隨著工業(yè)化進程的加快，工業(yè)活動對周邊的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)表現(xiàn)出日益顯著的影響。人類活動和城市工業(yè)向土壤排放了大量含有重金屬的廢棄物，使得工業(yè)區(qū)周邊重金屬污染越來越嚴重，隨之而出現(xiàn)了一系列負面影響[1~4]同時，在重金屬污染環(huán)境的效應方面，工業(yè)區(qū)重金屬的污染問題已經(jīng)成為熱門問題之一，但工業(yè)密集的大城市是目前大多數(shù)研究的主要對象，而很少有研究關注中小城鎮(zhèn)，因此迫切需要開展這些地區(qū)土壤環(huán)境效應的定量研究[5~8]。電池的生產(chǎn)過程會析出某些重金屬，特別是二次電池中的鎘鎳電池，在其極片的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的重金屬清洗廢水，電池廢水的排放會污染周邊土壤，并通過食物鏈危害到人類的健康。新鄉(xiāng)市是我國著名的輕工業(yè)城市，電池企業(yè)約有200多家，規(guī)模較大的就有30多家，企業(yè)排放造成重金屬污染的問題已經(jīng)較為突出[9,10]。基于上述問題，本研究選取以新鄉(xiāng)市環(huán)宇大道工業(yè)區(qū)為對象，對工業(yè)區(qū)附近土壤重金屬含量進行調(diào)查并對其進行風險評價。此研究反映了城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)附近土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，為重金屬污染土壤的治理修復和風險控制提供了科學依據(jù)，對于保障周邊居民生活環(huán)境和生命安全具有重要的意義。

1材料和方法

1.1樣品采集

土樣采樣點位于新鄉(xiāng)市輝縣市環(huán)宇大道工業(yè)區(qū)（圖1），參照土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范HJ/T166-2004[11]。采集工業(yè)區(qū)周邊20個樣點的表層（0~15cm）土壤，每個樣點隨機取3份混合均勻。土壤在室溫下自然風干，揀去植物殘體和石礫，用四分法分別留取2kg樣品，用瑪瑙研缽研細，全部通過200目尼龍篩，備用。土壤的基本理化性質(zhì)如下：土壤pH為8.05~8.26，有機質(zhì)含量為2.8~7.9gkg-1。河南省主要重金屬元素土壤背景值如下：Pb為14.40mgkg-1、Cd為0.09mgkg-1、Ni為24.9mgkg-1、Zn為65.1mgkg-1、Cu為21.4mgkg-1和Cr為53.6mgkg-1。

1.2樣品重金屬總量的測定

土壤樣品采用鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸在消解儀（DS-360型石墨加熱消解儀）中進行消解，用火焰原子吸收分光光度計對樣品中重金屬含量進行測定。

1.3土壤重金屬形態(tài)分析

采用Tessier五步連續(xù)萃取法對污染程度明顯的采樣點5、7、12、17、19、20的Cd，Ni和Zn進行形態(tài)分析，用火焰原子吸收分光光度法對各個形態(tài)含量進行測定。

1.4重金屬污染評價標準和方法

以國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準（GB15618-1995）的二級標準為評價標準，實驗土壤的Pb、Cd、Ni、Zn、Cu和Cr六種重金屬評價標準分別為350、1.0、60、300、100和350mgkg-1。同時采用潛在生態(tài)風險指數(shù)評價方法對土壤重金屬污染進行評價。

2結(jié)果和分析

2.1土壤中重金屬總量及形態(tài)分析

根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標準的二級標準從表1可以看出，工業(yè)區(qū)周邊土壤Pb、Cu和Cr的平均含量達標，Cd、Ni和Zn的平均含量均超標，其中Cd污染最為嚴重。土壤樣全部鎘含量嚴重超標，超標率為100%，含量在14~825mgkg-1之間，平均含量為176.85mgkg-1，是國家土壤質(zhì)量二級標準的176.85倍。Zn含量有55.56%的樣點超標，含量在210~1725mgkg-1之間，平均含量是485.6mgkg-1，是國家土壤質(zhì)量二級標準的1.62倍。Ni污染也比較嚴重，超標率為85%，含量范圍為23~2017mgkg-1，平均含量為307.2mgkg-1，是國家土壤質(zhì)量二級標準的5.12倍。Pb、Cu和Cr含量都達標，含量范圍分別為為15.5~229mgkg-1、17~94.5mgkg-1和30.5~72.5mgkg-1，平均含量分別為63.88、38.7和47.9mgkg-1。各種超標污染物平均值和超標率都比較高，說明重金屬在該區(qū)域出現(xiàn)了明顯的富集效應，污染情況相當嚴重。該工業(yè)區(qū)是以環(huán)宇集團股份有限公司為主的工業(yè)區(qū)，該公司以生產(chǎn)二次電池為基礎產(chǎn)業(yè)，如鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池，在長期的工業(yè)生產(chǎn)過程中大量含有重金屬的廢棄物質(zhì)被排放到環(huán)境及土壤中，也可能存在高濃度的工業(yè)廢水處理的不夠妥善，人類活動比較頻繁等因素使得原來的生態(tài)系統(tǒng)的屬性有所喪失，使該工業(yè)區(qū)周邊土壤出現(xiàn)比較明顯的重金屬污染現(xiàn)象，出現(xiàn)了相應的環(huán)境負面效應。

從圖1和表1來看，土壤重金屬污染表現(xiàn)出一定的趨勢。污染偏高含量的采樣點是5、7、12、17、19和20。從采樣圖可以看出這些樣點較多的位于西南方向，新鄉(xiāng)地處黃河以北，風向以東北風為主風向，重金屬隨風向相應的在西南地區(qū)出現(xiàn)一定的積累效應，其他樣點污染特征相對不是太過于明顯，可能是由于廠區(qū)不同功能區(qū)和人類活動造成重金屬不同程度上的污染。

對土壤中含量超標的Cd、Ni和Zn進行形態(tài)分析。從圖2可以看出，Cd主要以鐵錳氧化結(jié)合態(tài)存在，其含量所占比例范圍為49.71%~60.79%，平均比例為52.85%。其次為碳酸鹽結(jié)合態(tài)，其含量所占比例范圍為16.28%~35.04%，平均比例為27.54%。有機結(jié)合態(tài)和可交換態(tài)其含量所占比例范圍分別為7.17%~12.78%和3.41%~6.97%，平均比例分別為9.38%和5.45%。殘渣態(tài)含量所占比例范圍是2.05%~7.87%，平均比例為4.77%。從圖3可以看出，Ni主要以殘渣態(tài)存在，其含量所占比例范圍為47.67%~60.68%，平均比例為55.47%。其次為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，其含量所占比例范圍為23.57%~40.54%，平均比例為33.92%。有機結(jié)合態(tài)其含量所占比例范圍為3.41%~18.47%，平均比例為9.98%，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例很小，其含量所占比例范圍分別為0.00%~0.20%和0.28%~0.88%，平均比例分別0.03%和0.62%。

從圖4可以看出，Zn主要以殘渣態(tài)和鐵錳氧化態(tài)存在，其含量所占比例范圍分別為34.68%~50.76%和34.77%~43.27%，平均比例分別為41.16%和38.60%。有機結(jié)合態(tài)其含量所占比例范圍為8.65%~24.71%，平均比例為14.63%，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量比較少，其含量所占比例范圍分別為0.82%~1.88%和3.27%~6.60%，平均比例分別為1.38%和4.24%。土壤重金屬不同的形態(tài)具有不同的生物有效性，表現(xiàn)為對環(huán)境的影響大小不盡相同。Mao[12]研究表明可以根據(jù)各形態(tài)生物利用性的大小將上述5個形態(tài)分為3類，分別為可利用態(tài)，潛在可利用態(tài)和不可利用態(tài)。其中可利用態(tài)是指可交換態(tài)，這部分最容易被植物吸收并且遷移性最強，潛在可利用態(tài)包括碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和有機結(jié)合態(tài)，它們是可利用態(tài)重金屬的直接提供者，不可利用態(tài)是指殘渣態(tài)[13]。由表2可以看出，污染最嚴重的Cd可利用態(tài)含量偏低，占5.45%，主要以潛在可利用態(tài)存在含量為89.77%，不可利用態(tài)僅占4.77%。Ni、Zn元素主要以潛在可利用態(tài)和不可利用態(tài)存在，可利用態(tài)僅占很少。