收稿日期：２０２００７０６ 修回日期：２０２００８０３基金项目：南京晓庄学院高层次培育项目（２０１９ＮＸＹ２２），２０１９年江苏省大学生创新项目（２０１９１１４６０８８）．作者简介：丁爱芳，南京晓庄学院环境科学学院教授，研究方向：污染物监测与治理．Ｅ ｍａｉｌ：ｄｉｎｇａｉｆａｎｇ＠ｎｊｘｚｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
２０２０
年１１月第６期
南京晓庄学院学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＸＩＡＯＺＨＵＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｎｏｖ．２０２０Ｎｏ．６
丁爱芳，吴晓霞，刘存丽，耿莉颜，张 颖
（南京晓庄学院环境科学学院，江苏南京２１１１７１）
摘 要：
以南京方山风景区北坡游览步道两侧的土壤为研究对象，分析了０～１５ｃｍ表层土壤ｐＨ
、有机质和重金属含量，对土壤重金属潜在生态风险进行了评价．结果表明，土壤的ｐＨ值在４ ６４～６ １２范围内， 平均值为５ ５２，土壤偏酸性，有机质含量在１５ ２３～７９ ２２ｇ／ｋｇ范围内，平均值为４７ ５７ｇ／ｋｇ，变异系数达到４４ ４％，有机质含量差异较大．采样区域土壤中调查的Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、
Ｃｄ的平均含量分别为５４．７、２３．１、２０．０、５３．０、０．２１ｍｇ／ｋｇ，且均有样点超过南京土壤背景值，Ｃｄ的
超标率最大，达到５０％．土壤重金属含量整体处于轻微生态风险，Ｃｄ是潜在生态危害指数的主导因子．
关键词：
土壤；重金属；潜在生态风险；方山风景区中图分类号：
Ｘ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９７９０２（２０２０）
０６００５００５
重金属可以通过多种途径，如大气沉降、污水灌溉和化肥农药等的不合理施用进入土壤．重金属在土壤
环境中通常较难降解和扩散，易形成累积和富集，超过土壤环境质量标准，形成土壤重金属污染．据《全国土壤污染状况调查公报》显示，Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｎｉ等重金属元素在一些土壤中存在超标现象［１２
］．土壤重金属污染不仅影响土壤环境质量和植物生长，还能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物和人体健康，对土壤环境质量和生态安全带来较严重的影响［３５
］．旅游业在带动经济迅速发展的同时，也给旅游区的生态环境带来了较大影响．不少学者研究了旅游干扰对景区土壤理化性质和土壤重金属污染的影响．王全辉等［６
］研究了旅游活动对泰山景区土壤重金属含量的影响，发现泰山景区重金属含量较大的是Ｐｂ和Ｚｎ．马建华等［７
］报道了嵩山景区土壤重金属污染程度的次序为Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｄ＞Ｃｒ．泰山和嵩山景区位列我国五岳名山，为国家５Ａ级风景区，吸引了众多海内外游客，景区游客每年高达数百万人，景区基础建设、游人、车辆以及生活垃圾的丢弃等人类活动均已对景区土壤环境产生较大的影响．南京方山景区是国家３Ａ级风景区，国家级科普教育基地，除了游客的旅游活动、大中小学生的科普考察，近几年还连续举办了五届方山森林音
乐节，是区域旅游热点景区．本论文以南京方山风景区北坡主步行道两侧土壤为研究对象，
分析土壤ｐＨ、有机质、重金属含量等指标，探讨旅游等人为活动对土壤理化性质和重金属含量的影响，并对土壤重金属潜在生态风险进行评价，以期为方山风景区土壤环境保护和管理提供科学依据．
１
材料与方法
１．１
研究区概况
方山风景区位于南京市江宁区东南部，为死火山遗迹，具有较明显的火山地质地貌特征．占地面积约为８．１ｋｍ２
，海拔２０９ｍ，地理坐标为北纬３１°５４′，东经１１３°５２′．土壤主要由玄武岩发育而成的紫沙壤土组成，
—
０５—
土壤肥沃，雨水充沛．植被覆盖面积较高，山上种有大面积茶树，另外还有榆树、栗树、檀树、樟树等林木，共有木本植物１１８种，草本植物２５１种．方山为国家ＡＡＡ级旅游景区，国家地质公园，省级森林公园和市级旅游度假区．
１．２ 土壤采样及制备
土壤采样位置设在方山风景区北坡的主游览步道，沿步道两侧设置采样地，每个采样地距离步道约为
０．５～１ｍ，共设置１２个样地．每个样地的采样面积为１ｍ×１ｍ，采用５点法采集每个样地０～１５ｃｍ的土样，混合均匀后，装袋保存．将取好的新鲜土样平铺于干净的纸上，于实验室内阴凉处自然风干，剔除石子、草屑
后，研磨全部样品过２０目尼龙网筛，测定过２０目筛的样品ｐＨ值，然后用四分法取部分样品，用玛瑙研钵研磨过１００目尼龙网筛，用于有机质和重金属测定［８］．
１．３ 分析仪器与试剂
测定仪器主要有ｐＨ计、油浴锅、ＳＨ２３０Ｎ重金属消解仪、原子吸收分光光度计（岛津ＡＡ７０００）．实验试剂主要有ｐＨ缓冲剂、重铬酸钾、硫酸亚铁、硫酸、硝酸、盐酸、、高氯酸．
１．４ 实验测定项目和方法
土壤ｐＨ值用电位法测定，水土比为２．５∶１；有机质测定用重铬酸钾外加热法；重金属用盐酸－硝酸－－高氯酸消解，原子吸收火焰光度法测定铜、锌、铬，石墨炉原子吸收分光光度法测定镉、铅［９１０］．
在测定过程中，采用国家物质标准中心提供的土壤成分分析标准物质（ＧＢＷ０７４０３）内插法、平行样和空白样进行质量控制．
１．５ 土壤重金属生态风险评价
潜在生态危害指数法（ＰｏｔｅｎｔｉａｌＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｉｓｋＩｎｄｅｘ，ＲＩ）是由瑞典学者Ｈａｋａｎｓｏｎ于１９８０年提出来、用于评价沉积物中污染物潜在生态风险的一种定量方法［１１］．该方法是用沉积物中重金属实测值与工业化以前沉积物的最高背景值（或当地沉积物的背景值）的比值与重金属的生物毒性系数相乘并进行加权求和得到的生态危害指数．这个方法不但
考虑了污染物的含量，也考虑了不同污染物的危害程度，比较客观地评价了重金属的潜在风险程度．潜在生态危害指数ＲＩ的计算方法具体如下：
Ｃ
ｉ＝Ｃ
ｉｓ
／Ｃ
ｉｎ（１
）
Ｅ
ｉ＝Ｔ
ｉ
×Ｃ
ｉ（２
）
ＲＩ＝∑Ｅｉ＝∑Ｔｉ（Ｃｉｓ／Ｃｉｎ）（３）
式中：Ｃｉｓ为沉积物中重金属ｉ的实测含量（ｍｇ／ｋｇ）；Ｃｉｎ为重金属ｉ的参比值（ｍｇ／ｋｇ），采用区域土壤背景值为参比值；Ｔｉ为重金属ｉ的毒性系数（Ｃｄ＝３０＞Ｃｕ＝Ｐｂ＝５＞Ｃｒ＝２＞Ｚｎ＝１）［１２］；Ｅｉ为重金属ｉ的潜在生态危害指数．
１．６ 数据处理与统计
数据用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００７和ＳＰＳＳＡＵ进行统计分析处理．
２ 结果与讨论
２．１ 土壤ｐＨ值和有机质含量
表１ 土壤ｐＨ值和有机质含量
最大值最小值平均值标准差变异系数％
ｐＨ值６．１２４．６４５．５２０．６３１１．３
有机质（ｇ／ｋｇ）７９．２２１５．２３４７．５７２１．１４４４．４
表１表示了方山风景区土壤ｐＨ值和有机质含量．由表１可知，方山土壤的ｐＨ值在４．６４～６．１２范围内，平均值为５．５２，土壤偏酸性，变异系数为１１．３％．方山土壤有机质含量在１５．２３～７９．２２ｇ／ｋｇ范围内，平
均值为４７．５７ｇ／ｋｇ，有机质含量较高，变异系数高达４４．４％，采样样地中的茶叶地和林地，由于茶园施肥和植物的枯枝落叶使有机质含量较高，而游人经常践踏的草地，植被生物不好，有机质含量较低．
已有研究表明，旅游活动对土壤ｐＨ值和有机质含量产生一定的干扰．马剑、倪珊珊等人［８，１３］分别研究
—１５—
了旅游活动对祁连山和峨眉山土壤理化性质的影响，结果表明，旅游核心区土壤ｐＨ值、有机质含量明显低于对照区，由于生活垃圾的丢弃、喝剩啤酒饮料的随意倾倒、游人践踏等对土壤理化性质带来较明显的影响．
２．２ 土壤重金属含量特征
表２表示了土壤重金属的含量特征．由表２可知，Ｚｎ的含量范围在２３．７～１１７．３ｍｇ／ｋｇ，平均值为５４．７ｍｇ／ｋｇ，最大值是南京土壤背景值的１．５倍；Ｃｕ的含量范围在１３．８～４３．４ｍｇ／ｋｇ，平均值为２３．１ｍｇ／ｋｇ，最大值是背景值的１．３倍，Ｐｂ的含量范围在５．８～２９．５ｍｇ／ｋｇ，平均值为２０．０ｍｇ／ｋｇ，最大值是背景值的１．２倍；Ｃｒ的含量范围在３９．６～６３．２ｍｇ／ｋｇ，平均值为５３．０ｍｇ／ｋｇ，最大值是背景值的１．１倍；Ｃｄ的含量范围在０．１３～０．３２ｍｇ／ｋｇ，平均值为
０ ２１ｍｇ／ｋｇ，最大值是南京土壤背景值的１．７倍［１４］．与南京土壤背景值相比，研究样地中，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ都存在一定程度的超标，超标率在１６．７％～５０．０％之间，Ｃｄ的超标率最高，达到５０％．
方山风景区土壤中５种重金属变异系数在１３．１％～５３．９％％之间，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ变异系数较大，都超过
３０％，属于中等强度变异．重金属含量在土样之间存在的变异性反映了人为活动对土壤重金属含量的影响，变异越大，人为活动干扰越大．景区土壤重金属含量的增加主要受旅游活动的干扰，如景区汽车尾气排放和
大气沉降，游客消费产生的生活垃圾，如塑料、电池等，游客鞋底的携带物质及其磨损等［１５］．
与国内同类研究相比，南京和黄山两个地区的Ｚｎ、Ｐｂ土壤区域背景值差别不大，黄山景区土壤Ｚｎ、Ｐｂ平均含量分别是方山景区土壤重金属平均含量的２．９、２．３倍，说明方山景区因为旅游设施建设规模、游客数量上都远远小于黄山景区，人为活动干扰小，Ｚｎ、Ｐｂ含量偏低．但Ｃｕ、Ｃｒ的平均含量方山景区略高于黄山景区，这与南京区域土壤背景值中含量较高有关，重金属含量除受到人为活动干扰，还受到成土母质等自然因素的影响．
表２ 土壤重金属含量特征
项目ＺｎＣｕＰｂＣｒＣｄ
含量范围（ｍｇ／ｋｇ）２３．７～１１７．３１３．８～４３．４５．８～２９．５３９．６～６３．２０．１３～０．３２
平均值（ｍｇ／ｋｇ）５４．７２３．１２０．０５３．００．２１
标准差２９．５１０．２６．３６．９０．０５
变异系数（％）５３．９４３．９３１．５１３．１２７．１
南京区域背景值（ｍｇ／ｋｇ）７６．８３２．２２４．８５９．００．１９超标率（％）２５．０３３．３２５．０１６．７５０．０
黄山区域背景值（ｍｇ／ｋｇ）８６．９１１．７２３．７４０．３０．０９７
黄山平均值（ｍｇ／ｋｇ）１５７．０１９．７４６．４４１．４—
注：—未监测
２．３ 土壤重金属含量之间的相关性
土壤中重金属元素之间若存在显著的相关性，则说明它们的来源途径是相同的，若关系不显著则说明来源途径存在差异．表３表示了方山土壤重金属含量之间的相关性．从表３可以看出，Ｃｕ－Ｚｎ之间存在显著相关性，说明Ｃｕ和Ｚｎ的来源可能相同，其他金属的来源不尽相同，游客活动、生活垃圾及含铅汽车尾气的排放、种植茶树的施肥活动等是方山土壤重金属的主要来源．
表３ 土壤重金属含量的相关性
ＺｎＣｕＰｂＣｒＣｄＺｎ１
Ｃｕ０．９２７ １
Ｐｂ０．３８２０．３９１１
Ｃｒ０．０７２０．１０４－０．４５４１
Ｃｄ０．２７４０．３５００．４７０－０．５５７１
注： 表示达到９５％的显著性水平； 表示达到９９％的显著性水平
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２．４ 土壤重金属含量潜在生态风险评价
２．４．１ 不同重金属的潜在生态风险
以南京市土壤重金属含量背景值为参比含量，按照公式（１）和（２）计算得到各样点５种重金属的单项潜在生态风险危害指数，如表４所示．Ｅｉ值分级标准的第一级（轻微生态风险）上限值由非污染的污染系数（Ｃ＝１）与所研究的污染物中最大毒性响应系数（Ｔ）相乘而得到，其他风险级别的上限值分别用上一级的分级值乘２得到．本研究的５种重金属中，最大Ｔｉ为３０（Ｃｄ），据此得到Ｅ的风险分级标准为：Ｅｉ＜３０为轻微生态风险，３０≤Ｅｉ＜６０为中等生态风险，６０≤Ｅｉ＜１２０为强烈生态风险，１２０≤Ｅｉ＜２４０为很强生态风险，Ｅｉ≥２４０为极强生态风险．
表４ 土壤重金属潜在生态危害指数
ＺｎＣｕＰｂＣｒＣｄ范围０．３～１．５２．１～６．７１．２～５．９１．３～２．１２０．５～５０．５
平均值０．７３．６３．１１．８３３．７
从各元素的单项潜在生态危害指数Ｅｉ范围来看，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ都没有超过３０，这４种元素生态风险均处于轻微危害，有６个样点中Ｃｄ的生态危害系数Ｅｉ大于３０，属于中等生态风险．５种重金属的平均风险危
害指数由大到小依次为：Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｚｎ，其中，Ｃｄ是潜在生态危害指数的主导因子．
２．４．２ 重金属的潜在生态总风险
重金属的潜在生态总风险是根据ＲＩ值进行评价的，根据Ｈａｋａｎｓｏｎ的计算公式，ＲＩ值的大小与污染物的种类和数量有关，不同的重金属其毒性响应系数存在差异．利用马建华等［１６１７］调整后的计算方法，计算得到本研究中第一级ＲＩ分级界限值（４８．５９≈４９），其他分级则分别将上一级的分级值乘２得到．本研究具体的分级标准为：ＲＩ＜４９为轻微生态风险；４９≤ＲＩ＜９
８为中等生态风险；９８≤ＲＩ＜１９６为强烈生态风险；ＲＩ≥１９６为很强生态风险．
方山风景区土壤的ＲＩ在２７．８～６２．４之间，处于轻微生态风险样点占总样点的６６．７％，有４个样点ＲＩ超过４９，为中等生态风险，占研究总样点的３３．３％．
与国内热门景区相比，方山风景区土壤重金属潜在生态总风险相对较小．如黄山景区土壤重金属潜在生态风险研究中，５４．２９％的样点处于中等生态风险，２．８５％的样点为强烈生态风险．这主要可能是因为黄山风景区旅游基础设施建设体量大，游客数量大，人为活动对土壤环境质量产生的干扰更强烈．
３ 结论
（１）方山风景区土壤中Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ含量均有超过区域土壤背景值的样点，超标率为１６．７％～
５０ ０％，Ｃｄ的超标率最高．重金属含量变异系数在１３．１％～５３．９％之间，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ均超过３０％，为中强度变异，这３种金属受人为活动干扰较大．
（２）Ｃｕ－Ｚｎ存在显著相关性，其他金属之间无显著相关性，说明方山土壤中重金属来源较广泛，如游客活动、生活垃圾及含铅汽车尾气的排放、茶树种植等活动．
（３）方山景区土壤Ｃｄ的潜在生态风险最大，有一半样点属于中等生态风险，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ均为轻微潜在生态风险．土壤重金属综合潜在生态风险指数范围为２７．８～６２．４之间，６６．７％的样点处于轻微生态风险，３３．３％的样点为中等生态风险，Ｃｄ是最主要的致险因子．
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（责任编辑：桂 利）
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