尹素真，王 晨，呂成成

(1.山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院，山東 濟(jì)南 250100 2.中再生投資控股有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

1 引言

土壤污染具有隱蔽性、累積性、難可逆性等特點(diǎn)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)會(huì)產(chǎn)生大量重金屬，通過(guò)漫流、淋溶入滲、大氣沉降等途徑進(jìn)入土壤中，造成土壤的重金屬污染[1，2]。重金屬由于不能被降解將長(zhǎng)期存在于土壤中，并通過(guò)食物鏈對(duì)動(dòng)植物和人體健康產(chǎn)生危害。很多研究表明，由于受工廠排污的影響，工業(yè)園區(qū)其周邊土壤環(huán)境中極易累積重金屬等污染物[3]。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，小城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)發(fā)展迅速，開(kāi)展小城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)土壤重金屬污染的調(diào)查和評(píng)價(jià)具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外常用的評(píng)價(jià)土壤重金屬污染的方法有：?jiǎn)雾?xiàng)污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法等[4，5]。本研究選取山東省肥城市鄰近的兩個(gè)小城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)，在調(diào)查收集其土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)資料的基礎(chǔ)上，采用多種評(píng)價(jià)方法全面、綜合評(píng)價(jià)了其土壤中重金屬的污染特征，以期為園區(qū)環(huán)境管理部門(mén)提供更為科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)結(jié)論，并為區(qū)域的土壤污染防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

本次調(diào)查的2個(gè)工業(yè)園區(qū)位于山東省中部，在大地構(gòu)造位置上處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)魯西隆起區(qū)，地貌特征為低山丘陵與平原相間的山間溝谷、山前平原、沖積平原共存的復(fù)雜地貌形態(tài)。氣候?qū)儆谂瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，根據(jù)多年氣象統(tǒng)計(jì)資料，區(qū)域年平均氣溫為12～14 ℃，年平均降水為434～1083 mm，年平均風(fēng)速為1.8 m/s。兩園區(qū)均成立于2009年，A園區(qū)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為鹽加工、高端制造、新材料制造、紡織和食品加工，B園區(qū)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為鋰電產(chǎn)業(yè)、設(shè)備制造業(yè)、資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)。

2.2 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)因子

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

A1、B1屬于農(nóng)用地，執(zhí)行《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)》(GB15618-2018)[6]表1中的其他用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值要求，A2、A3和B2、B3均屬于建設(shè)用地，執(zhí)行《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600-2018)[7]表1中第二類(lèi)用地篩選值要求。具體標(biāo)準(zhǔn)限值見(jiàn)表2。

2.4 評(píng)價(jià)方法

2.4.1 單項(xiàng)污染指數(shù)法

單項(xiàng)污染指數(shù)法是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中最常用的方法，可以直觀的反映土壤中某一污染物的污染程度[8]，其計(jì)算公式為：

Pi=Ci/Si

(1)

式(1)中：Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為i污染物的實(shí)測(cè)值，mg/kg；Si為i污染物的標(biāo)準(zhǔn)值，此次評(píng)價(jià)分別取農(nóng)用地和建設(shè)用地篩選值，mg/kg。

2.4.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅污染指數(shù)法可以綜合的評(píng)價(jià)土壤的環(huán)境質(zhì)量狀況，不僅可以反映各污染物對(duì)土壤環(huán)境的影響，還能夠突出高濃度污染物的作用，同時(shí)，可以根據(jù)計(jì)算的內(nèi)梅羅污染指數(shù)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量劃定污染等級(jí)[9，10](表3)。其計(jì)算公式如下：

(2)

式(2)中：PN為內(nèi)梅羅污染指數(shù)，P平均為取樣點(diǎn)各污染物單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值，Pmax為取樣點(diǎn)各污染物單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。

來(lái)生信念量表(Belief in Afterlife Scale，BA量表)(Osarchuk & Tatz，1973)，旨在測(cè)量“個(gè)體對(duì)肉體死亡后生命仍以某種形式繼續(xù)存在的相信程度”，量表中的條目測(cè)量個(gè)體相信死后生命存在的程度。共20個(gè)條目，采用5點(diǎn)Likert式評(píng)分，其中13個(gè)條目為反向計(jì)分。得分越高，說(shuō)明被試的來(lái)生信念越強(qiáng)，越相信死后生命繼續(xù)存在(Bering, 2002)。

表3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Potential ecological risk index，RI)同時(shí)結(jié)合了環(huán)境化學(xué)、毒理學(xué)等方面的內(nèi)容，引入毒性系數(shù)來(lái)確定土壤重金屬的潛在危害程度，能夠綜合地評(píng)價(jià)土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[11](評(píng)價(jià)指標(biāo)和等級(jí)劃分見(jiàn)表4)。其計(jì)算公式如下：

(3)

(4)

2.4.4 地質(zhì)累積指數(shù)法

地質(zhì)累積指數(shù)又稱(chēng)為Muller指數(shù)[14]，可以定量用于研究沉積物等中重金屬的污染程度，綜合反映土壤環(huán)境背景及人類(lèi)活動(dòng)的共同影響。地質(zhì)累積指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5，其計(jì)算公式如下：

(5)

式(5)中：Igeo為地質(zhì)累積指數(shù)；Ci為i污染物的實(shí)測(cè)值，mg/kg；Bi為i污染物的地球化學(xué)背景值，mg/kg，砷、鎘、銅、鉛、汞、鎳、鋅、鉻的背景濃度取中國(guó)土壤元素背景值[15]中山東省的調(diào)查結(jié)果，分別為9.3、0.084、24、25.8、0.019、25.8、63.5、66 mg/kg，鉻(六價(jià))的背景濃度取《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600-2018)[7]中第二類(lèi)用地篩選值，5.7 mg/kg。

表4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和等級(jí)劃分

表5 地質(zhì)累積指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 園區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果分析

園區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果如表6所示。由表中數(shù)據(jù)可知，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位土壤的pH值在5.5～8.5之間，無(wú)酸化或堿化。A1和B1點(diǎn)位各監(jiān)測(cè)指標(biāo)均能滿足《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)》(GB15618-2018)[6]表1中的其他用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值要求，未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，且2個(gè)點(diǎn)位含量最高的兩種重金屬均為鉻、鋅，含量最少的3種重金屬均為砷、鎘、汞。A2、A3和B2、B3點(diǎn)位各監(jiān)測(cè)指標(biāo)均能滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600-2018)[7]中第二類(lèi)用地篩選值要求，也未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象；不同取樣深度處各重金屬的含量變化無(wú)明顯規(guī)律。

3.2 單項(xiàng)污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)

由表7中的單項(xiàng)污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，本次監(jiān)測(cè)的6個(gè)點(diǎn)位的重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)均<1，其中農(nóng)用地的單項(xiàng)污染指數(shù)范圍為0.025～0.56，建設(shè)用地的單項(xiàng)污染指數(shù)范圍為0.001～0.221；內(nèi)梅羅污染指數(shù)均<0.7，其中農(nóng)用地的內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍為0.38～0.46，建設(shè)用地的內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍為0.144～0.161。表明區(qū)域土壤處于“清潔”水平，未受重金屬的污染[16]。

表6 園區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果 mg/kg

表7 單項(xiàng)污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)

由表8中的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均<40，其中農(nóng)用地的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為0.35～14，建設(shè)用地的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為0.01～2.22；綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均<150，其中農(nóng)用地的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為22.98～26.67，建設(shè)用地的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為2.54～2.85?？傮w上看，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與單項(xiàng)污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果一致，表明區(qū)域土壤未受到重金屬的污染。

表8 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.4 地質(zhì)累積指數(shù)評(píng)價(jià)

由表9中的地質(zhì)累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的砷、銅、鉛、鋅、鉻(六價(jià))的地質(zhì)累積指數(shù)均<0，污染等級(jí)為0，污染程度為無(wú)污染；各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的鎘、鉻的地質(zhì)累積指數(shù)范圍均在0～1范圍內(nèi)，污染等級(jí)為1，污染程度為輕微污染；除A1的鎳為輕度污染外，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的鎳均為無(wú)污染；各監(jiān)測(cè)點(diǎn)汞的地質(zhì)累積指數(shù)范圍均在1～2范圍內(nèi)，污染等級(jí)為2，污染程度為輕度污染。

表9 地質(zhì)累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論與討論

(1)通過(guò)對(duì)采用單項(xiàng)污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較可以看出，地質(zhì)累積指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果明顯嚴(yán)重于前3種評(píng)價(jià)方法。其中單項(xiàng)污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果基本相同，均顯示區(qū)域土壤未受到重金屬的污染；而地質(zhì)累積指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果則顯示：1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的鎳輕度污染，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的鎘、鉻輕微污染，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)汞輕度污染。分析地質(zhì)累積指數(shù)法與其他3種評(píng)價(jià)方法采用的標(biāo)準(zhǔn)/背景濃度不同有關(guān)，地質(zhì)累積指數(shù)評(píng)價(jià)時(shí)所取用的鎳、鎘、鉻、汞的背景濃度明顯低于其他3種評(píng)價(jià)方法所采用的標(biāo)準(zhǔn)值；同時(shí)，砷、鎘、鉛、汞、鎳、鋅、鉻的實(shí)測(cè)濃度存在超過(guò)背景濃度現(xiàn)象。

(2)通過(guò)對(duì)采用單項(xiàng)污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較可以看出，同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)位采用不同評(píng)價(jià)方法計(jì)算的最大指數(shù)對(duì)應(yīng)的污染因子不同。其中采樣點(diǎn)A1單項(xiàng)污染指數(shù)最大的因子為鎳、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大的因子為鎘、地質(zhì)累積指數(shù)最大的因子為汞，采樣點(diǎn)B1單項(xiàng)污染指數(shù)最大的因子為砷、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大的因子為鎘、地質(zhì)累積指數(shù)最大的因子為汞。分析與不同評(píng)價(jià)方法重點(diǎn)關(guān)注的評(píng)價(jià)內(nèi)容不同有關(guān)，因此在實(shí)際工作中，應(yīng)結(jié)合具體實(shí)際選擇一種或者多種方法組合進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便全面、準(zhǔn)確地判斷土壤受重金屬的污染程度。

(3)綜合上述分析結(jié)果，園區(qū)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的重金屬含量均能夠滿足所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，不存在超標(biāo)現(xiàn)象，區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量良好。但是，部分監(jiān)測(cè)因子高于背景濃度，建議園區(qū)進(jìn)一步加強(qiáng)管理，合理開(kāi)發(fā)和利用土地資源，杜絕環(huán)境污染事故，建立定期監(jiān)測(cè)制度，避免因園區(qū)的建設(shè)而導(dǎo)致區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量惡化。