王玥，劉瑩雪，李丹丹，何睿，王偉，劉月仙，陸兆華，張萌*

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心，北京 100029；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049）

土壤環(huán)境與人類生存環(huán)境密切相關(guān)，我國(guó)當(dāng)前普遍面臨土壤污染問(wèn)題[1]，其中土壤重金屬污染尤為突出[2]。據(jù)報(bào)道，中國(guó)每年因重金屬污染而導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)量超過(guò)1 000 萬(wàn)t[3]，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200 億元[4]。鹽堿土是一種廣泛分布在全球陸地的重要土地資源，面積約9.5 億hm2，占地球陸地表面面積的10%[5]，我國(guó)鹽堿地面積約為0.37億hm2，近50 a來(lái)仍以每年0.6%的速度增加。面對(duì)日益增長(zhǎng)的糧食需求和不斷減少的可利用耕地資源，通過(guò)開(kāi)發(fā)利用鹽漬土資源提高土地資源利用率，從而為人類解決資源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題，對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。

農(nóng)田土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過(guò)量累積引起的環(huán)境污染[6]。農(nóng)田土壤中重金屬來(lái)源包括自然源與人為源。在自然源中，土壤母質(zhì)及成土過(guò)程中重金屬含量受淋洗、風(fēng)化及植物吸收富集、歸化等自然因素影響[7]。在人為源中，大氣沉降、施肥、污水灌溉等人類活動(dòng)程度的大小也影響著不同區(qū)域內(nèi)土壤的重金屬含量[8?9]。重金屬具有高隱蔽性、難降解性以及易富集性[10]，可通過(guò)物質(zhì)循環(huán)進(jìn)入農(nóng)作物內(nèi)，通過(guò)“土壤?農(nóng)作物?人體”的食物鏈途徑進(jìn)入人體，并不斷累積，導(dǎo)致人體機(jī)能的功能性障礙和不可逆轉(zhuǎn)性損傷，對(duì)人體健康和生物生長(zhǎng)造成危害[11?13]。鉻（Cr）是環(huán)境中一種重要的重金屬污染物，隨著工業(yè)的發(fā)展，Cr 及其化合物應(yīng)用越來(lái)越多，如印染、電鍍、化工等行業(yè)。大量含Cr 的廢水、廢渣隨意排放導(dǎo)致土壤、水體和生物遭到不同程度的污染。

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是將環(huán)境污染程度與人體健康聯(lián)系起來(lái)，定量地描述環(huán)境污染對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害風(fēng)險(xiǎn)[14?15]。人類活動(dòng)影響著農(nóng)田土壤污染程度，過(guò)量施加化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致農(nóng)田土壤污染增加，遭受到持久影響，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的重金屬更易造成農(nóng)田土壤重金屬污染。重金屬通過(guò)食物吸收、皮膚接觸等途徑對(duì)人體健康造成一定程度危害。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在農(nóng)田土壤重金屬污染對(duì)人體造成的健康風(fēng)險(xiǎn)方面進(jìn)行了大量研究，研究主要側(cè)重于礦區(qū)與工廠周邊土壤中重金屬微量元素對(duì)人類健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[16?17]。目前，關(guān)于黃河三角洲鹽堿化農(nóng)田土壤重金屬污染對(duì)人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究較少。

本文以山東省濱州市濱城區(qū)農(nóng)村、郊區(qū)、城區(qū)農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，綜合分析濱城區(qū)農(nóng)田土壤重金屬的污染特征。對(duì)土壤中As、Cd、Cr、Pd 等重金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果顯示Cr 在濱城區(qū)農(nóng)田土壤中含量較高，其他重金屬元素含量甚微，同時(shí)通過(guò)分析重金屬空間分布特征，最終選擇對(duì)重金屬Cr 進(jìn)行分析。按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法以及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期掌握濱城區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量和污染狀況，為鹽堿農(nóng)田土壤重金屬污染防治及調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概述

濱城區(qū)位于黃河三角洲腹地，是山東省主要的耕地后備資源區(qū)，屬于華北鹽堿土區(qū)，典型的濱海鹽堿地，土壤鹽堿類型屬NaCl型，農(nóng)田實(shí)施小麥?玉米輪作耕作制度。該地屬溫帶季風(fēng)氣候，大陸性較強(qiáng)，四季分明，日照充足。年平均日照時(shí)數(shù)在2 300～2 900 h，日照率在52%～56%，年平均氣溫12.5 ℃，年平均降水量583.2 mm。濱城區(qū)地勢(shì)南高北低，以小清河為界，南北地貌特征具有顯著差異，具體表現(xiàn)為：小清河以南多是低山丘陵區(qū)；以北區(qū)域受到黃河泥沙沖積和海相沉積影響，以及灘涂鹽漬土改良、水產(chǎn)養(yǎng)殖、油田開(kāi)發(fā)等人類活動(dòng)的干擾，由海向陸依次形成了無(wú)植被灘涂、鹽生植被濕地和農(nóng)用地等系列土地利用類型，這些類型的土地土層深厚，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方面潛力巨大[18]。

1.2 土壤樣品采集

于2019 年8 月采集玉米農(nóng)田土壤樣品。根據(jù)農(nóng)田種植分布情況，對(duì)農(nóng)村、郊區(qū)、城區(qū)3 個(gè)區(qū)域的玉米地采用隨機(jī)布點(diǎn)方法，采樣點(diǎn)數(shù)分別為38、18 個(gè)和5個(gè)。在各區(qū)域內(nèi)采用梅花布點(diǎn)法布設(shè)5 個(gè)子樣點(diǎn)，分別采集0～5、5～10、10～20 cm 3 個(gè)深度土壤樣品，共計(jì)61×3=183 份土壤樣品，每份樣品重復(fù)采集兩次。將采集好的土壤樣品混合放入自封袋，做好標(biāo)注，記錄各采樣地點(diǎn)、深度、日期。采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

1.3 樣品處理與分析

1.3.1 樣品處理

將采回的土壤樣品按照相同樣地充分混勻，置于室內(nèi)風(fēng)干，挑出植物殘?bào)w及石塊等雜質(zhì)。將風(fēng)干后的土壤樣品用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨，通過(guò)2 mm 尼龍篩備用。分別取20 g左右過(guò)篩的土壤樣品，用于理化性質(zhì)分析，包括含水率、pH、電導(dǎo)率、堿化度、離子交換量及有機(jī)質(zhì)。本研究用于分析重金屬含量的土壤樣品需要用瑪瑙研缽進(jìn)一步研磨，過(guò)0.149 mm 孔徑的尼龍篩后裝入自封袋妥善保存，自封袋上注明樣號(hào)、采樣地點(diǎn)、深度等信息。

1.3.2 重金屬測(cè)定方法

電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP?OES，安捷倫公司，Optima8000）、萬(wàn)分之一電子分析天平（瑞士，梅特勒公司）、消解儀（XJS36?42A）。

去離子水為Milli?Q Plus水處理系統(tǒng)（美國(guó)，Milli?pore 公司）純化過(guò)的超純水（電阻率＞18.3 MΩ·cm?1）；As、Cr、Cd、Pb 元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg·L?1，100 mL每瓶）采購(gòu)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，使用時(shí)用5%（體積分?jǐn)?shù)）硝酸溶液逐級(jí)稀釋成0.1、0.2、0.5、1.0 mg·L?1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列；硝酸和氫氟酸均為超級(jí)純；鹽酸為優(yōu)級(jí)純。

土壤重金屬測(cè)定方法[19]：稱取1.00 g（精確到0.001 g）過(guò)0.149 mm 篩的風(fēng)干土樣于100 mL 消解管中，加蒸餾水使土壤樣品潤(rùn)濕，加9 mL 濃硫酸，搖勻后靜置10～12 h 再加入高氯酸1 mL，充分搖勻后在消解儀上消解6 h。待冷卻后，吸取消解管中的消解液100 mL 于容量瓶中，反復(fù)沖洗，將瓶?jī)?nèi)混合物全部洗入容量瓶中，然后用水稀釋至刻度線處，搖勻后靜置冷卻進(jìn)行過(guò)濾，將過(guò)濾后的溶液按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 理化性質(zhì)測(cè)定方法

（1）土壤pH及電導(dǎo)率

將8.0 g風(fēng)干土樣放入容器中，加入40 mL去離子水，用酸度計(jì)測(cè)定pH。設(shè)置3個(gè)平行樣。

土壤電導(dǎo)率：稱取8.0 g 風(fēng)干土樣，調(diào)節(jié)土水比為1∶4，用電導(dǎo)儀測(cè)定上清液的電導(dǎo)度。

式中：EC為電導(dǎo)率，μS·cm?1；St為電導(dǎo)度；ft為溫度修正系數(shù)；K為電導(dǎo)電極常數(shù)。

（2）土壤陽(yáng)離子交換量

陽(yáng)離子交換量采用EDTA?乙酸銨鹽交換法測(cè)定。將1.0 g風(fēng)干土樣加入到EDTA?乙酸銨混合液中（40 mL），離心3～5 min（3 000 r·min?1）。多次向沉積物中加入乙醇（95%），離心5 min（3 000 r·min?1），去除銨離子。隨后用定氮儀蒸餾8 min，再用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。設(shè)置3個(gè)平行樣。

式中：CEC為土壤陽(yáng)離子交換量，cmol·kg?1；V為鹽酸體積，mL；V0為空白實(shí)驗(yàn)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗體積，mL；m為風(fēng)干土樣質(zhì)量，g。

（3）土壤堿化度

土壤堿化度的計(jì)算公式為：

式中：ESP為土壤堿化度，%；ES為土壤交換性鈉含量，cmol·kg?1。

（4）土壤含水率

采樣時(shí)，用容積為100 cm3的環(huán)刀分別取0～5、5～10、10～20 cm 3層土壤樣品，裝入帶蓋鋁盒中，將水樣置于（105±2）℃烘箱烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定土壤含水率。

式中：WC為土壤含水率，%；m0為鋁盒質(zhì)量，g；m1、m2分別為烘干前、后樣品質(zhì)量，g。

（5）土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定

將5 mL 重鉻酸鉀和5 mL 濃硫酸溶液加入過(guò)2 mm篩的風(fēng)干土壤樣品中，進(jìn)行有機(jī)質(zhì)含量滴定。

1.4 土壤污染評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1 單因子污染評(píng)價(jià)方法

單因子污染指數(shù)法以土壤元素背景值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)重金屬在土壤中的累計(jì)污染程度。

其計(jì)算公式為：

式中：Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物i的實(shí)測(cè)濃度；Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本文分別以山東省土壤重金屬背景值及濱城區(qū)農(nóng)村重金屬含量實(shí)測(cè)平均值為參照。當(dāng)Pi＞1.0時(shí)，說(shuō)明土壤中該重金屬含量超標(biāo)，土壤被污染；當(dāng)Pi≤1.0時(shí)，說(shuō)明該重金屬含量尚在背景值含量95%的置信區(qū)間范圍內(nèi)，可認(rèn)為未受污染；Pi值越大，表明該重金屬的累積情況越嚴(yán)重。其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 單因子污染指數(shù)法重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Single factor pollution index method for classification of heavy metal pollution

1.4.2 綜合污染評(píng)價(jià)方法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法常用于土壤或沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)中，是在單因子指數(shù)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的兼顧極值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)方法，該指數(shù)法可突出高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，反映各種污染物對(duì)土壤環(huán)境的影響。其計(jì)算公式為：

式中：P綜為土壤綜合污染指數(shù)；Pmax為農(nóng)田耕作層土壤中重金屬的最大單項(xiàng)污染指數(shù)；Pave為農(nóng)田耕作層土壤重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Nemerow comprehensive pollution index method for classification of heavy metal pollution

1.4.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

濱州市濱城區(qū)土壤中Cr 的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018），具體見(jiàn)表3。

表3 土壤中Cr的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（mg·kg?1）Table 3 The soil environmental quality?risk control standard of Cr（mg·kg?1）

1.5 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1.5.1 暴露量計(jì)算

土壤中的重金屬可通過(guò)攝入、吸入、皮膚接觸的方式進(jìn)入人體，從而帶來(lái)健康風(fēng)險(xiǎn)。本研究采用美國(guó)環(huán)保署（USEPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)研究區(qū)農(nóng)田土壤中微量元素Cr 3 種暴露途徑的慢性非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。長(zhǎng)期日均暴露量計(jì)算公式為[20?22]：

式中參數(shù)含義及取值見(jiàn)表4[21]。按照USEPA 暴露因子手冊(cè)、Superfund 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則對(duì)土壤重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表4 土壤重金屬暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)及取值Table 4 Parameter and value of exposure risk assessment model of heavy metals in soil

1.5.2 健康風(fēng)險(xiǎn)模型

健康風(fēng)險(xiǎn)分為非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)和致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，土壤非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)（HQ）評(píng)估模型為：

式中：ADD為日均暴露劑量，mg·kg?1·d?1；RfD表示污染物在某種暴露途徑下的日參考攝入劑量，，mg·kg?1·d?1。

對(duì)于多污染物多暴露途徑情況，非致癌風(fēng)險(xiǎn)總指數(shù)（HI）表示為：

如果HQ或HI值小于1，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)較小或可以忽略；如果HQ或HI值大于1，認(rèn)為存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)值越大，風(fēng)險(xiǎn)越高。

致癌健康風(fēng)險(xiǎn)（RISK）一般采用日暴露量與致癌斜率因子的乘積來(lái)進(jìn)行度量，計(jì)算公式為：

式中：SF為致癌斜率因子，mg·kg?1·d?1。當(dāng)RISK低于1×10?6時(shí)，認(rèn)為該物質(zhì)不具有致癌風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)RISK為1×10?6～1×10?4時(shí)，認(rèn)為存在可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)RISK大于1×10?4時(shí)，認(rèn)為存在不可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的金屬元素的RfD和SF值見(jiàn)表5[23?24]。

表5 不同暴露途徑的參考劑量（RfD）和斜率因子（SF）（mg·kg·d?1）Table 5 References dose（RfD）and slope factors（SF）for non?carcinogen trace elements（mg·kg·d?1）

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤Cr含量及分布特征

研究區(qū)農(nóng)田土壤pH 為7.28～9.20，平均pH 為8.24；堿化度5.63%～10.58%，平均值為7.78%，土壤普遍呈堿性。電導(dǎo)率為0.091～0.127μS·cm?1；陽(yáng)離子交換量為19.73～32.38 cmol·kg?1，土壤屬于輕度鹽漬化土。土壤含水率為11.87%～18.75%，處于適宜含量；農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)為6.37～22.54 g·kg?1，平均值為15.89 g·kg?1（表6）。

表6 土壤理化性質(zhì)與重金屬含量統(tǒng)計(jì)Table 6 Soil physical and chemical properties and heavy metal content statistics

山東省Cr 的土壤背景值為66 mg·kg?1。測(cè)得濱城區(qū)農(nóng)村農(nóng)田表層土壤的Cr含量平均值為34.58 mg·kg?1，將該值作為濱城區(qū)農(nóng)田實(shí)測(cè)土壤背景值，進(jìn)行各樣點(diǎn)Cr污染評(píng)價(jià)分析。

研究區(qū)內(nèi)，重金屬Cr 含量在20.56～46.44 mg·kg?1，城區(qū)0～5、5～10、10～20 cm 剖面土壤Cr 含量算數(shù)平均值分別為36.47、34.66、35.61 mg·kg?1；郊區(qū)各個(gè)剖面土壤Cr 含量算術(shù)平均值分別為35.51、34.68、34.78 mg·kg?1；農(nóng)村各個(gè)剖面土壤Cr含量算數(shù)平均值分別為33.09、33.06、32.93 mg·kg?1；不同區(qū)域的土壤Cr變異系數(shù)均屬于中等變異（表7）。

表7 濱城區(qū)土壤重金屬Cr含量Table 7 Content of Cr in soil of Bincheng District

將濱城區(qū)61 個(gè)農(nóng)田樣地中重金屬Cr 含量與《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值分別進(jìn)行比較得出，各區(qū)域土壤Cr含量均無(wú)超標(biāo)。

如圖2 所示，分別對(duì)研究區(qū)3 層土壤重金屬Cr 進(jìn)行橫向分析，0～5、10～20 cm 土層土壤Cr 含量由高到低順序依次為城區(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村，而5～10 cm 土層表現(xiàn)為郊區(qū)土壤Cr含量最高，其次是城區(qū)農(nóng)田土壤。3個(gè)土層各區(qū)域之間存在顯著差異（P＜0.05）。對(duì)3 個(gè)區(qū)域農(nóng)田土壤整體Cr 含量進(jìn)行比較，數(shù)值由高到低順序?yàn)槌菂^(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村。

分別對(duì)濱城區(qū)不同區(qū)域進(jìn)行分析，城區(qū)農(nóng)田土壤Cr 含量隨土層加深呈現(xiàn)先降低后升高的變化規(guī)律，且表層Cr含量高于底層。郊區(qū)農(nóng)田土壤Cr含量表現(xiàn)為隨土層加深含量逐漸降低，5～10 cm 與10～20 cm 土層含量差異較小。農(nóng)村各土層之間Cr 含量平均值趨于一致，整體呈現(xiàn)隨土層加深，Cr 含量先增大后減小的變化規(guī)律。

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，38 個(gè)農(nóng)村農(nóng)田中，有7 個(gè)農(nóng)田采樣點(diǎn)位于池塘或者河邊；18個(gè)郊區(qū)農(nóng)田有5個(gè)農(nóng)田樣點(diǎn)分別位于化工廠、汽車廠房、采油機(jī)器以及高速公路附近；城區(qū)農(nóng)田面積較小且均處于公路旁邊，部分玉米地逐漸變?yōu)榻ㄖG化帶。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人類活動(dòng)及工業(yè)生產(chǎn)較農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更容易造成重金屬污染，如采礦、化工、造紙印染等行業(yè)是土壤重金屬污染的主要來(lái)源，不斷增加建設(shè)用地必將導(dǎo)致土壤表面密閉，使其地表性質(zhì)發(fā)生改變，重金屬元素在土壤中富集，導(dǎo)致表層土壤重金屬Cr 含量最高，并通過(guò)灌溉和污染沉降作用進(jìn)入下層土壤，導(dǎo)致底層Cr 含量高于中間土層。

城區(qū)農(nóng)田土壤Cr 含量最高，主要原因在于人為活動(dòng)影響，其次是種植面積小、有機(jī)質(zhì)含量低、土壤降解能力較弱。郊區(qū)土壤Cr 含量次之，其原因是郊區(qū)種植面積較大，土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，但由于化工廠污染附近河水，及部分農(nóng)田緊鄰高速公路，大氣沉降、灌溉導(dǎo)致郊區(qū)Cr 含量處于城區(qū)與農(nóng)村之間。農(nóng)村農(nóng)田種植面積大，受人為活動(dòng)影響小，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，且遠(yuǎn)離化工廠，因此土壤中Cr含量最低。

2.2 土壤Cr污染程度評(píng)價(jià)

由表8 可知，以山東省土壤重金屬背景值為參照，結(jié)果顯示土壤樣品Pi均小于1.0，污染程度為清潔。全區(qū)均呈現(xiàn)表層污染程度最高，污染程度與土壤重金屬Cr 含量呈顯著正相關(guān)。城區(qū)、郊區(qū)土壤隨土層加深，Cr 污染程度呈現(xiàn)先降低后升高特征，農(nóng)村Cr污染程度隨土層加深逐漸降低并趨于穩(wěn)定。整體分析，各區(qū)域單因子污染指數(shù)由高到低依次表現(xiàn)為城區(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村。以濱城區(qū)農(nóng)村重金屬含量實(shí)測(cè)平均值為背景值，將其作為濱城區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，各土層變化規(guī)律與以山東省土壤重金屬背景值為參照下一致，但部分樣點(diǎn)土壤樣品Pi大于1.0，達(dá)到輕度污染程度。城區(qū)0～5、5～10、10～20 cm 土層中，達(dá)到輕度污染的樣點(diǎn)占比分別為60%、40%、60%，郊區(qū)18 個(gè)樣點(diǎn)中達(dá)到輕度污染的樣點(diǎn)占比分別為56%、44%、56%，且城區(qū)、郊區(qū)Pi平均值處于1.0～2.0，屬于輕度污染，城區(qū)Cr 污染區(qū)域占比最大。農(nóng)村38 個(gè)樣點(diǎn)中達(dá)到輕度污染的樣點(diǎn)Pi平均值均小于1，處于清潔水平，0～5、5～10、10～20 cm 土層樣點(diǎn)分別有42%、45%、47%達(dá)到輕度污染水平。

表8 濱城區(qū)土壤重金屬Cr單因子污染程度分布特征Table 8 Distribution characteristics of single factor pollution degree of soil heavy metal Cr in Bincheng District

由表9 可知，以山東省土壤重金屬背景值為參照，各區(qū)域P綜均小于0.7，污染程度處于清潔水平。部分樣點(diǎn)P綜處于0.7～1.0，為尚清潔狀態(tài)。以濱城區(qū)農(nóng)村農(nóng)田表層重金屬Cr 含量實(shí)測(cè)平均值作為背景值，根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)土壤Cr 污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)算數(shù)平均值均大于1.0，超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值，表明研究區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤一定程度上受到重金屬Cr 污染，其中城區(qū)Cr 污染超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值的樣點(diǎn)數(shù)仍高于郊區(qū)、農(nóng)村，農(nóng)村受重金屬Cr 污染超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值樣點(diǎn)數(shù)低于50%。

上述結(jié)果表明城市土壤中重金屬含量在整體上明顯高于郊區(qū)和農(nóng)村。在城區(qū)，人類活動(dòng)主要包括交通運(yùn)輸、污水灌溉等，這些活動(dòng)以大氣、水體為載體，對(duì)該區(qū)域內(nèi)的土壤重金屬含量分布產(chǎn)生間接影響[25]。除此之外，部分重金屬含量較高的廢棄物堆積導(dǎo)致的滲漏也會(huì)使土壤中重金屬積累[16]，因此城區(qū)污染程度最高，60%的樣點(diǎn)超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值。其次水體污染也是主要原因。郊區(qū)污染源主要來(lái)自于化工廠、污染河流和機(jī)動(dòng)車尾氣排放等[26]，結(jié)果顯示有56%的郊區(qū)樣點(diǎn)超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值。農(nóng)村污染水平雖然最低，但仍有40%以上樣點(diǎn)超出農(nóng)村實(shí)測(cè)背景值，水體污染是周圍農(nóng)田樣點(diǎn)Cr 含量上升的主要原因。整體上，濱城區(qū)農(nóng)田土壤未超過(guò)篩選值和管控值，但對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境仍具有潛在風(fēng)險(xiǎn)，需要嚴(yán)加管控。

2.3 土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

利用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算了成人與兒童在3種暴露途徑下的重金屬單項(xiàng)非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（HQ）、非致癌風(fēng)險(xiǎn)總指數(shù)（HI）和致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RISK），見(jiàn)表10。

表10 土壤Cr的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 10 Non?carcinogenic risk index and carcinogenic risk index of soil Cr

土壤重金屬Cr 對(duì)成人和兒童的HQ及HI均小于1，與美國(guó)環(huán)保部提出的可接受非致癌風(fēng)險(xiǎn)閾值1 相比，濱城區(qū)農(nóng)田土壤重金屬不存在非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)。成人與兒童在不同區(qū)域的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)槌菂^(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村，3 種暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表現(xiàn)為攝入＞吸入＞皮膚接觸，表明經(jīng)口鼻進(jìn)入體內(nèi)是引發(fā)非致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要暴露途徑。不同區(qū)域內(nèi)，在吸入暴露途徑下，成人的HQ值大于兒童，但在攝入和皮膚接觸暴露途徑下，兒童HQ值大于成人。兒童經(jīng)攝入、皮膚接觸引起的人體健康風(fēng)險(xiǎn)均高于成人，這與兒童體質(zhì)量輕、免疫力低以及喜歡室外活動(dòng)等生活習(xí)慣有關(guān)[16?17]。非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)總指數(shù)HI為兒童大于成人[27]。Cr 的致癌風(fēng)險(xiǎn)值在1×10?6～1×10?4，說(shuō)明研究區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)對(duì)人體存在可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合研究區(qū)空間分布特征及采樣點(diǎn)背景分析，交通運(yùn)輸、污水灌溉導(dǎo)致城區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)與致癌風(fēng)險(xiǎn)均明顯高于其他區(qū)域，郊區(qū)一定程度上受到城區(qū)以及工業(yè)發(fā)展影響，健康風(fēng)險(xiǎn)高于農(nóng)村，但存在一定的不確定性，主要是由于研究區(qū)農(nóng)田種植的農(nóng)作物作為食物消費(fèi)，對(duì)人體健康同樣產(chǎn)生影響[28?29]。由于未對(duì)玉米中重金屬含量等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定分析，因此可能低估該區(qū)域農(nóng)田土壤重金屬產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

（1）濱城區(qū)農(nóng)田土壤樣品重金屬Cr 含量遠(yuǎn)低于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）中土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，均低于土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，濱城區(qū)農(nóng)田土壤整體處于清潔水平。

（2）以山東省土壤重金屬背景值為參照，濱城區(qū)各區(qū)域均為表層Cr 含量較高，城區(qū)農(nóng)田土壤Cr 含量最高。以濱城區(qū)農(nóng)村農(nóng)田重金屬含量實(shí)測(cè)平均值為背景值，研究結(jié)果表明，城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村Pi值超出背景值位點(diǎn)率分別為60%、56%、42%，P綜值顯示，污染程度高低順序依次為城區(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村。受人為活動(dòng)、土壤機(jī)械組成以及灌溉沉降影響，土壤剖面重金屬含量呈現(xiàn)出不同的變化特點(diǎn)，全區(qū)各層均表現(xiàn)為表層污染程度最高。受工業(yè)發(fā)展及人為活動(dòng)影響，城區(qū)農(nóng)田土壤Cr 污染程度最高；郊區(qū)作為城區(qū)與農(nóng)村中間紐帶，Cr 污染程度較高；農(nóng)村農(nóng)田土壤污染程度均為清潔水平。

（3）人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明，不同區(qū)域Cr 的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)槌菂^(qū)＞郊區(qū)＞農(nóng)村，且3種暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表現(xiàn)為攝入＞吸入＞皮膚接觸；研究區(qū)土壤Cr對(duì)人體存在可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)。