張雪梅

(廣州開發(fā)區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 廣州 510663)

土壤環(huán)境是自然生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是人類賴以生存和社會可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎[1]。隨著城市化和工業(yè)化進程的加快，大量污染物排入到生態(tài)環(huán)境中，使得土壤重金屬污染問題尤為顯著[2]。目前，關于我國城市土壤重金屬污染狀況和評價已開展了許多的研究，主要有土壤污染特征、重金屬形態(tài)分析、來源分析、生態(tài)風險、健康風險及污染場地治理等。本文選取了廣州開發(fā)區(qū)工業(yè)企業(yè)土壤污染狀況為研究對象，通過對轄區(qū)內(nèi)73家重金屬企業(yè)廠區(qū)內(nèi)表層土壤采樣分析，并應用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、Hakanson 潛在生態(tài)風險指數(shù)法對其土壤環(huán)境質(zhì)量和潛在生態(tài)風險進行評價，了解掌握重點企業(yè)土壤污染特征，為環(huán)境管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域概況

廣州開發(fā)區(qū)位于廣州市東部，是首批國家級經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)之一，其位處珠江三角洲核心地帶。2014年，與黃埔區(qū)合并后，行政區(qū)域總面積484.17 km2。該區(qū)作為老工業(yè)區(qū)，匯聚了電子制造、石油化工、汽車制造、生物醫(yī)藥、精細化工、現(xiàn)代物流等重點行業(yè)企業(yè)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，熱源豐富，雨量充沛。年平均日照射時數(shù)1906小時，日照率43%。年平均溫度為21 ℃，最冷月1月份平均為13.3 ℃，最熱月7月份平均為28.4 ℃，氣溫年際變化較小。年降雨量1694 mm，主要集中在4～9月。

1.2 樣品采集

依據(jù)廣州市重金屬污染企業(yè)監(jiān)管名單和行業(yè)類型，重點選取了中國石油化工股份有限公司廣州分公司、本田汽車(中國)有限公司、廣州美維電子有限公司等73家重金屬污染企業(yè)為監(jiān)測對象。監(jiān)測的重金屬企業(yè)主要分布在開發(fā)區(qū)中部和南部，布設的監(jiān)測點位見圖1。土壤樣品的采集嚴格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》的要求進行采樣，在生產(chǎn)車間旁裸露土壤采集0～20 cm 表層土壤，采樣過程中，避免樣品污染，并按要求做好樣品的保存、運輸和流轉(zhuǎn)。

圖1 重點企業(yè)重金屬土壤監(jiān)測點位圖

1.3 樣品處理與分析

土壤監(jiān)測項目包括總鎘、總汞、總砷、總鉛、總銅、總鎳。測試分析方法選用《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)中表3推薦使用的分析方法。樣品分析過程，按照分析方法的要求進行前處理及儀器測試，每批樣品按要求做好空白實驗，抽取 10% 的樣品做平行樣測試進行精密度檢驗，10% 有證標準物質(zhì)測試(或全程加標回收測定)進行準確度檢驗，測試結果滿足標準方法的要求。

1.4 評價方法

1.4.1 單因子污染指數(shù)

單因子污染指數(shù)法[3-4]是以土壤單項重金屬含量的測定值與評價標準的比值表征土壤中某一重金屬的環(huán)境污染程度。重金屬環(huán)境質(zhì)量指數(shù)Pi計算公式為：

(1)

式中：Pi為土壤中重金屬污染物i(i=1，2，3…)的單因子污染指數(shù)；Ci為土壤中重金屬污染物i的測定值(mg/kg)；Si為重金屬污染物i的土壤環(huán)境評價標準值(mg/kg)。本文選取《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600-2018)中二類用地篩選值作為評價標準。依據(jù)Pi值的不同，將土壤污染分為 5類：Pi<1，非污染；1 5，重度污染。

1.4.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)

內(nèi)梅羅指數(shù)法是以單因子指數(shù)法評價的結果為基礎，結合最大環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，以此來評價出研究區(qū)域主要污染因子和污染點位的一種方法[5]。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的計算公式為：

(2)

式中：Pn為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Pi為重金屬污染物i的單因子污染指數(shù)；max(Pi) 為重金屬污染物 i的單因子污染指數(shù)最大值；avg(Pi) 為重金屬污染物 i的單因子污染指數(shù)平均值。內(nèi)梅羅指數(shù)法分級標準：Pn≤0.7，為安全；0.73，為重度污染。

1.4.3 Hakanson潛在生態(tài)風險指數(shù)

潛在生態(tài)風險指數(shù)是 1980 年瑞典科學家Hkanson 根據(jù)重金屬性質(zhì)及環(huán)境行為特點，從沉積學的角度出發(fā)，用于土壤或沉積物中重金屬潛在生態(tài)風險評價的一種方法。

單一重金屬污染物的潛在生態(tài)風險指數(shù)計算公式為：

(3)

多種重金屬污染物的潛在生態(tài)風險指數(shù)計算公式為：

(4)

式中，Ei為重金屬污染物 i 的潛在生態(tài)風險系數(shù)；Ti為重金屬污染物i的毒性系數(shù)；RI值是n種重金屬潛在生態(tài)風險系數(shù)之和。本文選取《土壤 重金屬風險評價篩選值 珠江三角洲》中背景值為參比值。潛在生態(tài)危害程度分級標準見表1；重金屬元素毒性系數(shù)見表 2[6]。

表1 潛在生態(tài)風險指數(shù)等級劃分標準

表2 土壤重金屬元素的毒性系數(shù)

2 結果與評價

2.1 土壤重金屬污染特征

研究區(qū)域73個點位重金屬監(jiān)測數(shù)據(jù)分析(結果見表3)，土壤中重金屬Hg、As、Cd、Cu、Pb、Ni平均濃度分別為0.120 mg/kg、6.80 mg/kg、0.36 mg/kg、57 mg/kg、 111 mg/kg、23 mg/kg，是珠三角土壤背景值的0.90倍、0.27倍、3.24倍、1.76倍、1.85倍、0.80倍。對照《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600-2018)表 1 第二類用地篩選值，中船黃埔文沖船舶有限公司土壤中的砷超標，超標倍數(shù)0.57倍；其它點位土壤重金屬均符合標準。

重點區(qū)域表層土壤環(huán)境質(zhì)量與人類活動關系密切，且易受人為活動影響。有研究表明，土壤環(huán)境中重金屬含量變異系數(shù)可反映人為活動對重金屬含量的影響，變異系數(shù)越大，表明受人為活動干擾越強烈[7]。本文重金屬變異系數(shù)依次為Cu>As>Ni>Cd>Pb>Hg ，其中Hg和Pb變異系數(shù)小于100%，屬于中等變異；其它重金屬變異系數(shù)均大于100%，為強變異。結果表明研究區(qū)域中Cu、 As、 Ni、 Cd空間差異性較大，受人為因素的影響較大。

表3 土壤重金屬監(jiān)測結果統(tǒng)計分析 (mg/kg)

2.2 土壤重金屬污染評價

圖2 研究區(qū)域土壤重金屬污染指數(shù)對比圖

研究區(qū)域土壤重金屬監(jiān)測結果表明，重金屬的單因子污染指數(shù)(Pi)平均值均小于1，依次為：Pb>As>Ni>Cd>Cu>Hg。土壤中重金屬As的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.11，屬于輕微污染；其它重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均小于0.7，且綜合污染指數(shù)平均值為0.34，表明土壤中重金屬平均水平整體未受污染，處于清潔狀態(tài)。但需留意的是，個別點位超出建設用地土壤風險管控值標準，其土壤受到一定程度的重金屬As污染，需加強對個別超標企業(yè)土壤的風險防控。

2.3 土壤重金屬潛在生態(tài)風險評價

研究區(qū)域土壤重金屬監(jiān)測結果表明，6項重金屬的單項污染潛在生態(tài)風險指數(shù)(Ei)平均值大小依次為Cd(97.4)>Hg(36.1)>Pb(9.25)>Cu(8.84)>Ni(4.02)>As(2.72)，Cd的潛在生態(tài)風險指數(shù)平均值明顯高于其他重金屬元素，其生態(tài)風險指數(shù)Ei大于80，屬于強生態(tài)風險等級，是研究區(qū)域土壤生態(tài)風險的主要貢獻因子，其次是Hg。土壤綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)(RI)變化范圍介于12.6～906，平均值為158，總體表現(xiàn)為強生態(tài)風險等級(見表 4)。其中，處在輕微、中等、強、很強、極強生態(tài)風險的比例分別為 82.65%、10.05%、4.34%、1.82%和1.14%。

表4 土壤重金屬潛在生態(tài)風險指數(shù)及百分比統(tǒng)計

3 結 論

本文對廣州開發(fā)區(qū)73家重點重金屬企業(yè)廠區(qū)內(nèi)表層土壤進行采樣分析，結果表明：

(1)研究區(qū)域土壤中重金屬Hg、As、Cd、Cu、Pb、Ni平均濃度分別為0.120 mg/kg、6.80 mg/kg、0.36 mg/kg、57 mg/kg、 111 mg/kg、23 mg/kg，是珠三角土壤背景值的0.90倍、0.27倍、3.24倍、1.76倍、1.85倍、0.80倍。

(2)選取《土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600-2018)表 1 第二類用地篩選值進行綜合污染狀況評價，土壤中重金屬As的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.11，屬于輕微污染；其它重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均小于0.7，且綜合污染指數(shù)平均值為0.34，表明土壤中重金屬平均水平整體未受污染，處于清潔狀態(tài)。個別企業(yè)的重金屬超出風險管控限值，需重點加強超標企業(yè)土壤污染防控與治理。

(3)選取《土壤 重金屬風險評價篩選值 珠江三角洲》中背景值為參比值進行潛在生態(tài)風險評價，研究區(qū)域土壤綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)(RI)變化范圍介于12.6～906，平均值為158，總體表現(xiàn)為強生態(tài)風險等級。影響該區(qū)域土壤生態(tài)風險的主要貢獻因子是Cd，其次是Hg。由于土壤中重金屬污染具有污染范圍廣、隱蔽、持續(xù)時間長、不可逆和不易治理等特點[8]，建議制定相應的土壤污染防治措施，持續(xù)開展高污染企業(yè)土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測，推行清潔生產(chǎn)，降低土壤環(huán)境風險。