覃艷蕾

（廣州沃索環(huán)境科技有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

土壤是人類賴以生存的重要自然資源，隨著我國工業(yè)與城市化建設(shè)的高速發(fā)展，大量的污染物質(zhì)排放到土地中，雖然土壤具有一定的容納、凈化能力，但這種能力相對較弱，導(dǎo)致某些地區(qū)土壤重金屬含量超標(biāo)，這些超標(biāo)的重金屬通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類與生態(tài)環(huán)境造成較大傷害。研究人員經(jīng)過較長時間的探索發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬含量主要與土地利用方式有關(guān)，所以針對不同用地類型的污染地塊風(fēng)險測評十分必要。只有針對不同用地類型進(jìn)行污染地塊風(fēng)險評價，我們才能根據(jù)測評數(shù)據(jù)進(jìn)行污染治理，更好地保障城市的健康發(fā)展。

基于此，本研究選取廣東省典型工業(yè)城市—佛山市，以土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管單位、典型行業(yè)企業(yè)用地土壤為研究對象，采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法對土壤普遍存在的8種重金屬元素的污染狀況進(jìn)行分析和評價。

1 研究區(qū)概況及樣本采集分析

1.1 研究區(qū)概況

佛山市是廣東省轄地級市，位于廣東省中南部，地處珠江三角洲腹地，位于東經(jīng)113°06’，北緯23°02’。佛山市屬南亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，土壤類型主要有赤紅壤、紅壤和黃壤。佛山市是廣東省重要的制造業(yè)基地、珠三角地區(qū)西翼經(jīng)貿(mào)中心和綜合交通樞紐。

1.2 樣品采集分析

本文針對24家企業(yè)共計(jì)358個樣本的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，共涉及7個不同工業(yè)用地類型，具體包括金屬壓延加工、紡織印染加工、原油加工、危險廢物治理、環(huán)境衛(wèi)生管理、電池制造、合成樹脂制造等行業(yè)。

本研究依據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166-2004）[1]、《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測技術(shù)指南》（HJ 1209-2021）[2]對土壤污染重點(diǎn)監(jiān)管單位進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)和樣品采集，主要采集表層土壤和深層土壤。典型行業(yè)企業(yè)的布點(diǎn)采樣則依據(jù)《重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查樣品采集保存和流轉(zhuǎn)技術(shù)規(guī)定（試行）》（環(huán)辦土壤〔2017〕67號）[3]、《典型行業(yè)企業(yè)及周邊土壤污染狀況調(diào)查工作方案》（環(huán)辦土壤函〔2021〕246號附件）[4]進(jìn)行深層土壤樣品采集。

表層土壤主要使用梅花布點(diǎn)法設(shè)置5個樣品采集點(diǎn)，采樣深度為0～0.5m。將取樣點(diǎn)土壤混勻后，經(jīng)四分法取樣1.5 kg。深層土壤通過鉆探方式獲取柱狀土，土壤采樣深度根據(jù)污染源位置、遷移和地層結(jié)構(gòu)以及水文地質(zhì)等判斷設(shè)置，經(jīng)XFR現(xiàn)場快速篩查重金屬含量后，選取污染最嚴(yán)重的深度進(jìn)行樣品采集，樣品重量至少大于1.0 kg。采樣時，使用GPS或RTK確認(rèn)點(diǎn)位經(jīng)緯度，現(xiàn)場記錄土壤樣品信息。采集后的樣品放在陰涼處自然風(fēng)干，并去除石塊、動植物殘?jiān)入s物，再研磨過篩以備檢測重金屬含量。

土壤監(jiān)測指標(biāo)為砷（As）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鉛（Pb）、汞（Hg）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鋅（Zn），共8種重金屬元素，各調(diào)查企業(yè)具體的重金屬監(jiān)測因子，由該企業(yè)污染識別結(jié)果確定。土壤重金屬含量選用《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600-2018）[5]中推薦的分析方法進(jìn)行測定。采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[6]測定Cu、Zn、Cr、Ni元素的含量水平；采用石墨爐原子吸收光譜法（GB/T 17141-1997）[7]對Pb和Cd的含量水平進(jìn)行測定；采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008、GB/T 22105.2-2008）[8]分別測定Hg、As元素的含量水平；土壤pH值采用電位法測定。

2 污染地塊評價方法

本研究采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法、土壤污染負(fù)荷指數(shù)法對佛山市不同工業(yè)用地類型的土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評價，選擇廣東省土壤背景值[9]和《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600-2018）[5]中第二類用地篩選值作為評價標(biāo)準(zhǔn)；對于GB 36600中未明確限值的鉻、鋅，依據(jù)《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3-2019）[10]推導(dǎo)污染物篩選值。

2.1 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

單因子指數(shù)法可以對土壤中某一污染物的污染程度進(jìn)行評價，其計(jì)算公式[11]為：

其中Pi為土壤中重金屬i的單因子污染指數(shù)，Ci為重金屬i的實(shí)測值（mg/kg），Si為重金屬i建設(shè)用地的風(fēng)險篩選值（mg/kg）。Pi值越大，則表示土壤受到重金屬i污染的程度越大。

內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法是在單因子指數(shù)法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是當(dāng)前被廣泛使用的一種綜合污染指數(shù)計(jì)算方法。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法，將多個因子的污染指數(shù)結(jié)合起來進(jìn)行評價，其可以兼顧污染指數(shù)平均值，同時也能突出污染指數(shù)最大值因子對土壤環(huán)境的影響，能夠充分反映土壤整體污染程度。其計(jì)算公式為：

式中PN為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Pi aver為土壤中各金屬元素單因子污染指數(shù)的平均值，Pi max為所有金屬元素污染指數(shù)的最大值。PN值越大，則表示土壤受到重金屬污染的程度越大。PN≤0.7的污染等級為安全；0.73.0，安全等級為重度污染。

2.2 污染負(fù)荷指數(shù)法

污染負(fù)荷指數(shù)法是一種單因子指數(shù)與綜合評價相結(jié)合的評價方法，能夠反映每種重金屬的污染程度，在土壤重金屬污染評估、大氣污染評估、水體污染評估等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，常用于評價整個研究區(qū)域的污染狀況。其計(jì)算公式為：

其中Ci為重金屬i的實(shí)測值（mg/kg），Bi為重金屬i在廣東省的背景值（mg/kg）。PLI為某取樣點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)，n為評價元素樣本數(shù)量；PLIZONE為研究區(qū)的污染負(fù)荷指數(shù)，m為研究區(qū)樣本數(shù)量。

污染負(fù)荷指數(shù)法重金屬污染評價分為4個等級，PLI≤1時，污染等級為無污染；13時，污染等級為重度污染。

3 研究區(qū)土壤重金屬污染風(fēng)險評估

3.1 佛山市土壤重金屬含量特征

本文研究區(qū)土壤pH值范圍為3.9～10.3，其中pH<6.5的樣本占比為22.1%，6.57.5的樣本占比為57.5%，佛山市工業(yè)用地土壤總體偏堿性。佛山市7種類型工業(yè)用地的土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

8種重金屬元素的平均含量分別為：As=21.6 mg/kg、Cd=0.300 mg/kg、Cu=40.4 mg/kg、Pb=280 mg/kg、Hg=0.136 mg/kg、Ni=23.2 mg/kg、Cr=59.2 mg/kg、Zn=85.8 mg/kg。As、Pb存在超標(biāo)，超篩率分別為2.23%、3.63%，其中電池制造業(yè)As、Pb最大超標(biāo)倍數(shù)分別為7.2倍、23.4倍。Pb、Hg、Cr元素的中位值與背景值較為接近，變異系數(shù)從大到小依次為Pb>Hg>Cd>As>Cu>Zn>Ni>Cr，Pb呈現(xiàn)強(qiáng)變異。8種重金屬元素的平均含量均超過了廣東省土壤背景值，由此可以看出，佛山市不同類型工業(yè)用地的土壤重金屬存在外源輸入現(xiàn)象。

3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價

在單因子污染指數(shù)法的基礎(chǔ)上，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)對佛山市不同類型工業(yè)用地的土壤重金屬污染程度進(jìn)行評價，評價結(jié)果如表2所示。

表2 土壤重金屬單因子污染指數(shù)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

通過比較各重金屬單因子污染指數(shù)可以得知，電池制造行業(yè)As、Pb、Cr的單因子污染指數(shù)最大，紡織及印染加工行業(yè)的Cd、Zn、原油加工及制造行業(yè)的Cu、Ni、環(huán)境衛(wèi)生管理行業(yè)的Hg，其單因子污染指數(shù)大于其他行業(yè)，說明這4個行業(yè)土壤重金屬單因子污染程度較高。

從研究區(qū)不同類型工業(yè)用地的重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（PN）可以看出，PN的數(shù)值在0.272～17.2之間。PN從大到小的工業(yè)用地類型是：電池制造業(yè)>紡織及印染加工>原油加工及制造業(yè)>金屬壓延加工>危險廢物治理>塑料及樹脂制造業(yè)>環(huán)境衛(wèi)生管理。其中危險廢物治理、環(huán)境衛(wèi)生管理、塑料及樹脂制造業(yè)的土壤重金屬污染為安全狀態(tài)（PN≤0.7），金屬壓延加工業(yè)的土壤重金屬含量已接近警戒限（0.73）。佛山市7個不同類型工業(yè)用地的PN為17.2，土壤重金屬屬于重度污染。

3.3 污染負(fù)荷指數(shù)評價

污染負(fù)荷指數(shù)法計(jì)算得出的結(jié)果如表3所示，可知PLIzone從大到小的工業(yè)用地類型是：原油加工及制造>紡織及印染加工>危險廢物治理>金屬壓延加工>塑料及樹脂制造>環(huán)境衛(wèi)生管理>電池制造。其中金屬壓延加工、環(huán)境衛(wèi)生管理、電池制造、塑料及樹脂制造業(yè)的PLIzone小于1，土壤重金屬處于無污染水平；紡織及印染加工、危險廢物治理的PLIzone分別是1.67、1.39，土壤重金屬處于輕度污染水平；原油加工及制造業(yè)的PLIzone為2.50，土壤受到重金屬中度污染。

表3 土壤重金屬污染負(fù)荷指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

將污染負(fù)荷指數(shù)與內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)進(jìn)行比較，佛山市研究區(qū)整體重金屬污染負(fù)荷指數(shù)為1.35，屬于輕度污染，而內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價結(jié)果為重度污染。電池制造業(yè)的評價結(jié)果也存在明顯差異，主要原因?yàn)閮?nèi)梅羅綜合污染指數(shù)突出污染指數(shù)最大值因子的影響，所有樣本中Pb最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)23.4倍，嚴(yán)重影響內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價結(jié)果。

4 結(jié)論

本文以佛山市7個不同類型工業(yè)用地，24家企業(yè)的358個土壤樣本作為研究對象，運(yùn)用多種方法分析As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni、Cr、Zn的含量情況，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法做出綜合評價。研究區(qū)土壤整體偏堿性，8種重金屬的平均含量均超過了廣東省土壤背景值，且有少量樣本存在As、Pb超過篩選值；變異系數(shù)從大到小依次為Pb>Hg>Cd>As>Cu>Zn>Ni>Cr。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價不同類型工業(yè)用地土壤污染狀況為：電池制造業(yè)>紡織及印染加工>原油加工及制造業(yè)>金屬壓延加工>危險廢物治理>塑料及樹脂制造業(yè)>環(huán)境衛(wèi)生管理。污染負(fù)荷指數(shù)法評價結(jié)果顯示佛山市7個不同類型工業(yè)用地的土壤受到不同程度較嚴(yán)重的重金屬污染，說明工業(yè)用地土壤重金屬含量受企業(yè)工業(yè)活動的干擾較為明顯。