叶宇婷 罗财宝 杨坤美

摘要：利用网格法收集雷州半岛表层土样51个，检测其Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的含量，并分别运用PLI（污染负荷指数）与RI（潜在生态风险指数）对雷州半岛表土的重金属污染和潜在生态风险程度进行评价，利用普通克里金空间插值法研究雷州半岛土壤PLI与RI的空间分布，并简要分析了重金属的来源。结果表明，雷州半岛表土大多数出现了Cd元素重度污染，存在极强生态风险;Cr元素轻度污染，Cu、Zn和Pb没有发生污染，均处于轻微风险等级;各样点5种重金属平均PLI是1.75，平均RI是242.27，大体上处于轻度污染等级，属于中等生态风险。Cd不仅是雷州半岛土壤最严重的污染因子亦是最严重的潜在生态风险因子，Cd的来源主要与区域内的化工厂烟尘排放和交通运输等人为因素有关。

关键词：雷州半岛;重金属;空间分布;潜在生态风险

1 研究意义及国内外发展状况

1.1 研究意义 自然情况下，母岩与残落的生物物质是土壤重金属的主要来源，可人类活动对土壤重金属分布的影响随着工农业生产活动的发展而逐渐增强，土壤重金属含量出现了增长态势。城市土壤重金屬污染（主要指Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属砷（As）等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒性的元素，如Zn、Cu、Co、Ni、Mn、Sn、Mo等）具有隐蔽性，人们不易觉察或注意[1]。因为重金属不易移动，且被微生物降解的难度较大，故进入土壤环境后逐渐积累，容易导致土壤污染，并致使农作物的产量和质量降低，这关系到众多的生命健康和城市生态环境的可持续性[2]。当今中国的城市化发展十分迅速，生态环境压力持续增长，加强对城市土壤中重金属污染研究具有迫切性和重要性[3]。

雷州半岛作为我国3大半岛之一，处于我国大陆最南端，具备热带气候特点。尽管我国不少地区都进行过土壤重金属污染方面的调查研究，可针对雷州半岛这一地区的同类报道却不多见。本研究通过探查雷州半岛土壤重金属含量及潜在生态风险评价，以期为进一步开展绿色城市、旅游城市的认证提供科学依据。

1.2 国内外发展状况 在城市化水平较高、工业化程度较大的欧美国家，关于城市土壤重金属的研究起步较早，已先后开展了城市土壤的特性、分类、恢复等方面的研究[4-5]。

我国近几年才逐渐展开相关研究，但发展较为迅速。现有文献资料表明，国内已有南京、杭州、重庆等近40个大中城市相继开展了城区土壤重金属污染的调查研究，这些研究主要集中在城市土壤重金属污染的来源、含量、分布、化学形态等方面[6-8]，但未涉及污染变化及其治理问题，故近年来集中在城市土壤治理、土壤的修复、土壤重金属的迁移转化和生态风险评价等方面的关注与研究越来越多[9-11]。

2 材料与方法

2.1 样品采集与测定

2.1.1 样品采集 利用1∶10万比例的雷州半岛区划地图，采用二分法对雷州半岛划分网格，有效网格（有较大范围树林的网格）51个。2018年7月对雷州半岛进行了实地考察和采样站位的优化布设，分别选取了51个树林土样站位进行样品采集工作，具体如图1。2018年8月前往选取的有效网格进行采样，在各网格中心周围选取林地采集土壤样品，采样点的定位主要依靠GPS技术。首先在各样点2m2范围内照“梅花形”选取5个子样点，采集5个表土子样（0～15cm）后充分混合，最终获得500g左右的表土样品。

2.1.2 样品处理与分析 首先，对土壤样品进行预处理，主要进行自然风干、烘干、研磨及过筛等工作。随后把土壤样品送到专业实验室，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属进行测试，统计检测结果，从而得到51个采样点（树林土样）中5种重金属元素：镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）的含量。

2.2 评价方法

2.2.1 土壤重金属污染评价方法 采用污染负荷指数（pollution load index，PLI）[13]进行土壤重金属污染评价，

2.2.2 生态风险评价方法 因土壤重金属污染的复合效应及不同重金属元素的生态毒性程度不同等情况，为了客观评价雷州半岛土壤中的重金属污染情况，本文选用Hakanson[15]提出的潜在生态风险指数法来进行雷州半岛土壤的潜在生态风险评价。

3 结果与分析

3.1 雷州半岛土壤重金属含量 如表2所示，雷州半岛土壤元素的平均值都大于或远大于中值，表示其受极高值或最大值影响较大，Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 4种元素的变异系数分别是1.012、0.68、1.016、0.795、1.003。据统计结果看来，Cu、Zn、Cd、Cr4种元素均值受外来影响而偏高的可能性较大，Pb元素受其影响较小。

与中国土壤环境质量标准相比（表2），雷州半岛表土中重金属Cu、Pb和Zn均值均远低于中国土壤环境质量的一级标准;土壤中重金属Cd、Cr的均值则介于我国土壤环境质量的一级标准和二级标准之间。采用中国砖红壤背景值作为雷州半岛土壤背景值，数据显示雷州半岛表土中Cu、Zn、Cd、Cr 4种元素单值的均值分别为背景值的1.21、1.19、7.60和1.97倍，Pb元素的含量比背景值低39.5%，重金属元素呈现富集及强富集状态，各重金属元素的极端异常值出现频率均比较高，这说明雷州半岛土壤已经出现富集重金属Cu、Zn、Cd、Cr的情况，土壤已受到一定程度的污染。按雷州半岛土壤重金属的富集程度看来，其污染程度的大小顺序为Cd>Cr>Cu>Zn>Pb，分析结果表明人类活动对雷州半岛土壤重金属含量的影响较为显著。

3.2 雷州半岛土壤重金属污染特征与空间分布 雷州半岛土壤各重金属元素平均污染指数（CF）的大小排序依次为：Cd（7.602）>Cr（1.978）>Cu（1.205）>Zn（1.189）>Pb（0.605），其中Cd元素为重度污染，Cr为轻度污染，Cu、Zn和Pb没有发生污染。雷州半岛土壤各重金属元素负荷污染指数（PLI）的大小排序依次为：Cd（5.77）>Cr（1.10）>Cu（0.71）>Zn（0.70）>Pb（0.47），雷州半岛土壤中5种重金属平均PLI是1.75，属于轻度污染，Cd元素是最主要的污染因子。