陳潤甲 李正潔 張鈞 陳星 曹素珍

摘? ? 要：為探究山東省某產業(yè)園區(qū)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀，本文根據(jù)園區(qū)土壤環(huán)境質量監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析土壤中重金屬以及揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機污染物的含量，同時采用單因子指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法以及潛在生態(tài)風險評價指數(shù)法對土壤環(huán)境質量進行初步評價。結果表明，園區(qū)土壤狀態(tài)呈酸性，土壤環(huán)境質量達到清潔水平，未受揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物污染。根據(jù)風險評價結果顯示，2個基本農田監(jiān)測點位和4個建設用地監(jiān)測點位均未受重金屬污染。鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）等8項重金屬含量均低于《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018）和《土壤環(huán)境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）中的標準限值。同時本研究結合園區(qū)實際情況對今后土壤環(huán)境治理工作提出合理的建議，為產業(yè)園區(qū)土壤環(huán)境污染的防控提供參考。

關鍵詞：產業(yè)園區(qū);土壤;現(xiàn)狀調查;風險評價

中圖分類號：X703? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.09.004

Abstract： To explore the current situation of soil environmental quality in an industrial area， the content of heavy metals and organic pollutants were analyzed based on the monitoring data of soil environmental quality in the area.According to the relevant standards， the single-factor pollution index method ，the Nemero comprehensive pollution index method and and the potential ecological risk index were used to evaluate the degree of soil pollution.The results showed that the soil condition of the area was acid， the soil environmental quality was up to the clean level， and it was not polluted by volatile organic compounds and semi volatile organic compounds. According to the results of risk assessment， two monitoring points of basic farmland and four monitoring points of construction land were not polluted by heavy metals. Eight kinds of heavy metals （ Cd， Zn， Pb， Cu， As， Cr， Ni， Hg） were all lower than the standard limits in the standard for risk control of soil pollution on agricultural land of soil environmental quality （Trial） （GB15618-2018） and the standard for risk control of soil pollution on construction land of soil environmental quality （Trial） （GB36600-2018）. Meanwhile， combined with the actual state of the area， some reasonable suggestions were put forward for the future soil environmental control work and some reference were provided for the prevention and control of the soil environmental pollution in this study.

Key words： industrial area; soil; actuality investigation; risk assessment

土壤環(huán)境質量與人體健康和生態(tài)安全息息相關[1]。重金屬是土壤主要污染物之一，會通過改變土壤的理化性質及生態(tài)結構功能對賴以生存的動植物產生毒性，從而直接或間接對人類健康產生危害[2-3]。揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物是一類特殊的土壤污染物，成分復雜，被列為環(huán)境中潛在危險性大、應優(yōu)先控制的毒害性污染物[4]。土壤中的揮發(fā)性有機物不僅會污染空氣、水體，嚴重情況下可導致人體中毒甚至致癌[5-6]。工業(yè)產業(yè)園區(qū)由于受到工廠排放污染物等影響，其周邊土壤環(huán)境極易受到污染，目前國內已有不少相關研究，劉芳等[7]研究了新疆準東煤炭產業(yè)區(qū)周邊土壤重金屬含量，評價了不同土壤深度重金屬污染程度和對人體的健康風險，結果顯示產業(yè)區(qū)Cr、Hg、As 污染程度較嚴重;王古月[8]以鎮(zhèn)江市綠色化工新材料產業(yè)園為主要研究區(qū)域，研究了該產業(yè)園重金屬的污染現(xiàn)狀，結果顯示產業(yè)園區(qū)總體處于輕微生態(tài)危害，Cd元素對各采樣點生態(tài)危害的貢獻率最大，其次是Ni，而Zn元素的貢獻率最小;王國鋒等[4]對江西某污染地塊土壤揮發(fā)性有機物污染進行風險評估，結果表明，土壤中的揮發(fā)性有機物可能會對未來的敏感受體產生健康風險。對產業(yè)園區(qū)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀進行相關調查有助于確定土壤污染狀態(tài)，為后續(xù)土壤修復與治理奠定工作基礎。因此，本研究以山東省某產業(yè)園區(qū)為例，依據(jù)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀監(jiān)測資料，分析土壤中重金屬以及揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機污染物含量，并進行土壤環(huán)境質量評價，為該區(qū)域土壤污染的研究提供基礎數(shù)據(jù)，并對當?shù)刂苓呁寥赖奈廴痉乐翁峁┫嚓P建議和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究園區(qū)位于山東省東南沿海城市，屬暖溫帶濕潤季風大陸性氣候。根據(jù)累年氣象統(tǒng)計，本地區(qū)常年年平均風速3.2 m·s-1;年平均氣溫13.5 ℃;年均降雨量797.9 mm，年際變化顯著，時空分布不均。年均相對濕度為70%，年均日照時數(shù)為2 421.5 h。

該鋼鐵配套產業(yè)園于2019年9月批準設立，規(guī)劃面積為3 010 hm2。緊鄰兩大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。以鋼材精深加工產業(yè)、鋼鐵配套服務業(yè)、鋼鐵下游延伸產業(yè)、新材料產業(yè)、循環(huán)經(jīng)濟產業(yè)、物流產業(yè)、商業(yè)配套服務業(yè)等七大產業(yè)為主導，重點圍繞兩大龍頭鋼鐵企業(yè)發(fā)展精深加工及配套服務，形成較完整的鋼鐵產業(yè)鏈。

1.2 監(jiān)測布點說明

根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 166 -2004）中對農田土壤環(huán)境和建設項目土壤環(huán)境評價監(jiān)測的相關規(guī)定[9]，本次調查共布設6個監(jiān)測點，具體見表1。

1.3 監(jiān)測內容

1#、3#點位為農田用地，土壤監(jiān)測指標確定為：pH值和8種重金屬元素Cd、Pb、Hg、As、Zn、Cr、Cu、Ni。

2#、4#、5#、6#為建設用地，土壤監(jiān)測指標確定為：pH值、重金屬（Cd、Pb、Hg、As、Cr、Cu、Ni）和無機物，揮發(fā)性有機物（四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1-二氯乙烯、氯仿、氯甲烷、順-1，2-二氯乙烯、反-1，2-二氯乙烯、二氯甲烷、1，2-二氯丙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、鄰二甲苯、氯乙烯等），半揮發(fā)性有機物（硝基苯、苯胺、2-氯酚、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽等）共45項。

1.4 監(jiān)測時間

監(jiān)測時間為2018年9月11日全天。

土壤樣品采集及處理分析

1.5 樣品采集

根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 166 -2004）中對農田土壤和建設項目土壤的采樣要求，1#、3#、4#、5#、6#點位采用200 m×200 m網(wǎng)格布點法采樣，每個網(wǎng)格內設置1個0～20 cm農田土壤表層樣點，再根據(jù)梅花形采樣法，以5 m為對角線，分別采集5個土壤樣品均勻混合，按照四分法取樣，約1 000 g;2#點位采集土壤剖面樣品，采樣次序自下而上，先采剖面的底層樣品，再采中層樣品，最后采上層樣品，柱狀樣取樣深度為300 cm，分別取3個土樣：表層樣（0～50 cm），中層樣（50～150 cm），深層樣（150～300 cm），剖面每層樣品采集 1 kg 左右，所有土壤樣品裝入聚乙烯自封袋中帶回實驗室備用。

1.6 樣品處理與分析

土壤樣品放置于陰涼通風處，完全風干后經(jīng)瑪瑙研缽研磨過2 mm尼龍篩去除石子、砂礫等雜質，混合均勻后繼續(xù)研磨分別通過孔徑0. 84 mm（20目）篩、0. 25 mm（60目）篩和孔徑0. 15 mm（100目）篩，用于土壤樣品pH值、重金屬和有機物的分析。土壤理化性質的測定參照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 166 -2004）中的相關規(guī)定;土壤Cd、Pb的測定根據(jù)石墨爐原子吸收分光光度法（ GB /T 17141-1997） ，As的測定采用冷原子吸收法（ GB /T 17136-1997） ，砷的測定采用原子熒光法（ GB /T 22105.2-2008） ;Cu、Zn、Cr、Ni分別采用火焰原子吸收分光光度法（ GB /T 17138-1997） 、（ HJ 491-2009） 和（ GB /T17139-1997）分別測定;揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物的測定采用氣相色譜-質譜聯(lián)用法（ HJ 605-2011）。每個土壤樣品重復3次，全程做空白試驗，并通過加標樣分析等方式進行質量控制。

1.7 土壤評價標準與方法

1#、3#點位為農用地，執(zhí)行《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018）[10]中其他農用地的風險篩選值和管制值，具體標準值見? ?表2;2#、4#、5#、6#為第二類建設用地，執(zhí)行《土壤環(huán)境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）[11]中第二類用地的風險篩選值和管制值（表3）。

土壤理化性質和有機物評價方法采用單項指標評價法，重金屬分別采用單因子污染指數(shù)法和綜合指數(shù)法評價各樣點污染程度。

單因子污染指數(shù)是重金屬污染物的實測濃度與該污染物的評價標準的比值，用于確定單個重金屬的污染情況。單項污染指數(shù)可以直觀的反映環(huán)境介質中各個重金屬的污染水平[12]，公式如下：

式中：Pi 為土壤中污染物i 的單項污染指數(shù)，Ci 為污染物i 實測值，Si 為污染物i 標準限值。評價標準見表4;

內梅羅綜合指數(shù)法[12]具體為首先根據(jù)測得污染物濃度及標準限值計算單項污染指數(shù)，然后根據(jù)單項污染指數(shù)計算內梅羅污染指數(shù)，內梅羅綜合指數(shù)法可用于評價整個區(qū)域被多種重金屬污染的土壤，突出污染指數(shù)最大的污染物對環(huán)境質量的影響和作用[13]，能比較客觀地反映土壤的環(huán)境質量狀況，公式如下：

式中：PN為內梅羅污染指數(shù)，P為單因子指數(shù)平均值，Pi max為i采樣點重金屬污染物單項污染指數(shù)中的最大值。評價標準見表5。

潛在生態(tài)風險指數(shù)法是將不同重金屬之間的毒性差異和環(huán)境對重金屬污染的敏感程度反應作為考慮因素[14]，引入重金屬毒性系數(shù)確定土壤重金屬潛在危害程度[15]。公式如下：

式中，Ci r —重金屬i的富集系數(shù);Ci 實測—重金屬i的實測含量（mg·kg-1）;Ci n —重金屬i 的評價參考值（mg·kg-1），Ei r —重金屬i的潛在生態(tài)風險指數(shù); T? i r—毒性系數(shù)，反映重金屬i的毒性水平以及生物對其污染的敏感程度，RI—綜合生態(tài)風險指數(shù)。重金屬毒性系數(shù)值見表6，潛在生態(tài)風險評價指標見表7。

1.8 數(shù)據(jù)處理

土壤重金屬含量分析與統(tǒng)計采用軟件Excel 2016、SPSS 22.0處理。

2 結果與分析

2.1 園區(qū)土壤環(huán)境質量調查結果

研究區(qū)土壤環(huán)境質量調查結果如表8所示，由于6個點位中均未檢出揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物，因此不再具體分析。從表中數(shù)據(jù)可知，1#和3#點位為基本農田，土壤pH值分別為5.37和5.15，呈酸性;1#點位8種重金屬含量大小為：Zn>Cr>Cu> Ni>Pb>As>Cd>Hg，與農用地土壤篩選值相比，Cu含量為52 mg·kg-1，超過標準限值，3#點位8種重金屬含量大小為：Cr>Ni>Zn>Pb>Cu>As>Cd>Hg，均未超過標準限值;2#、4#、5#和6#點位為建設用地，土壤pH值分別為6.16，5.75，6.62和5.77，土壤呈酸性，與建設用地土壤篩選值相比，重金屬含量均在標準限值范圍之內。

2.2 園區(qū)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價

本研究采用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法及潛在生態(tài)風險指數(shù)法對研究區(qū)土壤重金屬污染程度進行評價，具體結果見表9及表10。根據(jù)單因子污染指數(shù)法評級標準，1#點位土壤中Cu的單因子污染指數(shù)為1.04，根據(jù)單因子污染指數(shù)評價標準，為輕度污染，除Cu之外，其余7種重金屬的單因子污染指數(shù)均在小于1范圍之內，農田土壤質量為未污染狀態(tài)。內梅羅綜合污染指數(shù)PN可以看出，其內梅羅污染指數(shù)在0.05 ～0.83之間，1#點位污染程度為“尚清潔”，其余點位污染程度均為“清潔”，整體看來，園區(qū)土壤總體上屬安全水平，尚未受重金屬污染。

以農用地土壤篩選值和建設用地土壤篩選值為評價參考值，得出園區(qū)8種重金屬的潛在生態(tài)評價指數(shù)和綜合生態(tài)風險指數(shù)如表10所示。從表中Ei r 值可知，單個重金屬中，各個點位的生態(tài)風險指數(shù)均在40以下，污染程度較低。根據(jù)綜合污染生態(tài)風險指數(shù)RI值得結果來看，RI值均小于150，總體看來，園區(qū)土壤未收到重金屬污染，這與單因子污染指數(shù)評價法和內梅羅綜合污染指數(shù)評價法評價結果相一致。

3 結論與討論

根據(jù)3.1中對重金屬含量的分析結果，1#點位Cu含量為52 mg·kg-1，超過標準限值，其余各點位土壤重金屬含量均在篩選值范圍內，不存在重金屬超標現(xiàn)象，針對整體研究區(qū)域來看，風險程度相對較輕。園區(qū)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價結果顯示，園區(qū)土壤污染程度較低，基本不存在重金屬污染狀況。而針對園區(qū)各點位土壤環(huán)境呈酸性的現(xiàn)狀，應盡快實施防控措施，合理使用化肥和農藥，減少農業(yè)生產給土壤帶來的污染，改善土壤性質，提高土壤肥力，同時也要對生活污水、生活垃圾等進行無害化處理，持續(xù)控制和消除土壤重金屬污染源[18]。綜合以上結果分析與討論，筆者得到以下結論：

（1）山東省某沿海產業(yè)園區(qū)土壤狀態(tài)呈酸性，通過現(xiàn)狀調查與分析，所有監(jiān)測點位土壤中均未檢出揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物，表明土壤未受到有機物污染。與農用地和建設用地風險篩選標準值相比，除1#點位Cu含量超過標準限值50 mg·kg-1，其余監(jiān)測點位的重金屬含量均在標準限值之內，且根據(jù)單因子污染指數(shù)和內梅羅綜合污染指數(shù)分析，園區(qū)土壤環(huán)境質量未受到重金屬污染。

（2）建議下一步園區(qū)土壤的治理工作應集中在控制土壤酸化和重金屬等污染物的來源方面，通過采取措施保持土壤環(huán)境質量，合理利用和保護土地資源。目前，本文對產業(yè)園區(qū)的土壤環(huán)境質量僅處于初步調查，后續(xù)工作中仍需進行深入研究和完善。

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