秦坤坤

（北京市礦產(chǎn)地質(zhì)研究所，北京 101500）

土壤是生態(tài)系統(tǒng)的基本要素，也是人類賴以生存的基礎(chǔ)物質(zhì)條件之一，土壤與大氣、水域和生物環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，土壤環(huán)境的惡化與污染會(huì)通過“土壤—植物（水體）—人體”的路徑，間接對(duì)人體健康造成潛在危害。近年來國家非常重視重金屬引起的土壤污染環(huán)境問題，開展了多項(xiàng)研究工作（曾建兵等，2011；孫小華，2021；郝彪等，2019；胡昱欣等，2021）。另外，城市綠地土壤肥力的高低決定了城市植被生態(tài)服務(wù)功能作用（劉占鋒等，2006；李志國等，2013），城市綠地生態(tài)功能的發(fā)揮，關(guān)鍵在于土壤，城市的居住適宜性、人類的生活品質(zhì)和生存環(huán)境質(zhì)量都與城市土壤所行使的生態(tài)功能密切相關(guān)（賈三滿等，2020）。土壤pH、有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀、土壤密度和有效態(tài)等含量的多少?zèng)Q定了土壤肥力的高低，其含量及空間分布也直接影響著植被的生產(chǎn)力和分布特征（紀(jì)浩等，2012；張麗娜等，2013；Li Jing et al.，2014）。為了掌握北京市城鎮(zhèn)道路綠地土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，本研究以通州區(qū)和五環(huán)路以內(nèi)的主干路、次干路、支路附屬綠地為調(diào)查對(duì)象，分析其土壤的物理性質(zhì)、養(yǎng)分特征和污染物含量，并進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，以期為相關(guān)部門進(jìn)行土壤綜合治理和植被養(yǎng)護(hù)提供參考依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

調(diào)查范圍為北京市建成區(qū)（五環(huán)內(nèi)）以及通州區(qū)的環(huán)路和市區(qū)道路以及主要高速公路周邊道路綠地。研究區(qū)域所在的平原地區(qū)主要由永定河、潮白河、北運(yùn)河、大清河、薊運(yùn)河水系洪沖積作用而成。在大地構(gòu)造上，處于陰山緯向構(gòu)造體系，祁連山、呂梁山、賀蘭山山字型構(gòu)造體系和新華夏構(gòu)造體系的交接部位。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地貌形態(tài)對(duì)比鮮明。北京屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，具有四季分明的特點(diǎn)。平原地區(qū)年平均氣溫為11.5℃，無霜期為180～200 d。受地形和大陸季風(fēng)的影響，北京市形成降水量的時(shí)空分布不均，降水量年際變化大，按照統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在2021年北京全市平均降水量為627.4 mm，分別較常年同期（373 mm）和近10年同期（395.4 mm）偏多7成和6成，為近20年最多。受地帶性和垂直帶性因素的影響，土壤從山地到平原的分布，有一定的規(guī)律性，同時(shí)又受地貌和水熱條件的影響。從山地到平原，土壤分為山地草甸土、山地棕壤、褐土、潮土、沼澤土、水稻土和風(fēng)沙土等，研究區(qū)域土壤類型主要為潮土。

2 材料與方法

2.1 土壤調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)

北京市城市道路綠地土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)，遵循全面性原則、可行性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、連續(xù)性原則、相對(duì)一致性原則，調(diào)查點(diǎn)位分高速路、環(huán)路、主干道、次干道4級(jí)道路布設(shè)，點(diǎn)位空間分布具有代表性、均一性，點(diǎn)位間隔超過1 km。分別選擇主干路、次干路、支路的典型路段進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查。本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約又有代表性的原則，結(jié)合道路橫斷面形式合理點(diǎn)位布設(shè)，調(diào)查點(diǎn)位總計(jì)420個(gè)（圖1）。

圖1 調(diào)查點(diǎn)位分布圖Fig.1 Distribution map of investigation points

2.2 樣品采集

制定相應(yīng)的采樣計(jì)劃，采集現(xiàn)場挖掘采坑深度為60 cm，采坑大小為60 cm×30 cm。每個(gè)土壤調(diào)查點(diǎn)的土壤樣品按表層（0～＞20 cm）、中層（20～＞40 cm）、下層（40～＞60 cm）3層采集，每個(gè)層次5點(diǎn)混合采樣，四分法留存樣品，共采集了1260個(gè)土樣。

有機(jī)樣品單獨(dú)采樣。在中心點(diǎn)的表層取樣，用250 mL棕色廣口瓶裝樣，裝滿玻璃瓶，不留頂上空間，蓋緊瓶蓋，瓶外貼口取紙，用碳素筆書寫樣品信息，樣品采集后應(yīng)及時(shí)放入樣品冷藏箱，4℃以下避光保存。

將采回的土樣攤涼在干凈的塑料紙上，在室內(nèi)風(fēng)干，注意不要暴曬，不要放在陽光直射的地方，在半干時(shí)，用手將大土塊掰碎，撿去石子和碎草，晾干后，過20目篩，樣品量不少于1.1 kg。20目樣品分別放入500 g塑料瓶1瓶；300 g樣品2份，分別放入2個(gè)牛皮紙袋中，附上標(biāo)簽，送交化驗(yàn)室檢測。

2.3 樣品分析測試

樣品采集完成后，依次進(jìn)行樣品流轉(zhuǎn)、樣品加工和實(shí)驗(yàn)室分析測試，土壤樣品分析測試指標(biāo)包括常見的影響土壤肥力的各項(xiàng)理化指標(biāo)、8種重金屬和苯并［a］芘。其中，pH值采用電位法（HJ 962-2018）測定，陽離子交換量采用分光光度法（HJ 889-2017）測定，質(zhì)地采用密度計(jì)法（GB/T 50123-1999）測定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化法（NY/T 1121.6-2006）測定，水解性氮采用堿解-擴(kuò)散法（LY/T 1228-2015）測定，有效磷采用鹽酸-硫酸浸提-鉬銻抗比色法（LY/T 1232-2015）測定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法（LY/T 1234-2015）測定，汞和砷采用原子熒光法（GB/T 22105-2008）測定，鎘、鉛、鉻、銅、鎳和鋅采用波長色散X射線熒光光譜法（HJ 780-2015）測定，苯并［a］芘采用氣相色譜-質(zhì)譜法（HJ 805-2016）測定。測試結(jié)果均由具有CMA資質(zhì)認(rèn)定的檢測實(shí)驗(yàn)室出具。

2.4 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)包括土壤肥力評(píng)價(jià)和土壤污染物評(píng)價(jià)。

2.4.1 土壤肥力評(píng)價(jià)方法

綠化種植土壤應(yīng)具備常規(guī)土壤的外觀，有一定疏松度、無明顯可視雜物、常規(guī)土色、無明顯異味。依據(jù)“北京市土壤養(yǎng)分分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)土壤肥力進(jìn)行綜合分級(jí)評(píng)價(jià)，并根據(jù)北京市土壤養(yǎng)分特點(diǎn)和各養(yǎng)分指標(biāo)在土壤肥力構(gòu)成中的貢獻(xiàn)，確定土壤養(yǎng)分各參評(píng)指標(biāo)權(quán)重值（表1）。

表1 北京市土壤養(yǎng)分指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Weight of soil nutrient index in Beijing

按照以下公式計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)地塊的土壤綜合肥力指數(shù)。

式中，I為地塊土壤綜合肥力指數(shù)，F(xiàn)i為第i個(gè)指標(biāo)評(píng)分值，Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

根據(jù)北京市土壤養(yǎng)分分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）將土壤養(yǎng)分劃分為極高、高、中、低和極低5個(gè)等級(jí)。

表2 土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分Tab.2 Classification of soil nutrients

2.4.2 土壤污染物評(píng)價(jià)方法

依據(jù)GB 36600-2018《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）》中第二類用地確定城鎮(zhèn)道路綠地適用的土壤污染物評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)（表3）。

表3 土壤污染物評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Soil pollutant assessment standard

采用達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)和污染指數(shù)評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)道路綠地土壤環(huán)境質(zhì)量。

1）達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)

達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)即土壤各污染物監(jiān)測項(xiàng)目濃度值應(yīng)低于該類別標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)篩選值，否則需要依據(jù)檢出濃度值來具體評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)道路綠地土壤環(huán)境狀況的等級(jí)。當(dāng)污染物含量低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值屬于優(yōu)先保護(hù)類，超過風(fēng)險(xiǎn)篩選值且低于風(fēng)險(xiǎn)管制值屬于安全利用類，超過風(fēng)險(xiǎn)管制值屬于嚴(yán)格管控類。然后，按照從嚴(yán)從緊、就高不就低的原則，進(jìn)行土壤污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合評(píng)價(jià)。即當(dāng)某一點(diǎn)位某個(gè)土壤污染物風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為安全利用類（或嚴(yán)格管控類），其他污染物風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為優(yōu)先保護(hù)類時(shí)，其綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為安全利用類（或嚴(yán)格管控類）。

2）污染指數(shù)評(píng)價(jià)

土壤污染指數(shù)評(píng)價(jià)分為單項(xiàng)污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)一般以單項(xiàng)污染指數(shù)為主，當(dāng)區(qū)域內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量作為一個(gè)整體與外區(qū)域進(jìn)行比較或與歷史資料進(jìn)行比較時(shí)，除用單項(xiàng)污染指數(shù)外，采用綜合污染指數(shù)。計(jì)算公式：

根據(jù)Pip的大小，園林綠化用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)估劃分為5級(jí)（表4）。

表4 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)估分級(jí)Tab.4 Soil environmental quality assessment and classification

根據(jù)P綜的大小，將土壤綜合污染指數(shù)劃分為5級(jí)（表5）。

表5 土壤綜合污染指數(shù)分級(jí)Tab.5 Classification of soil comprehensive pollution index

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤物理性質(zhì)

土壤物理性質(zhì)是直接影響植物生長的重要因素，也是表征土壤肥力狀況的重要指標(biāo)。土壤物理性質(zhì)的不同會(huì)導(dǎo)致土壤中水、氣、熱的差異，從而影響到土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的供應(yīng)情況，最終影響植物的生長發(fā)育（李潮海等，2002）。從420個(gè)調(diào)查點(diǎn)位、1 260個(gè)土壤樣品分析來看（表6），粉粒占比最大，其中0.075～＞0.02 mm粉粒平均占比44.1%，0.02～0.002 mm粉粒平均占比20.3%，合計(jì)粉粒占比達(dá)64.4%；砂粒平均占比31.2%，黏粒平均占比4.4%，土壤含砂率較高。從變異系數(shù)來看，砂粒和黏粒受外界影響較大。

表6 土壤粒徑組成Tab.6 Soil particle size composition

3.2 土壤肥力評(píng)價(jià)

土壤陽離子交換量是土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，其含量大小基本上代表了土壤保肥性的高低。水解性氮能反映出短期內(nèi)土壤的氮素供應(yīng)情況和氮素釋放效率；有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的總稱，它反映了土壤中植物可利用磷的多少；鉀能促進(jìn)植株莖稈健壯，改善果實(shí)品質(zhì)，增強(qiáng)植株抗寒能力，提高果實(shí)糖分和維生素C的含量，所以鉀對(duì)植物生長也起著十分重要的作用，植物所能利用的鉀是速效鉀，其含量是表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一（黃曉曦等，2019）；土壤有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的主要來源，它能促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)形成，改善土壤物理性質(zhì)，改變土壤孔隙度，提高土壤蓄水能力，增加土壤的保肥能力和緩沖性能，改善土壤的物理性質(zhì)，其中腐殖質(zhì)還具有生理活性和絡(luò)合作用，能促進(jìn)作物生長發(fā)育和消除土壤污染（張效境等，2018）；土壤酸堿度也是直接影響土壤養(yǎng)分有效性的重要因素之一。

本次調(diào)查土壤陽離子交換量平均值達(dá)到評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，大于10 cmol·kg-1，保肥性滿足要求。有機(jī)質(zhì)、水解性氮和有效磷含量總體均偏低，而速效鉀含量普遍偏高，詳見土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表7）。

表7 土壤肥力指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.7 Statistical results of soil fertility index

通過分析土壤綜合肥力指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果（表8）可知，有機(jī)質(zhì)、有效磷和水解性氮含量明顯偏低是造成土壤肥力綜合指數(shù)較低的主要原因，即使表層土的綜合肥力指數(shù)也只有49.2，中層土和下層土只有45.2、41.7，總體而言本次調(diào)查道路附屬綠地土壤肥力處于低級(jí)水平。

表8 土壤綜合肥力指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.8 Evaluation results of soil comprehensive fertility index

3.3 土壤污染評(píng)價(jià)

分析420個(gè)調(diào)查點(diǎn)位表層土壤樣品污染物含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表9）可知，土壤重金屬含量均不超標(biāo)，隨機(jī)抽取的27個(gè)調(diào)查點(diǎn)位土壤中有機(jī)污染物多環(huán)芳烴（苯并［a］芘）測定結(jié)果也均小于風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，通過達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)評(píng)定所調(diào)查地塊土壤均屬于優(yōu)先保護(hù)類。通過污染指數(shù)評(píng)價(jià)得出，土壤單項(xiàng)污染指數(shù)均≤1.0，污染評(píng)估為無污染；綜合污染指數(shù)均≤0.7，污染等級(jí)為清潔（安全）。

表9 土壤污染物含量綜合統(tǒng)計(jì)表Tab.9 Comprehensive analysis of soil pollutant content

3.4 討論

本次研究選取土壤肥力指標(biāo)、重金屬和有機(jī)污染物為評(píng)價(jià)指標(biāo)，摸清了420個(gè)調(diào)查點(diǎn)位土壤質(zhì)量狀況，結(jié)果表明所調(diào)查土壤8種重金屬和苯并［a］芘含量很低，基本處于無風(fēng)險(xiǎn)水平。土壤綜合肥力總體處于低級(jí)水平，主要是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)含量和有效磷含量過低，其次是水解性氮。

土壤中8種重金屬和苯并［a］芘含量不超標(biāo)，故不需要采取特別措施，只需要在以后的管護(hù)過程中合理控制施用化肥或農(nóng)藥等，以防外源輸入累計(jì)。對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和水解性氮含量低導(dǎo)致總體肥力偏低，建議加強(qiáng)措施，培肥地力，改良土壤，如枯枝落葉還田、增施有機(jī)肥和種植綠肥等措施改良土壤（秦坤坤等，2021）。

4 結(jié)論

通過對(duì)通州區(qū)和五環(huán)路及以內(nèi)的主干路、次干路、支路附屬綠地420個(gè)調(diào)查點(diǎn)位土壤樣品的采集、分析和土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分特征和污染物含量研究得出，該區(qū)域土壤鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳和鋅8種重金屬元素和苯并［a］芘均不超標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和水解性氮含量較低，土壤綜合肥力整體處于低級(jí)水平。建議采取相應(yīng)措施降低土壤重金屬含量，并相應(yīng)提高土壤肥力。