、加工的过程中产生的重金属废弃物也越来越多。
如果土壤中重金属含量超过一定范围，就会对生态环境造成一定的影响和破坏。
国家环境保护总局发布的2000年中国环境状况公报上的数据显示：在30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测中，有3.6万hm2土壤重金属超标，超标率达12.1%[1]。
日本重金属污染的农田面积达37029.4hm2，我国重金属镉污染的农田面积达1.2万hm2[2]。
沈阳张士灌区用含镉污水灌溉20多年后，污染耕地2500多hm2，稻田含镉5~7mg/kg[3]。
重金属进入环境后不易被环境中的微生物分解，易在土壤中积累，并在农作物中残留，最终通过食物链在动物、人体内积累，严重影响人体健康[4-11]。
如1955~1972年，日本富山县神通川流域的“骨痛病”，就是由于居民食用了镉含量高的稻米和饮用镉含量高的河水而引起的[12]，同样在1953~ 1972年由于日本熊本县水俣湾的居民食用被汞废水污染的鱼虾，导致近万人患中枢神经疾病—水俣病[13]。
由此可见，土壤重金属污染的危害是严重的，被污染的区域是广泛的，因此对土壤重金属污染评价方法的研究是十分必要的。
1重金属污染评价方法1.1单因子指数法单因子指数法是国内通用的一种重金属污染评价的方法，是国内评价土壤、水、大气和河流沉积物重金属污染的常用方法[14-16]。
计算公式如下：P i=C i S式中，P i为污染物单因子指数；C i为实测浓度，mg/kg；S为土壤环境质量标准，mg/kg。
P i<1则表明未受污染，P i>1则表示己经受到污染，P i数值越大，说明受到的污染越严重。
单因子指数法可以判断出环境中的主要污染因子，但环境是一个复杂的体系，环境污染往往是由多个污染因子复合污染导致的，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价；单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。
土壤中重金属测定前处理方法的对比研究
土壤中重金属测定前处理方法的对比研究土壤中重金属的测定对环境保护和农产品安全具有重要意义。
然而，由于土壤中重金属的含量低，样品复杂性较高，测定前处理方法的选择对测定结果的准确性和稳定性具有重要影响。
本文将对几种常用的土壤中重金属测定前处理方法进行对比研究。
一、土壤样品的样品前处理1.样品收集与保存：在采集土壤样品时，避免与金属器皿接触，以免引入外来金属污染。
收集样品后，应尽快进行处理或储存，避免样品中重金属含量的改变。
2.样品干燥与研磨：将采集到的土壤样品进行干燥处理，通常使用高温烘箱或自然晾干的方法。
干燥后的样品需要进行研磨处理，以提高样品的均匀性。
常用的研磨方法包括球磨、手工研磨等。
二、土壤中重金属测定前处理方法的比较1.酸提取法：酸提取法是常用的土壤中重金属测定前处理方法。
该方法将土壤样品与酸溶液进行反应，将土壤中的金属元素溶解出来，然后通过离心、过滤等步骤来去除残余固体颗粒。
该方法操作简单，适用于多种土壤类型，但存在着酸溶液与土壤颗粒接触较少、溶解效果不佳的问题。
2.碱提取法：碱提取法是将土壤样品与碱溶液进行反应，将金属元素通过离子交换的方式溶解出来。
与酸提取法相比，碱提取法可使更多的金属元素溶解出来，有利于提高测定结果的准确性。
此外，碱提取法还可以减少酸溶液对环境的污染。
3.微波消解法：微波消解法通过在高温和高压条件下用酸溶液处理土壤样品来提高金属元素的溶解效果。
该方法操作简便、溶解效果好，适合于含有较多有机质和铁锰氧化物的土壤。
然而，微波消解法的设备较为昂贵，操作要求较高。
4.电化学测定法：电化学测定法是一种在电解槽中通过电流的作用下将土壤中金属元素电离出来的方法。
该方法操作简单、测定时间短，可以同时测定多种金属元素。
然而，电化学测定法对土壤样品的前处理要求较高，并且在测定过程中容易受到杂质的干扰。
三、不同前处理方法的优缺点1.酸提取法适用于样品类型广泛，操作简便。
但溶解效果不佳，容易受到固体颗粒的影响。
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℃ 的 有 孔 电 热 板 上 加 热 反 应、再 加 入 HF-HNO3 HClO4 置于 200 ℃ 有孔电热板上加热消解后，采用
ICP-MS 法测定； As 采用 1 ∶ 1 的王水沸水浴消解后
用还原气化-原子荧光光谱法进行测定．
水网地区的昆山市土壤 As 含量相对不高，空间分异
程度也较小； Cd 含量相对较高，空间分异程度也较
大（ 万红友等，2006； 钟晓兰等，2008 ） ． 这两种元素
具有较强的代表性，能在污染评估结果中形成较为
鲜明的对比，因此，本文选取 As 和 Cd 为代表元素
进行研究． Cd 采用分别加入浓盐酸、浓硝酸在 150
本文侧重研究不同方法下土壤重金属污染程 度评价结果的差异，较土壤重金属综合污染评估而
图 1 采样点分布图 Fig． 1 Spatial distribution of sampling
言，单元素 评 估 可 以 免 去 综 合 污 染 的 加 权 求 和，能
减少不同权重对结果的干扰． 已有研究表明： 作为
文章编号： 0253-2468（ 2016） 04-1309-08
中图分类号： X53
文献标识码： A
A comparative study of different assessment methods of regional heavy metal pollution
SU Quanlong，ZHOU Shenglu* ，YI Haomin，WANG Junxiao，LIU Lu，ZENG Jingjing
不同评价方法各有应用特点，评价方法主要是 掌握研究区域总体污染程度，但很少有学者对不同 方法评价结果进行系统的总结与比较，即使有也仅 仅停留在理论上的介绍，缺乏定量探讨各方法评价 结果的差异（ 范拴喜等，2010； 郭笑笑等，2011 ） ． 因 此，本文以 经 济 快 速 发 展 的 昆 山 市 为 例，采 用 简 单 数理统计、正态模糊数法和核密度估计法对研究区 土壤重金 属 总 体 污 染 程 度 进 行 评 价，从 评 价 便 捷 性、结果的准确度与全面性方面揭示各方法的差异．
1310
环境科学学报
36 卷
2012； Krishna et al． ，2013； Okedeyi et al． ，2014 ） ． 为 了解决传统的指数法评价难以描述土壤重金属污 染的不确定性问题，模糊数学方法在土壤重金属污 染评价领域得到广泛的应用（ 朱青等，2004； OnkalEngin et al． ，2004； 樊梦佳等，2010； 李如忠等，2011； 李飞等，2012） ． 核密度估计法不对数据的分布形式 进行预先的假设，具有更广泛的适用性（ 吴喜之和 王兆军，1996） ，但目前核密度估计模型在自然科学 上的应用不 多，主 要 是 集 中 在 社 会、经 济 以 及 医 药 等领域（ 杨国昌等，2011； 陈璐等，2012； Yang et al． ， 2004） ．
第 36 卷第 4 期 2016 年 4 月
环境科学学报 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 36，No． 4 Apr． ，2016
DOI： 10． 13671 / j． hjkxxb． 2015． 0538 苏全龙，周生路，易昊旻，等． 2016． 几种区域土壤重金属污染评价方法的比较研究［J］． 环境科学学报，36（ 4） ： 1309-1316 Su Q L，Zhou S L，Yi H M，et al． 2016． A comparative study of different assessment methods of regional heavy metal pollution［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，36（ 4） ： 1309-1316
几种区域土壤重金属污染评价方法的比较研究
苏全龙，周生路* ，易昊旻，王君櫹，刘露，曾菁菁
南京大学地理与海洋科学学院，南京 210023
收稿日期： 2015-05-21
修回日期： 2015-06-25
录用日期： 2015-06-25
摘要： 根据昆山市 2 km × 2 km 网格土壤采样重金属测试数据，选取 As、Cd 作为代表元素，以地累积指数为污染指数，运用简单数理统计、正态 模糊数与核密度估计对区域土壤重金属总体污染程度进行了评价，系统比较了不同评价方法的结果差异． 结果表明： 评价的便捷性上，3 种方 法的排序是简单数理统计 ＞ ＞ 正态模糊数法≥核密度估计； 结果的准确性上，与简单数理统计相比，正态模糊数法和核密度估计能较敏感地显 示研究区域分布极少的污染等级区域，3 种方法下研究区 As 总体污染评价的平均地累积指数相对于参照值的偏差分别为 19． 2% 、19． 2% 、15． 4% ，Cd 的分别为 14． 3% 、14． 3% 、10． 7% ，准确度排序为核密度估计 ＞ 正态模糊数法 = 简单数理统计，结果所包含信息的全面性上，为正态模 糊数法 ＞ ＞ 核密度估计 = 简单数理统计，应用正态模糊数法评价能得到表征总体污染程度的区间数，核密度估计与简单数理统计只能得出唯 一值． 关键词： 重金属评价方法； 简单数理统计； 正态模糊数； 核密度估计； 系统比较
2 研究区概况（ Study area）
昆山市位于江苏省东南部，上海和苏州之间，地 处东经 120°48'21″ ～ 121°09'04″E，北纬 31°06'34″ ～ 31°32'36″N，是 上 海 经 济 圈 重 要 的 新 兴 工 商 城 市， 2013 年人均 GDP 达 2． 89 万美元，连续 9 年被评为 全国百强县市之首． 昆山市属于典型的北亚热带季 风气候，年平均气温 17． 6 ℃ ，年平均降水量 1200． 4 mm，全市土壤分为水稻土、潮土、沼泽土、黄棕壤 4 个土类，水 稻 土 在 各 类 土 壤 总 面 积 中 占 比 最 高，达 93． 8% ．
基金项目： 国土资源部公益性行业科研专项项目（ No． 201211050） Supported by the Public Science and Technology Ｒesearch Funds Projects of Land and Ｒesources（ No． 201211050） 作者简介： 苏全龙（ 1993—） ，男，E-mail： njusuquanlong@ 163． com； * 通讯作者（ 责任作者） ，E-mail： zhousl@ nju． edu． cn Biography： SU Quanlong（ 1993—） ，male，E-mail： njusuquanlong@ 163． com； * Corresponding author，E-mail： zhousl@ nju． edu． cn
Abstract： We obtained 2 km × 2 km heavy metal concentration data in Kunshan by field sampling and indoor test． By selecting As and Hg as typical elements and geo-accumulation index as pollution index，we applied simple mathematical statistics，normal fuzzy numbers，and kernel density estimation to evaluate regional soil heavy metal contamination level，and made intercomparison between evaluation results of these methods． Simple statistical evaluation showed the highest evaluation convenience，followed by normal fuzzy numbers evaluation and kernel density estimation． Normal fuzzy numbers evaluation and kernel density estimation could more accurately display the pollution degrees． The difference between average geoaccumulation index and the reference was 19． 2% ，19． 2% and 15． 4% for As and 14． 3% ，14． 3% and 10． 7% for Cd with the three methods，respectively． The results of kernel density estimation had higher accuracy than normal fuzzy numbers evaluation and simple statistical evaluation，while normal fuzzy numbers evaluation contained more information than kernel density estimation and simple statistical evaluation． Normal fuzzy numbers evaluation can obtain the number of intervals characterizing the overall pollution levels，which kernel density estimation and simple statistical evaluation can only get a unique value． Keywords： evaluation of heavy metals； simple mathematical statistics； normal fuzzy numbers； kernel density estimation； systematic comparison