西安市高陵区土壤重金属污染现状分析
作者： 殷宗敏 殷宗奇 何文熹
摘要 通过分析高陵区土壤中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）含量，采用单因子污染指数法进行污染等级划分，并进行不同元素间相关分析。结果表明：高陵区Hg、As、Cd、Pb含量正态分布呈现左偏，Cr含量呈现右偏。各元素含量排序为Cr＞Pb＞As＞Cd＞Hg。Hg元素存在分布中心，含量由中心向周边递减；As和Cr元素不存在分布中心。Hg分布存在安全和轻污染级，As分布存在安全和轻污染级，Cd分布存在安全、轻污染和中污染级，Cr分布存在安全和轻污染级，Pb分布存在安全、轻污染和中污染级，其中Hg、Cd、Pb的分布特征较相似，在药惠乡部分区域均存在较重污染。Hg与As存在中度负相关，与Cd、Cr存在中度正相关，与Pb存在弱正相关性；As与Cd、Cr均存在弱负相关性；Cd与Cr存在弱正相关，与Pb均存在强正相关性；Cr与Pb存在中度正相关。综上，高陵区土壤存在重金属污染，应加强治理。
关键词 土壤重金属；单因子污染指数法；安全分级；空间分析；相关性；高陵区
中图分类号 X 53 文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2025）04-0047-06
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.04.010
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Analysis on the Current Situation of Heavy Metal Contamination in Soils in Gaoling District of Xi’an City
YIN Zong min1，YIN Zong qi2，HE Wen xi1
（1.Wuhan Geological Survey Center of China Geological Survey，Wuhan，Hubei 430205;2.School of Computer and Control Engineering，Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150040）
Abstract By analyzing the content of mercury （Hg），arsenic （As），cadmium （Cd），chromium （Cr），and lead （Pb） in the soil of Gaoling District，the pollution level was classified using the single factor pollution index method，and the correlation analysis between different elements was conducted.The results showed that the normal distribution of Hg，As，Cd and Pb content in Gaoling District showed a left skewed pattern，while the Cr content showed a right skewed pattern.The order of element content was Cr>Pb>As>Cd>Hg.Hg element existed in the distribution center，and its content decreased from the center to the periphery;there was no distribution center for As and Cr elements.The distribution of Hg had safety and light pollution levels，the distribution of As had safety and light pollution levels，the distribution of Cd had safety，light pollution and medium pollution levels，the distribution of Cr had safety and light pollution levels，the distribution of Pb elements had safety，light pollution and medium pollution levels.Among them，the distribution characteristics of Hg，Cd and Pb were relatively similar，and there was heavy pollution in some areas of Yaohui Township.Hg had a moderate negative correlation with As，a moderate positive correlation with Cd and Cr，and a weak positive correlation with Pb.There was a weak negative correlation between As and Cd，Cr; Cd had a weak positive correlation with Cr and a strong positive correlation with Pb.There was a moderate positive correlation between Cr and Pb.In summary，there was heavy metal pollution in the soil of Gaoling District，and efforts should be made to strengthen its management.
Key words Soil heavy metals; Single factor pollution index method; Safety classification; Spatial analysis; Relevance; Gaoling District
作者简介 殷宗敏（1992—），男，江西九江人，工程师，硕士，从事地形地貌、地质遥感、滑坡监测研究。*通信作者，高级工程师，硕士，从事矿产资源开发与矿山生态修复遥感监测等相关工作。
收稿日期 2024-01-23
土壤作为农业生产的根基，对可持续发展起着极为关键的支撑作用。在工业化与城市化进程持续推进的背景下，土壤污染状况愈发严峻，而农用化学品使用量的不断攀升，导致土壤重金属污染程度持续加深［1］。汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）等重金属元素是土壤中常见的主要污染物，它们具有累积性特征，能够在植物生长过程中被富集，并通过食物链进入人体，进而引发诸多健康与环境安全问题［2］。
众多学者针对土壤重金属污染开展了大量的研究工作。例如，部分研究聚焦于不同土地利用类型下土壤重金属的分布差异，发现工业用地周边土壤重金属含量往往显著高于农业用地［3］；还有研究致力于探究土壤重金属污染的来源，结果表明工业废水排放、矿山开采、交通运输等是重要的污染源［4］。然而，在区域尺度上针对特定农业示范区土壤重金属污染的精细空间分布特征及精准安全等级评价方面的研究鲜见报道。
高陵区作为国家农产品质量安全示范区，深入探究其土壤重金属含量的空间分布格局及污染态势，对于保障农业生产安全、维护农产品质量具有不可忽视的重要性。该研究以高陵区为研究区域，借助先进的空间分析技术与科学的安全等级评价方法，深入剖析土壤重金属含量的空间分布规律，并进行全面的安全等级评定，旨在为高陵区土壤重金属污染的有效防控与精准治理提供科学依据与数据支撑，从而推动区域农业的可持续健康发展。
1 资料与方法
1.1 研究区概况 高陵区地处关中平原腹地，泾渭河两岸，土质肥沃，水灌条件较好，位于西安市辖域北部，是陕西省重要的粮食生产基地和棉花、油菜、麻、蔬菜、瓜果等农产品生产基地［5］。区域内泾河和渭河自西向东流过，于泾渭堡镇东北部交汇，并流入县境西部［6］。
高陵区内以泾渭河北川平原为主，占高陵区面积的67.7%。大部分土壤为淤土，土层丰厚，农业生产力良好，适宜广泛的农作物生长。泾渭河北岸和泾渭交汇处的丘陵平地上层表土疏松有助于保水保肥，适宜各类粮食作物的生长［7］。渭河南部地区为高漫沙滩地，占高陵区面积的3.7%，大部分为低洼沙滩地，土壤疏松、气温适中，地下水位较高，适合种植经济作物［8］。其余部分为河流两岸的水域，占高陵区面积的5.6%。该区域土地利用现状以农业用地为主，区域内建成“千栋日光温室大棚”和“万亩无公害蔬菜基地”等，形成了西北有名的无公害蔬菜生产批发基地。因此对该地区土壤重金属含量进行空间分析与污染评价，可为农产品质量安全提供有力保障［9］。
1.2 数据采集 土壤重金属含量通过野外实测获取，通过GPS定位，使用不锈钢铲取出地表面下土壤，并且使用手持荧光分析仪在原地立刻对土壤中的重金属成分进行分析［10］，该仪器带有微型能量分散光谱仪，利用荧光光谱探测3.5 mm2的窗口在珀耳帖效应的冷却固体状态，并通过硅（锂）二极管探测器分析元素含量［11］。
进行采样时，主要采集距表层0～20 cm的耕作层土壤［12］。按照“土壤采样记录卡”要求的内容详细记录。具体采样原则：①样点位置受现场情况干扰时，可以适当调整；②采样点距离主干道300 m以上；③不能在住宅、公路、沟渠、粪堆、废物堆及坟堆附近进行采样；④不能在坡地、洼地等区域进行采样；⑤应在土壤自然状态良好、地面平坦、各种因素均相对稳定的区域进行采样；⑥采样点应使用GPS定位，并建立样点档案［13］。该研究采样点如图1所示。
1.3 评价标准与方法
1.3.1 安全等级评价。该研究使用陕西省土壤环境背景值（Hg含量为0.089 mg/kg，As含量为12.20 mg/kg，Cd含量为0.11 mg/kg，Cr含量为62.38 mg/kg，Pb含量为21.40 mg/kg）作为标准，进行土壤环境质量评价，同时参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）二级标准值，使用单因子污染指数法对该区域的土壤污染进行评价［14］。
单因子污染指数法是一种用于评估环境污染程度的方法，通常用于监测大气、水体、土壤等环境中的污染情况［15］。该方法是将多个不同污染物的含量或含量等级转化为单一的综合指数，以便更容易比较不同地点或时间的污染水平，其计算公式如下：