鄭 毓

(上海興東環(huán)?？萍加邢薰荆虾?200042)

為滿足城市居民生活和企業(yè)生產(chǎn)的需要，城市大片土地正在重新進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，城市居民再次暴露于原建筑物覆蓋的土壤中。而國(guó)內(nèi)外大量研究顯示工業(yè)“三廢”、生活垃圾、交通等使得城市土壤重金屬超標(biāo)問(wèn)題日益突出[1-4]。重金屬進(jìn)入土壤環(huán)境后不能被生物降解，并能經(jīng)口、皮膚、呼吸等途徑進(jìn)入人體，在人體內(nèi)積累，危害人體健康[5]。本文通過(guò)對(duì)上海市不同歷史用地類(lèi)型下場(chǎng)地建筑物拆遷后表層土壤中重金屬含量的調(diào)查，了解城市土壤中重金屬的富集特征和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 研究區(qū)域和樣品采集

上海地處中國(guó)華東地區(qū)，是金融貿(mào)易、航運(yùn)、科技創(chuàng)新中心和工業(yè)搖籃。本文選擇上海市不同歷史用地類(lèi)型的場(chǎng)地進(jìn)行研究，包括養(yǎng)豬場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)用地、居住用地、石材加工場(chǎng)地、軋鋼廠。

采樣區(qū)域分布見(jiàn)圖1。本文根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166-2014)按照專(zhuān)業(yè)判斷布點(diǎn)法結(jié)合系統(tǒng)布點(diǎn)法進(jìn)行采集0～20 cm的表層土壤樣品。為使樣品具有代表性，采集過(guò)程中避免生活垃圾、石子、植物根莖等。每個(gè)點(diǎn)位抓取約500 g土放入聚乙烯塑料樣品袋內(nèi)，于4 ℃保存。

圖1 土壤采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution map of soil sampling sites

1.2 樣品分析

土壤樣品送至實(shí)樸檢測(cè)技術(shù)(上海)服務(wù)有限公司對(duì)各金屬進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

本文采用單因子指數(shù)法和尼梅羅綜合指數(shù)法對(duì)研究區(qū)域土壤重金屬含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并用Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估。

表1 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)方法Table 1 Evaluation method of environmental risk level

上述環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

本文統(tǒng)計(jì)采用Excel和SPSS25軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 含量特征

從表2看出，僅軋鋼廠場(chǎng)地內(nèi)鉛、砷存在超標(biāo)情況，但各歷史用地類(lèi)型下的場(chǎng)地各金屬均超出上海市土壤背景值，說(shuō)明城市化進(jìn)程中居住、工業(yè)等人類(lèi)生產(chǎn)生活活動(dòng)均對(duì)環(huán)境背景值產(chǎn)生影響。

鎳、鈹、砷在不同歷史用地類(lèi)型下的場(chǎng)地土壤中的含量差異不大，而銅、銻、鉛、鎘、汞差異顯著。如，養(yǎng)豬場(chǎng)和軋鋼廠場(chǎng)地銅的含量分別是居住用地的3.38和2.45倍，軋鋼廠場(chǎng)地鉛含量與石材加工場(chǎng)地相差4.95倍。在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，飼料中均添加多種微量元素添加劑，大量研究報(bào)道養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土地重金屬，尤其是銅超標(biāo)情況嚴(yán)重[9-10]。而軋鋼廠使用的原材料鋼板等含大量銅、鉛重金屬，且軋鋼工藝有鉛淬火、鉛回火，因此軋鋼工藝會(huì)給場(chǎng)地帶來(lái)較多的銅、鉛污染。

表2 不同歷史用地類(lèi)型土壤的重金屬含量狀況(濃度/(mg/kg))Table 2 Heavy metal content in soils of different historical land use types

續(xù)表2

此外，不同金屬在相同歷史用地類(lèi)型下的場(chǎng)地土壤中呈現(xiàn)不同的分布情況。鎳、鈹、砷具有較小的變異系數(shù)(10.47%～48.67%)，表明這些金屬在這些歷史用地類(lèi)型下的場(chǎng)地分布相對(duì)均一。而銅、銻、鉛、鎘、汞變異系數(shù)(50.84%～153.09%)較大，反映這些金屬在上述類(lèi)別歷史用地類(lèi)型下場(chǎng)地分布上波動(dòng)性較大。

2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

單因子指數(shù)顯示養(yǎng)豬場(chǎng)場(chǎng)地土壤銅、鎘、汞為重度污染，軋鋼廠場(chǎng)地土壤鉛、汞為重度污染，銻、鈹、砷在各用地類(lèi)型下呈輕度或無(wú)污染。而綜合污染指數(shù)評(píng)估表明養(yǎng)豬場(chǎng)和軋鋼廠場(chǎng)地呈重度污染，其他場(chǎng)地污染等級(jí)較低。Hakansan生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示僅汞在各場(chǎng)地土壤中呈中等～重度風(fēng)險(xiǎn)，這可能與城市土壤背景值本身偏高有關(guān)。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)指出養(yǎng)豬場(chǎng)、軋鋼廠場(chǎng)地重金屬有極高風(fēng)險(xiǎn)，居住用地風(fēng)險(xiǎn)中等。

原場(chǎng)地利用情況對(duì)土壤重金屬含量有顯著影響，不同城市功能區(qū)的重金屬分布呈現(xiàn)一定規(guī)律性[11]。居住用地土壤重金屬存在中度污染和中等風(fēng)險(xiǎn)，該區(qū)域污染源主要是生活垃圾隨意堆放、交通運(yùn)輸?shù)热祟?lèi)活動(dòng)導(dǎo)致重金屬擴(kuò)散滲漏至土壤中[1]。重金屬元素添加劑的使用在養(yǎng)豬場(chǎng)周?chē)寥佬罘e，造成環(huán)境污染，且潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較重[12-13]。雖然較多文獻(xiàn)指出養(yǎng)殖活動(dòng)是土壤重金屬來(lái)源之一，也有報(bào)道表明規(guī)?；i場(chǎng)的重金屬超標(biāo)情況比非規(guī)?；i場(chǎng)較好，可能與豬場(chǎng)處理糞污的方式有關(guān)[14-15]。目前并未查找到軋鋼廠場(chǎng)地土壤的重金屬污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況，本文可作為先例為后續(xù)研究做數(shù)據(jù)支撐。

表3 土壤重金屬的單因子和綜合污染指數(shù)Table 3 Single-factor and comprehensive pollution index of different heavy metals in soils

表4 土壤重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 4 Ecological risk index of different heavy metals in soils

3 結(jié) 論

(1)上海城市土壤中各金屬含量普遍高于背景值，城市中生產(chǎn)生活活動(dòng)對(duì)其影響較大。污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最嚴(yán)重的場(chǎng)地均為養(yǎng)豬場(chǎng)和軋鋼廠，污染最嚴(yán)重的金屬有銅、鉛、鎘、汞，產(chǎn)生潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大的金屬是汞和鎘。

(2)不同重金屬在不同歷史用地類(lèi)型下的場(chǎng)地土壤中含量分布表現(xiàn)也不同，這與原土地利用方式及其特征污染物相關(guān)。重金屬在相同歷史用地類(lèi)型下場(chǎng)地的土壤中分布具有差異性，銅、銻、鉛、鎘、汞分布波動(dòng)性較大。

(3)汞在各場(chǎng)地污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度均較高，因引起重視。要對(duì)生活及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的“三廢”加強(qiáng)監(jiān)管，從源頭消除重金屬帶來(lái)的環(huán)境污染。