首钢地区表层土壤重金属的分布特征及污染评价

现代地质 ›› 2012, Vol. 26 ›› Issue (5): 963-971.

首钢地区表层土壤重金属的分布特征及污染评价

韩鹏¹, 孙天河¹, 袁国礼¹, 黄勇²

1 中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083；2 北京市地质勘察技术院，北京102218

收稿日期:2012-06-26 修回日期:2012-08-30 出版日期:2012-10-19 发布日期:2012-10-23
通讯作者: 袁国礼，男，副教授，1971年出生，地球化学专业，主要从事环境地球化学与有机地球化学的研究工作。 Email: yuangl@cugb.edu.cn。
作者简介:韩鹏，男，硕士研究生， 1985年出生，地球化学专业，主要从事环境地球化学与有机地球化学的研究工作。 Email: hanpeng0502@126.com。
基金资助:
中央高校基本科研专项基金项目(2010ZY24，2011YXL017，2011YYL136)；高等学校博士学科点专项科研基金项目(20090022120001)。

Distribution and Assessment of Heavy Metals in Topsoil of Capital Steel Factory in Beijing, China

HAN Feng^-1, SUN Tian-He^-1, YUAN Guo-Li^-1, HUANG Yong^-2

1 School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China；
2 Beijing Institute of GeoExploration Technology，Beijing102218，China

Received:2012-06-26 Revised:2012-08-30 Online:2012-10-19 Published:2012-10-23

摘要/Abstract

摘要：

利用多元统计分析和空间分析相结合的方法，分析了首钢地区表层土壤中Fe、Cr、Ni、V、As、Cd、Pb、Cu、Zn、Hg 10种重金属元素的地球化学特征。研究结果表明，10种元素可以归结为4类：第一类Ni、V、As的含量低于自然背景值，主要受成土母质等自然因素的影响；第二类Cd、Cu、Pb、Zn的含量已经超出自然背景值，其中Cu、Pb、Zn属于轻度污染，Cd属于中度污染，这一类元素主要受到交通和冶炼等人为因素的影响，高值区主要分布于居民区；第三类为Fe、Cr，同时受到自然因素和人为因素的共同影响，高值区集中分布在厂区和部分居民区；第四类为Hg，Hg因其是一种非点源污染的元素而单独聚为一类，主要受到人为因素的影响且高值样点位于河流区。总体而言，首钢地区表层土壤已经受到部分污染，需密切关注其对环境的危害及人群的潜在健康风险。本研究对该区域土壤污染风险评价和土地利用规划等具有一定的借鉴意义。

关键词: 首钢, 重金属, 土壤污染, 自然因素, 人为因素

Abstract:

The concentration of Fe，Cr，Ni，V，As，Cd，Pb，Cu，Zn，Hg were investigated for 400 topsoil samples collected from Capital Steel Factory. The results of cluster analysis and the principal component analysis showed that the heavy metals can be mainly divided into four groups. The first group included Ni，V，As，and their mean concentrations were lower than that of the nature background. They may be primarily controlled by natural sources such as soils parent materials. The second group included Cd，Cu，Pb，Zn，and mean concentrations exceeded the nature background values. They may be derived from the anthropogenic sources, particularly traffic and smelter. The PIanalyzing results showed that the soil was lightly polluted by Cu，Pb，Zn and were moderately polluted by Cd with the hotspots located in residential area. The third group were Fe and Cr, and the highest concentrations of them distributed in industrial area and partial residential area. They may be mainly affected by natural sources and anthropogenic sources. The fourth group was Hg with the features of non-point sources associated with human activities. The highest concentration distributed in river area. In general，attention should be paid to the subsequently environmental damage and potential human health risk in this area because parts of the topsoil were polluted by the heavy metals. Our study provides a significant reference for soil pollution risk assessment and land using plan of Capital Steel Factory in the future.

Key words: Capital Steel Factory；heavy metal；soil contamination；natural source

韩鹏, 孙天河, 袁国礼, 黄勇. 首钢地区表层土壤重金属的分布特征及污染评价[J]. 现代地质, 2012, 26(5): 963-971.

HAN Feng, SUN Tian-He, YUAN Guo-Li, HUANG Yong. Distribution and Assessment of Heavy Metals in Topsoil of Capital Steel Factory in Beijing, China[J]. Geoscience, 2012, 26(5): 963-971.

参考文献

［1］崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报，2004，35(3)：366-370.
［2］陈同斌，郑袁明，陈煌，等. 北京市不同土地利用类型的土壤砷含量特征[J]. 地理研究，2005，24(2)：229-235.
［3］Kelly J,Thornton I. Urban geochemistry：A study of the influence of anthropogenic activity on the heavy metal content of soils in traditionally industrial and nonindustrial areas of Britain[J]. Applied Geochemistry，1996，11(1/2)：363-370.
［4］Varol Memet. Assessment of heavy metal contamination in sediments of the Tigris River (Turkey) using pollution indices and multivariate statistical techniques[J]. Journal of Hazardous Material，2011，195：355-364.
［5］Davis A P，Shokouhian M，Ni S B. Loading estimates of lead，copper，cadmium，and zinc in urban runoff from specific sources[J]. Chemosphere，2001，44(5)：997-1009.
［6］Facchinelli A，Sacchi E，Mallen L. Multivariate statistical and GISbased approach to identify heavy metal sources in soils[J]. Environmental Pollution，2001，114(3)：313-324.
［7］Zhang Chunxia，Qiao Qingqing，John D A，et al.Assessment of heavy metal pollution from a Fesmelting plant in urban river sediments using environmental magnetic and geochemical methods[J]. Environmental Pollution，2011，159(10)：3057-3070.
［8］Stéphane Audry,Jrg Schfer，Gérard Blanc，et al.Fiftyyear sedimentary record of heavy metal pollution (Cd，Zn，Cu， Pb) in the Lot River reservoirs (France)[J]. Environmental Pollution，2004，132(3)：413-426.
［9］栾文楼，温小亚，马忠社，等. 冀东平原土壤中重金属元素的地球化学特征[J]. 现代地质，2008，22(6)：939-947.
［10］白晓宇，袁峰，李湘凌，等. 铜陵矿区土壤重金属元素的空间变异及污染分析[J]. 地学前缘，2008，15(5)：256-263.
［11］Chen Tongbin，Zheng Yuanming，Lei Mei，et al. Assessment of heavy metal pollution in surface soils of urban parks in Beijing，China[J]. Chemosphere，2005，60(4)：542-551.
［12］Xia Xinghui，Chen Xi，Liu Ruimin，et al. Heavy metals in urban soils with various types of land use in Beijing, China[J]. Journal of Hazardous Material，2011，186(2/3)：2043-2050.
［13］Steinnes E，Allen R O，Petersen H M，et al. Evidence of large scale heavymetal contamination of natural surface soils in Norway from longrange atmospheric transport[J]. Science of the Total Environment，1997，205(2/3)：255-266.
［14］Cen Kuang，Thomas Neumann，Stefan Norra，et al. Land userelated chemical composition of street sediments in Beijing[J]. Environment Science and Pollution Research，2004，11(2)：73-83.
［15］Zheng Y M，Chen T B，He J Z. Multivariate geostatistical analysis of heavy metals in topsoils from Beijing，China[J]. Journal of Soils and Sediments，2008， 8 (1)：51-58.
［16］陈同斌，郑袁明，陈煌，等. 北京市土壤重金属含量背景值的系统研究[J]. 环境科学，2004，25(1)：117-122.
［17］国家环境保护局. GB15618-1995.中国土壤环境质量标准[S]. 北京:中国环境科学出版社，1995：1-4.
［18］陈晓晨，崔岩山. 城市表层土壤中重金属的小尺度空间分布——以首钢厂区附近小区域为例[J]. 中国科学院研究生院学报，2010，27(2)：176-183.
［19］杨学军，唐东芹，许东新，等. 上海地区绿化树种重金属污染防护特性的研究[J]. 应用生态学报，2004，15(4)：687-690.
［20］倪刘建，张甘霖，杨金玲，等. 钢铁工业区降尘对周边土壤的影响[J]. 土壤学报，2007，44(4)：637-642.
［21］滕彦国，倪师军，张成江，等. 攀枝花地区不同工业区表层土壤中重金属分布的特征[J].物探化探计算技术，2002，24(3)：254-256.
［22］Zhang C S，Selinus O.Statistics and GIS in environmental geochemistry—some problems and solutions[J]. Journal of Geochemical Exploration， 1998，64 (1/3) ：339-354.
［23］Romic M, Romic D. Heavy metals distribution in agricultural top soils in urban area[J]. Environmental Geology，2003，43 (7)：795-805.
［24］陆安祥，王纪华，潘瑜春，等. 小尺度农田土壤中重金属的统计分析与空间分布研究[J]. 环境科学，2007，28 (7) ：1578-1583.
［25］宋志刚，谢蕾蕾，何旭洪.SPSS 16实用教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2008:209-220.
［26］Liao Xiaoyong，Chen Tongbin，Xie Hua，et al. Soil As contamination and its risk assessment in areas near the industrial districts of Chenzhou City，Southern China[J]. Environment International，2005，31(6)：791-798.
［27］Chen Xi，Xia Xinhui，Zhao Ye，et al. Heavy metal concentrations in roadside soils and correlation with urban traffic in Beijing，China[J]. Journal of Soils and Sediments，2010，181(1/3)：640-646.
［28］Chen T B，Wong J W C，Zhou H Y，et al. Assessment of trace metal distribution and contamination in surface soils of Hong Kong[J].Environmental Pollution，1997，96(1)：61-68.
［29］Huang S H, Peng B, Yang Z H，et al. Chromium accumulation, microorganism population and enzyme activities in soils around chromium containing slag heap of steel alloy factory[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2009，19 (1) ：241-248.
［30］Chen Xi，Xia Xinghui，Wu Shan，et al. Mercury in urban soils with various types of land use in Beijing，China[J]. Environmental Pollution，2010,158(1)：48-54.
［31］Jin Y Q, Wang X J, Lu J L,et al. Effects of modern and ancient human activities on mercury in the environment in Xian area，Shannxi Province, P.R. China[J]. Environmental Pollution，2008，153(2)：342-350.
［32］鲁安怀，卢晓英，任子平，等. 天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究[J]. 地学前缘，2000，7(2)：473-483.
［33］郑喜珅，鲁安怀，高翔，等. 土壤中重金属污染现状与防治方法[J]. 土壤与环境，2002，11(1)：79-84.

[1]	李楠, 曹明杰, 郝喆, 侯永莉, 陈红丹, 张颖. 基于不同土地利用方式的土壤重金属污染与潜在风险评价:以辽河流域(浑太水系)山水林田湖草沙一体化保护和修复工程为例[J]. 现代地质, 2023, 37(06): 1655-1664.
[2]	胡庆海, 王学求, 韩志轩, 成晓梦, 吴慧, 田密, 刘福田, 孙彬彬, 陈卫明, 杜雪苗, 刘彬, 崔邢涛. 京津冀地区永清县土壤重金属地球化学特征及绿色食品产地的土壤质量评价[J]. 现代地质, 2023, 37(03): 778-789.
[3]	杜古尔·卫卫, 石海涛, 邢浩, 娄雪聪, 胡宏利, 布龙巴特. 新疆戈壁荒漠区典型露天煤矿土壤重金属来源解析及空间分布[J]. 现代地质, 2023, 37(03): 790-800.
[4]	刘同, 刘传朋, 康鹏宇, 赵秀芳, 邓俊, 王凯凯. 山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析[J]. 现代地质, 2022, 36(04): 1173-1182.
[5]	朱英海, 施泽明, 王新宇, 张凯亮, 朱伯丞. 攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物重金属地球化学特征及源解析[J]. 现代地质, 2022, 36(03): 923-932.
[6]	郭正材, 郭华明, 魏亮, 高志鹏. 河北保定典型污灌区土壤Cu吸附特性研究[J]. 现代地质, 2022, 36(02): 524-532.
[7]	乔雯, 王议, 张德强, 殷秀兰, 白光宇, 何培雍. 某矿区土壤重金属分布特征及来源解析[J]. 现代地质, 2022, 36(02): 543-551.
[8]	黄勇, 段续川, 袁国礼, 李欢, 张沁瑞. 北京市延庆区土壤重金属元素地球化学特征及其来源分析[J]. 现代地质, 2022, 36(02): 634-644.
[9]	朱超, 文美兰, 刘攀峰, 陈斌艳, 鲍厚银, 赵银强, 陈昊, 杨奕波. 桂林灵川县典型有机水稻田重金属元素分布特征及污染评价[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1433-1440.
[10]	李金哲, 刘宁强, 龚庆杰, 李承柱. 广东汕头市内海湾沉积物重金属环境质量调查与评价[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1441-1449.
[11]	杨琼, 杨忠芳, 季峻峰, 刘旭, 季文兵, 王珏, 吴天生, 王磊. 广西贵港岩溶地质高背景区富含铁锰结核土壤的矿物学与重金属地球化学特征[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1450-1458.
[12]	成晓梦, 吴超, 孙彬彬, 贺灵, 曾道明. 浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价[J]. 现代地质, 2021, 35(02): 425-433.
[13]	唐瑞玲, 王惠艳, 吕许朋, 徐进力, 徐仁廷, 张富贵. 西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价[J]. 现代地质, 2020, 34(05): 917-927.
[14]	汤世凯, 张杰, 于晓静, 陶志斌, 李金鹏. 山东丁字湾海域沉积物重金属含量、分布及与粒径之间的关系研究[J]. 现代地质, 2020, 34(05): 928-935.
[15]	赵秀芳, 王艺璇, 张永帅, 王燕燕. 山东安丘地区土壤-小麦系统重金属等元素间的相互作用[J]. 现代地质, 2020, 34(05): 936-944.