黎承高　刘英　阮景超等

摘 要：以安徽省淮南市田家庵区和大通区为例，采集不同功能区城市表层土壤样品，测定其pH值、可溶性盐含量，以及Hg、As、Pb、Cr、Cd等5种微量元素的含量，研究微量元素在矿业城市不同功能区表层土壤中的分布特征与污染现状。结果表明：研究区域土壤总体上呈弱酸性，并具有累积性；在5个功能区中，土壤中5种微量元素含量由高到低依次为Cr、Pb、As、Cd、Hg，其中，As、Pb、Cr3种元素含量的内梅罗指数远远大于3，均属重度污染，而Hg、Cd的内梅罗指数小于0.7，属清洁。

关键词：矿业城市；微量元素；土壤；功能区；淮南市

中图分类号 X131 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）06-67-04

Trace Elements Distribution in Topsoil of Different Functional Zone from Mining City

——Taking Huainan City of Anhui Province as an Example

Li Chenggao et al.

（School of Earth and Environment，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232000，China）

Abstract：Taking Tianjia'an and Datong district of Huainan city of Anhui province as an example，collecting the citys surface soil samples of different function areas，and determinating of pH value，salt content，as well as the content of 5 trace elements-Hg，As，Pb，Cr and Cd，studing the trace elements in the mining city of different functional areas distribution character and pollution of the present situation of layer in the soil. The results show that： the regional soil shows generally weak acidic soil，part of trace elements in has been shown to influence from mining activities，and it is cumulative；In the five functional areas，the content of five trace elements in soil from high to low are Cr，Pb，As，Cd，Hg The As，Pb and Cr contents of three elements in the Nemero index are greater than 3，belonging to heavily polluted，while the Hg and Cd of the Nemero index is less than 0.7，which belongs to the cleaning.

Key words：Mining city；Trace elements；Soil；Functional areas；Huainan City

淮南市位于中国淮河的中游，安徽省中部偏北，是我国重要的能源型城市，是全国亿吨煤炭基地之一，同时也是华东地区的火电基地，但由于长时间无节制的开采，目前淮南已转变为能源枯竭型城市。在满足了人们对能源需求的同时，采矿对环境的影响也逐渐暴露，包括水土流失、植被破坏、土壤中微量元素的改变等一系列重要的环境问题。特别是在煤炭的开采、堆放、洗涤过程中，一些重金属元素随着液体介质发生迁移和渗透进入到土壤中，进而影响土壤中微量元素的含量。因此，测定煤矿区土壤中微量元素的含量，对于研究采矿活动对土壤中微量元素含量影响，并研制解决采矿对环境的危害有重大作用。随着土壤污染越来越严重，国内外学者对土壤微量元素污染都开展了研究。例如，国外对土壤质量评价的研究是从土壤物理性质、化学性质以及生物指标3个方面进行。在国外，Mast[1]等采用土壤质量指数法对印度半干旱区土壤质量进行评价的研究。在国内，相关学者专家也较早开始对土壤质量评价的研究，如张松滨等对救灾土壤质量评价法中提出了基准分析法[2]，他们发现基准分析法适合于多测点的对比分析评价；南忠仁等研究了甘肃省白银市土壤环境质量[3]，针对干旱区土壤中的微量元素进行评价，按微量元素含量把当地区域分为3个区，对于当地有色金属业的合理布局和发展具有指导意义。我国学者对土壤评价的方法目前主要有参数法、污染指数法、景观生态学法、地统计模型、人工神经网络模型以及综合指数法等。

本次研究的对象主要为淮南市田家庵区和大通区2个地区，因为这2个地区都曾经有过大量的采煤活动，采矿活动频繁，环境响应较大，而且还有大量的煤矸石和粉煤灰长期堆放在土壤中，大量金属元素已经渗透进去，对周围水质、土壤、植被造成了一定的破坏。本次研究根据我国土壤环境质量指标（GB15618-2008）[4]，依据采样区域面积较大、地势不平坦、土壤不均匀的情况，运用蛇形分布进行采样，运用相关仪器测出采样区pH值以及可溶性盐，对As、Hg、Cd、Pb、Cr等元素在矿区土壤中的含量进行测定，并运用各种数学方法和计算机软件对数据进行处理分析，得出矿区土壤中上述元素的含量。通过对比分析，得出采矿活动对土壤中微量元素含量的影响，并进行土壤质量评价，从而对采矿活动进行整治提供依据，为今后淮南土壤以及生态环境质量的评价、微量元素污染物控制和治理以及未来工农业发展提供科学的理论依据，对淮南田家庵区和大通区今后的土壤整治以及开发规划等具有重要的指导意义。

1 试验方法

1.1 采样点位置 调查区位于淮南市田家庵区和大通区，该地区夏季盛行东南风，冬季盛行北风，全年平均气温较高，且四季差别大，季度降水分布不均。地形为丘陵地带，属于江淮丘陵的一部分，淮河南岸由东至西隆起不连续的地山丘陵，环山为一斜坡地带，斜坡地带以下交错衔接洪冲积二级阶地，舜耕山以北二级阶地以下是淮河冲积一级阶地，一级阶地以下是淮河高位漫滩，漫滩以下是淮河滨河浅滩。淮河以北平原地区为河间浅洼平原，主要土壤有鸡肝土、棕色石灰土、紫色土、潮土、淤土及硅质黄棕壤。将淮南市分为工业区（外窑村、前源村、马庙等7个采样点），风景区（张小圩、连岗、小东岗等5个采样点），农村区（杨郢、孤堆、史院等11个采样点），居民区（吴郢、马厂集、松林村等8个采样点），公共服务区（理工大、联大、供电所等4个采样点）5个主要功能区进行研究。由于研究区域面积较大，土壤分布不均匀，所以选用蛇形采样法分别对5个功能区的土壤进行采样，共选取35个采样点（图1）。

1.2 样品采集 按照《土壤环境质量监测技术规范》[5]的规定确定监测单元，参照“一般要求每个监测单元最少应设3个点，在实验区域内，根据土地利用方式和地形确定了约5个监测单元，在每个监测单元内，为避免土壤的不均匀和消除偶然误差采用蛇形采样法采集7个0～20cm的表层土壤样品，并作为一个监测点，每个样品都采用GPS定位。具体方法：用铁锹除去表层3～5cm的土壤后，将环刀放上，换刀柄套在环刀上，用铁锹挖出，然后用刀子整平环刀上下口处，盖上盖子即可，然后做好标记装袋带回实验室。

1.3 实验方法 pH值测定用pH计，水溶性盐用烘干称重法，微量元素中As和Hg测定应用原子荧光分光光度计法，Cd、Cr、Pb测定应用原子吸收分光光度计法。微量元素测定实验在华东冶金地质勘查局中心实验室完成。

2 结果与分析

2.1 pH值与可溶性盐分布特征 对所有采样样品进行pH值和可溶性盐测定，根据测定结果得出各个功能区pH平均值，且将各功能区pH平均值作柱状图，如图2。由图2可知：pH值含量从高到低依次为工业区、居民区、农村区、公共服务区、风景区，其值分别为6.84、6.61、6.54、6.33、6.23。35个采样点pH平均值均在6～7，平均pH值为6.55，说明土壤偏酸性。根据测定结果求各个功能区水溶性盐平均值，将各功能区水溶性盐平均值作柱状图，如图3。由图3可知：水溶性盐平均值的含量从高到低的功能区依次为居民区、风景区、农村区、公共服务区、工业区，其值分别为3.67%、3.53%、2.05%、1.50%、1.31%。

2.2 微量元素分布特征 依据微量元素含量实验结果，单纯从元素上比较可知，微量元素含量从高到低依次为Cr、Pb、As、Cd、Hg。依据实验数据计算各城市功能区的相关微量元素的样本数、最大值、最小值、平均值、方差（表1），从表1可知：在工业区As的平均值为14.02，均方差为5.43；Hg的平均值为0.18，均方差为0.09；Pb平均值为25.01，均方差为5.18；Cd平均值为0.28，均方差为0.12；Cr平均值为50.01，均方差为6.52；其他功能区在表1中均可一一呈现。As含量在工业区最高，在居民区最低；Cd含量在工业区最高，在公共服务区最低；Cr含量在风景区最高，在农村区最低；Hg含量在居民区最高，在公共服务区最低；Pb含量在公共服务区最高，在居民区最低。

2.3 微量元素污染评价 通过土壤中微量元素含量的测定，可以反映土壤微量元素的污染特征。本次研究采用一种综合评价方法即内梅罗综合污染指数模型，采用这种模型综合考虑了采样区最大污染物含量和平均含量，以更好的说明整个区域的土壤质量现状。经过计算与分析得出结果，详见表2。从表2可知，在工业区、居民区、风景区、农村区、公共服务区5个大区中，As、Cr、Pb3种元素含量的内梅罗指数远远大于3，均属重度污染，而Hg和Cd的内梅罗指数小于0.7，均属清洁。该结果可以为土壤改良提供基础资料，为有关部门治理土壤环境提供依据。

3 结论

（1）就土壤中pH分析可知，pH都略小于7，土壤呈弱酸性；就水溶性盐含量而言，在5个功能区中居民区含量最高，工业区含量最低。

（2）在5个功能区中，土壤中5种微量元素含量由高到低依次为Cr、Pb、As、Cd、Hg。As含量在工业区最高，在居民区最低；Cd含量在工业区最高，在公共服务区最低；Cr含量在风景区最高，在农村区最低；Hg含量在居民区最高，在公共服务区最低；Pb含量在公共服务区最高，在居民区最低。

（3）通过内梅罗污染指数模型可知，采样区5个功能区As、Cr、Pb指数高，属严重污染；Cd、Hg指数较低，属清洁。

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