李娟,趙朋,劉寶華,艾福開

（遼寧省第十地質(zhì)大隊有限責(zé)任公司，遼寧撫順113004）

土壤環(huán)境質(zhì)量是土壤容納、吸收和降解各種環(huán)境污染物質(zhì)并進(jìn)而影響和促進(jìn)人類動植物健康的能力[1]。近年來工礦企業(yè)污染物和生活垃圾的大量輸入，土壤環(huán)境質(zhì)量下降及土壤遭受污染的問題日益突出，嚴(yán)重影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全[2]。土壤中重金屬污染已成為環(huán)境污染較突出的一個問題[3]，重金屬在土壤中的積累，不僅直接影響土壤理化性狀、降低土壤生物活性、阻礙養(yǎng)分有效供給，而且，可通過植物富集吸收后經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，從而直接或間接地威脅人體安全和健康[4-6]。

評價區(qū)位于遼寧省撫順市的撫順縣、清原滿族自治縣和新賓滿族自治縣管轄范圍之內(nèi)。區(qū)內(nèi)有大伙房飲用水源地，其供給遼寧省中東部七個城市的飲用水，是省級生態(tài)保護(hù)區(qū)，因此，了解土壤污染狀況十分必要。評價區(qū)通過土壤采樣調(diào)查，分析該區(qū)Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni八大重金屬含量狀況及特征，以期掌握該區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，分析未來地質(zhì)環(huán)境變化趨勢，提出更加合理的水源地保護(hù)措施，為水源地環(huán)境保護(hù)、水源地保護(hù)區(qū)管理政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與處理

以野外實際確定的樣品采集點(diǎn)為中心向東、南、西、北4個方向布設(shè)子樣點(diǎn)，工作中先采集4個子樣點(diǎn)土壤樣品，具體位置利用GPS進(jìn)行方位確定，分別距離中心樣的東、南、西、北4個方向15 m。當(dāng)?shù)匦蔚孛布巴寥览梅绞綇?fù)雜，樣點(diǎn)代表性差時，適當(dāng)加大中心樣點(diǎn)與分樣點(diǎn)的距離，最大位移距離不超過70 m。采樣深度0~20 m表層土壤，使用竹鏟直接采集，5個點(diǎn)制成混合樣品。土壤樣品采樣點(diǎn)密度1.1點(diǎn)/30 km2，共采回有效樣品300組，采集表層樣時，刮去表層浮土（<1 cm），采集地表至20 cm深處的土柱（采用刻槽方式取樣，保證土樣上下的均勻性），并去除雜草、草根、礫石、磚塊、肥料團(tuán)塊等雜物。

樣品原始重量均大于1000 g，自然干燥過篩后，截取的粒級樣品（<20目部分，即<0.84 mm）重達(dá)500 g。采集的樣品要防止沾污和樣品間的相互污染。采樣點(diǎn)具體位置見圖1。

圖1 采樣點(diǎn)及評價區(qū)分布圖

1.2 分析項目

對采回樣品的鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、全銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、全鋅(Zn)、鎳(Ni)重金屬元素8項進(jìn)行測試分析。

2 評價方法

土壤環(huán)境質(zhì)量評價按照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618-1995），根據(jù)土壤應(yīng)用功能和保護(hù)目標(biāo)，劃分為三類：Ⅰ類主要適用于國家規(guī)定的自然保護(hù)區(qū)（原有背景重金屬含量高的除外）、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護(hù)地區(qū)的土壤，土壤質(zhì)量基本上保持自然背景水平；Ⅱ類主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染；Ⅲ類主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產(chǎn)附近等地的農(nóng)田土壤（蔬菜地除外），土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。本次主要針對區(qū)內(nèi)耕地進(jìn)行取樣調(diào)查，將區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量歸為Ⅱ類，執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)。二級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值，根據(jù)本帶土壤呈弱堿性的實際，采用6.5

2.1 單因子指數(shù)法

單因子質(zhì)量指數(shù)是以土壤污染物的實測濃度與評價標(biāo)準(zhǔn)之比計算出的土壤環(huán)境質(zhì)量污染指數(shù)，即：

式中Pi為土壤中污染物i的單項污染指數(shù)；Ci為土壤中污染物i含量的實測值；Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)。Pi≤1，表示未受污染物i明顯污染；Pi>1，表示土壤受污染；根據(jù)《土壤質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T0295-2016）對土壤環(huán)境等級劃分，對單項指標(biāo)進(jìn)行污染等級評價，見表1。

表1 土壤環(huán)境地球化學(xué)等級劃分

2.2 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

計算公式：

PN為土壤綜合污染指數(shù)；(Ci/Si)avg為土壤污染中污染指數(shù)的平均值；(Ci/Si)max為土壤污染中污染指數(shù)的最大值。

綜合污染指數(shù)全面反映各污染物對土壤的不同作用，同時又突出高濃度污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，其評價的分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)

3 評價結(jié)果

3.1 土壤環(huán)境質(zhì)量單因素評價

用單因子指數(shù)法進(jìn)行評價時，有一項污染物超標(biāo)就認(rèn)為該土壤樣品超標(biāo)。通過對300個點(diǎn)位8種元素（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）測試分析，發(fā)現(xiàn)46個點(diǎn)位超標(biāo)。另外254個點(diǎn)位所有項目Pi均小于1，各點(diǎn)位土壤環(huán)境質(zhì)量均屬無污染。對46個點(diǎn)位土壤環(huán)境質(zhì)量評價分析：有2個點(diǎn)位中均包含兩項重金屬（Zn、Cd)污染指數(shù)大于5，3個點(diǎn)位中均有1項重金屬（Cd)污染指數(shù)大于5，雖然這5個點(diǎn)其余重金屬項目均達(dá)標(biāo)，但根據(jù)單因子土壤環(huán)境質(zhì)量評價分級，都屬重度污染；Zn超標(biāo)點(diǎn)位于榆樹鄉(xiāng)董家堡子、關(guān)家堡子，Cd超標(biāo)點(diǎn)位于榆樹鄉(xiāng)董家堡子、關(guān)家堡子，木奇鎮(zhèn)章京村、紅透山鎮(zhèn)灘洲村。有1個點(diǎn)位中兩項重金屬（Zn、Hg)污染指數(shù)在3和5之間，屬中度污染，位于清原縣斗虎屯；有4個點(diǎn)位各含一項重金屬（Hg、Cd)污染指數(shù)在2和3之間，屬輕度污染，Hg超標(biāo)點(diǎn)位于清原縣牛肺溝，Cd超標(biāo)點(diǎn)位于清原縣枸乃甸、清原鎮(zhèn)鎮(zhèn)東村、新賓鎮(zhèn)污水處理廠；共有36個點(diǎn)位中測試出不同時含有重金屬（Zn、Cu、Ni、As、Cr、Cd)污染指數(shù)在1和2之間，屬輕微污染。結(jié)果見表3。

表3 單指標(biāo)測試結(jié)果表

可見，Zn、Hg和Cd輕度至重度超標(biāo)點(diǎn)占3%，是整個研究區(qū)主要的重金屬污染元素，以散點(diǎn)狀分布為特征，見圖2。說明區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量較好。

圖2 輕度至重度超標(biāo)點(diǎn)評價分布圖

3.2 土壤環(huán)境質(zhì)量多因素評價

因區(qū)內(nèi)擁有多元素污染源，運(yùn)用綜合污染指數(shù)法進(jìn)行污染程度的評價，能綜合、全面的反映區(qū)內(nèi)污染的程度。內(nèi)梅羅污染指數(shù)法，綜合考慮所有污染項目，兼顧污染最嚴(yán)重的因子[7]。根據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法計算出本區(qū)土壤綜合污染指數(shù)值PN，分析土壤污染程度，結(jié)果見表4。

表4 土壤綜合污染指數(shù)樣品評價

本次調(diào)查的300個點(diǎn)位樣品中，有79%的樣品綜合污染指數(shù)值在0.286~0.700，處于清潔區(qū)；有15.67%的樣品綜合污染指數(shù)值在0.701~0.999，處于尚清潔區(qū)；有3%的樣品綜合污染指數(shù)值在1.009~1.709，處于輕微污染區(qū)；有0.67%的樣品綜合污染指數(shù)值為2.105~2.238，處于中度污染區(qū)，有1.67%的樣品綜合污染指數(shù)值3.756~102.247，處于重度污染區(qū)。

全區(qū)大面積為清潔區(qū)，土壤環(huán)境質(zhì)量總體水平較好，但局部有輕、中、重度污染。

輕度污染區(qū)分布在清原縣肖家堡鎮(zhèn)東側(cè)-牛肺溝一帶，清原鎮(zhèn)古城子北側(cè)渾河沿岸地區(qū)，南山城鎮(zhèn)新立屯村及其周邊，木奇鎮(zhèn)夾皮溝-洪家大院一帶，木奇鎮(zhèn)二道溝蘇子河沿岸，木奇鎮(zhèn)小洛西溝蘇子河沿岸地區(qū)，新賓鎮(zhèn)西山村-北茶棚村及旺清門鎮(zhèn)東蜂蜜溝。其中肖家堡、牛肺溝、新立屯、東蜂蜜溝等地主要為農(nóng)用耕地及居民點(diǎn)，影響土地污染因素主要是農(nóng)藥化肥的使用，超標(biāo)元素為汞、銅、鋅、鎘；而木奇鎮(zhèn)西側(cè)二道溝、新賓鎮(zhèn)西側(cè)均有污水處理廠，導(dǎo)致一些重金屬元素混入水中遷移至土壤內(nèi)，造成一定的污染，超標(biāo)元素鎘；此外，古城子北側(cè)為粘土礦廠，夾皮溝北側(cè)高地處為鐵礦采區(qū)及尾礦堆，小洛西溝東側(cè)及東南側(cè)高地分別為鐵礦采區(qū)和粘土礦廠及廢渣堆，超標(biāo)元素為鎘、汞、鉻、鎳、銅。

中度污染區(qū)在清原縣枸乃甸鄉(xiāng)龍王廟村北呈北東向條帶狀，清原縣斗虎屯以及清原縣清原鎮(zhèn)馬前寨呈小面積分布。其中龍王廟村北側(cè)為礦山集中區(qū)域，具有鐵、金礦山三座，采區(qū)四個，超標(biāo)元素為鎘；馬前寨污染區(qū)北側(cè)具有污水處理廠一座、垃圾處理廠一座，超標(biāo)元素為汞、鎘。

重度污染區(qū)主要分布在紅透山鎮(zhèn)鎮(zhèn)南-灘洲村東，木奇鎮(zhèn)章京村吳家堡子，榆樹鄉(xiāng)董家鋪子及榆樹鄉(xiāng)關(guān)家鋪子。其中紅透山鎮(zhèn)鎮(zhèn)南-灘洲村東周邊有金礦采礦權(quán)兩個、污水處理廠一個，超標(biāo)元素為鎘、鋅、銅、砷；吳家堡子污染區(qū)有銀銅礦山，超標(biāo)元素為鎘、鋅；榆樹鄉(xiāng)董家鋪子、關(guān)家鋪子污染區(qū)以往有礦山開采歷史，超標(biāo)元素為鋅、銅。

4 結(jié)論

通過采用單因子指數(shù)法對區(qū)內(nèi)進(jìn)行分析，300個點(diǎn)位中254個點(diǎn)位土壤環(huán)境質(zhì)量均屬無污染。其余46個點(diǎn)位土壤環(huán)境質(zhì)量測試發(fā)現(xiàn)，Zn、Hg和Cd輕度至重度超標(biāo)點(diǎn)占3%，是區(qū)內(nèi)主要的重金屬污染元素，以散點(diǎn)狀分布為特征。

綜合污染指數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，79%的土壤樣品處于清潔區(qū)，15.67%樣品處于尚清潔區(qū)，3%的樣品處于輕微污染區(qū)，0.67%的樣品處于中度污染區(qū)，1.67%的樣品處于重度污染區(qū)。全區(qū)大面積為清潔區(qū)，土壤環(huán)境質(zhì)量總體水平較好，但局部有輕、中、重度污染。礦山、污水處理廠、垃圾處理廠、廢渣堆、排土場的一些重金屬元素遷移至土壤內(nèi)，是造成土壤污染的主要原因。