Characteristics and potential risk assessment of heavy metal contents in urban soil, Liaoyang City
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摘要:
采用污染负荷指数法和生态危害指数法对辽阳城市表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等重金属元素的污染程度及其生态风险进行评价。结果表明，土壤As元素基本无污染，其他7项重金属元素含量均高于对应的全国土壤背景值，其中Hg、Cd为主要污染元素，其污染程度分别为重度、中度，Zn、Pb、Cu、Cr、Ni元素处于轻度污染。生态风险评价结果显示，Hg、Cd亦为主要生态风险因子，Hg属于较强生态风险，Cd属于中等生态风险。辽阳城区存在轻度重金属元素污染，潜在生态风险水平为中等；新城区土壤生态环境优于老城区，建议进一步发挥新城疏导功能，缓解城市压力。
Abstract:The contents and pollution degree of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn and other elements in surface soil samples of Liaoyang urban greenbelt were comprehensively analyzed by pollution load index method and ecological risk index method.The results show that, except As, the concentrations of other seven heavy metal elements in soil is higher than the national background value, of which Hg, Cd are the main pollution elements, and the degree of their contamination has reached heavy and moderate respectively.The trace elements of Zn, Pb, Cu, Cr and Ni are in slight pollution, while As is basically free of contamination.The evaluation of the ecological risk shows that Hg and Cd elements are the main ecological risk factors, and Hg and Cd belong to strong and medium ecological risk respectively.In general, Liaoyang City has slight heavy metal element pollution with medium potential ecological risk.The soil ecological environment in the new city is better than that in the old one, and it is recommended to further play the role of dredging function of the new city to relieve the urban pressure.
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Keywords:
- Liaoyang /
- urban greenbelt /
- surface soil /
- heavy metal /
- risk assessment
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致谢: 成文过程中，廊坊自然资源调查局孙浩工程师从选题到写作再到最终定稿给予了很大帮助，审稿专家提出了许多建设性的意见和建议，在此一并表示感谢。
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图 2 辽阳城市表层土壤重金属污染等级(PLI)图
Figure 2. Heavy metal pollution grade of surface soil in Liaoyang City
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图 3 辽阳城市表层土壤潜在生态风险等级(RI)图
Figure 3. Potential ecological risk grade of surface soil in Liaoyang City
表 1 辽河流域土壤背景与全国土壤丰度比值统计
Table 1 Cartogram of the ratio of soil background in the Liaohe River Basin to the national soil abundance
元素 辽河流域背景值/(mg·kg-1) 全国土壤丰度/(mg·kg-1) K值 Hg 0.03 0.04 0.83 Cd 0.13 0.09 1.43 Zn 54.00 68.00 0.79 Pb 24.00 23.00 1.03 Cu 18.70 24.00 0.78 Cr 60.00 65.00 0.92 Ni 23.05 26.00 0.89 As 6.72 10.00 0.67 注：K值为平均含量和辽河流域背景值比值。 
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表 2 土壤元素分析方法及检出限
Table 2 Analysis methods and detection limits of soil elements
元素 分析方法 检出限/(mg·kg-1) As 原子荧光光谱法(AFS) 0.5 Cd 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 0.02 Cr X射线荧光光谱法(XRF) 1.8 Cu X射线荧光光谱法(XRF) 0.9 Hg 原子荧光光谱法(AFS) 0.0003 Ni 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES) 1.5 Pb X射线荧光光谱法(XRF) 1 Zn 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES) 0.3
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表 3 重金属污染潜在生态风险指数法分级标准
Table 3 Classification standard of potential ecological risk index for heavy metal pollution
单一金属潜在风险因子(Eij) 多金属潜在生态风险指数(RI) 危害程度 Eij < 40 RI < 150 轻微生态危害(Ⅰ) 40≤Eij < 80 150≤RI < 300 中等生态危害(Ⅱ) 80≤Eij < 160 300≤RI < 600 较强生态危害(Ⅲ) 160≤Eij < 320 RI≥600 很强生态危害(Ⅳ) Eij≥320 极强生态危害(Ⅴ)
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表 4 辽阳市与辽河流域背景值对照
Table 4 Comparison of background values between Liaoyang City and Liaohe River Basin
元素 平均含量/(mg·kg-1) 变异系数 辽河流域背景值/(mg·kg-1) K值 Hg 0.14 246% 0.03 4.67 Cd 0.18 135% 0.13 1.38 Zn 101.96 65% 54.00 1.89 Pb 34.39 89% 24.00 1.43 Cu 31.16 125% 18.70 1.67 Cr 72.34 101% 60.00 1.21 Ni 28.23 36% 23.05 1.22 As 9.46 24% 6.72 1.4 注：K值为平均含量和辽河流域背景值比值
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表 5 研究区不同污染级别样点占总样点数比例
Table 5 Proportion of samples with different pollution levels in the study area to the total samples
% 评价指标 无污染(Ⅰ) 轻度污染(Ⅱ) 中度污染(Ⅲ) 重度污染(Ⅳ) CF As 64.39 35.40 0.10 0.10 Cd 11.28 48.65 24.43 15.63 Cr 45.45 48.14 2.69 3.73 Cu 25.78 65.32 6.63 2.28 Hg 13.46 32.30 18.74 35.51 Ni 34.89 63.46 0.93 0.72 Pb 7.87 78.78 10.97 2.38 Zn 18.43 63.87 11.80 5.90 PLI 13.66 74.22 9.73 2.38 注：CF为重金属污染指数；PLI为污染负荷指数
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表 6 辽阳市土壤重金属地累计指数
Table 6 Accumulation index of heavy metals in soil in Liaoyang City
地累计指数 Igeo≤0 0＜Igeo≤1 1＜Igeo≤2 2＜Igeo≤3 3＜Igeo≤4 4＜Igeo≤5 Igeo＞5 污染程度 无污染 轻度—中度污染 中度污染 中度—强污染 强污染 强—极严重污染 极严重污染 样点/个 As 666 342 2 0 0 0 0 Cd 650 303 50 5 0 1 1 Cr 864 105 20 16 5 0 0 Cu 495 465 45 3 1 1 0 Hg 180 342 275 142 47 17 7 Ni 885 118 5 2 0 0 0 Pb 680 311 18 0 0 1 0 Zn 401 512 79 15 3 0 0 注：Igeo为重金属地累计指数
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表 7 不同生态风险级别样点占总样点比例
Table 7 Proportion ofsamples with different ecological risk levels to total samples
评价指标 轻微生态危害(Ⅰ) 中等生态危害(Ⅱ) 较强生态危害(Ⅲ) 很强生态危害(Ⅳ) 极强生态危害(Ⅴ) Eij As 100 0 0 0 0 Cd 31.78 45.45 20.08 2.17 0.52 Cr 100 0 0 0 0 Cu 99.79 0.10 0 0.10 0 Hg 13.46 32.30 29.30 15.84 9.11 Ni 100 0 0 0 0 Pb 99.90 0 0 0.10 0 Zn 100 0 0 0 0 RI 31.68 41.72 19.15 7.45 注：Eij为单一金属潜在风险因子；RI为多金属潜在生态风险指数
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