開縣宏源大橋綠化用地污染調查與評價

李章安，唐　冬

(開縣環境監測站，重慶 開縣 405400)

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開縣宏源大橋綠化用地污染調查與評價

李章安，唐冬

(開縣環境監測站，重慶 開縣 405400)

摘要：針對開縣宏源大橋綠化植物生長發育不良的情況，對該地區土壤污染現狀進行了監測和分析評價。結果表明，該地區不同土層發生極端土壤酸堿化的情況，且有機質含量極低，表層和中層土壤的有機質平均含量分別為1.08g/ kg和3.2g/ kg；根據綜合污染評價，◇T1的表層土為重度污染，◇T1的中層土、◇T2的所有土層、◇T3的表層土以及◇T5的中層土為輕度污染；主要污染重金屬是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn為重度污染，Cu、Ni和Fe為輕度污染；根據相關分析，pH與Zn、Cu和Fe的綜合污染指數有一定關系，而Zn、Cu和Ni極可能為來自堆積鋼材的同源污染物。

關鍵詞：綠化用地；重金屬污染；污染調查；污染評價；開縣

城市綠化是栽種植物以改善城市環境的活動。在城市中植樹造林、種草種花，把一定的地面(空間)覆蓋或者是裝點起來，就是城市綠化。城市綠化能起到穩固路基、保護路面、美化市容、誘導交通、舒適行旅的作用。此外，公路綠化還對保護環境、防治污染、減塵降噪、改善區域生態環境具有重要意義[1]。土壤作為綠化植物的生長介質，其質量的高低直接關系到綠地景觀生態效益的好壞。隨著城市綠化速度的加快和規模不斷擴大，在進行面積較大的園林綠化工程施工時常常遇到復雜的施工環境。尤其在城市環境條件下，土壤類型復雜，土壤性狀除了受氣候、地理條件等自然因素的影響，還受人為因素的影響[2]。

開縣位于重慶市東北部，在三峽庫區小江支流回水末端。作為園林式縣城，城市綠化意義重大。開縣宏源大橋南橋頭立交橋工程綠化用地土壤由于受人為因素的影響，目前已經出現綠化植物生長發育不良的狀況。因此，有必要對該地區的土壤污染現狀進行全面監測和分析評價，以找出主要污染物，為今后的修復工作提供指導和依據。

1材料與方法

1.1樣品采集

2015年8月28日對開縣宏源大橋南橋頭立交橋工程綠化用地土壤進行了采樣(E：108°22′28 "，N：31°10′12")。監測土壤面積約為1.7×104m2，依據現場情況，選取綠化植被生長障礙或者死亡的典型代表性地塊，分別采集◇T1、◇T2、◇T3、◇T4、◇T5(◇T 4、◇T 5植株生長良好)共5個點位的表層沙土(0～10cm)、中層壤土(10～50cm)，每個點位區域采用梅花點法布點，并按土層混合為10個樣品。采樣點位圖如圖1所示，土樣的基本信息如表1所示。所有土樣分成兩批，一批自然風干，一批冷藏保存。

1.2監測內容和方法

監測內容主要包括土壤養分指標2項、土壤重金屬污染物9項，共11項。

土壤養分指標：土壤pH、有機質。

土壤重金屬污染物：總鐵、鎘、鉛、銅、鋅、鎳、總鉻、總砷、總汞。

測定土壤樣品的監測方法和使用儀器如表2所示。

1.3數據分析及評價方法

利用Excel、Origin 8.0和SPSS 19.0處理和分析數據。土壤養分主要根據全國第二次普查分級結果進行評價[3]；土壤中Fe主要根據全國土壤Fe含量的平均值進行評價[4]；土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg等重金屬主要按照《GB15618-1995 土壤環境質量標準》二級標準以及《HJ/T 166-2004 土壤環境監測技術規范》等進行評價[5]，相關計算公式如下：

(1)

(2)

其中：Pi為土壤中i污染物的單項污染指數；Ci為土壤中i污染物的實測含量；Coi為i污染的對應標準最高允許含量；PN為i污染物的內梅羅污染指數；Pi平均為i污染物的單項污染指數的平均值；Pimax為i污染物的單項污染指數中的最大值。

內梅羅污染指數評價土壤環境質量分級標準如表3所示。

表1　開縣宏源大橋綠化用地土樣基本信息表

表2　土壤樣品的監測方法和使用儀器

表3　內梅羅污染指數評價土壤環境質量分級標準

2監測結果與評價

2.1土壤養分的監測結果與評價

土壤pH和有機質的箱線圖如圖2所示，從中可以看出，表層土樣的pH變化較大，最低值僅為3.05(◇T1)，最大值為8.99(◇T5)，平均值為6.62；中層土樣的pH變化較小，平均值為8.41。表層土樣和中層土樣的有機質變化均較小，且中層土樣的有機質含量總體比表層土樣的含量高，但兩者有機質含量均較低。其中表層土樣有機質平均含量僅為1.08g/kg；中層土樣的有機質平均含量僅為3.2g/kg。

土壤養分是衡量土壤肥力和土壤環境質量監測的重要指標之一，其為植物生長發育提供了必須的環境條件和營養元素。根據全國第二次土壤普查的結果，該地區◇T1表層土(pH 3.05)和◇T2表層土(pH 3.20)為極強酸性土壤，其他土層則表現出不同程度的土壤堿化。土壤出現極低pH可能是由于該地之前用于堆放鋼材，鋼材中的Al進入土壤，土壤吸收性復合體接受了一定數量交換性鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失。不同區域、不同土層間出現了極端酸堿性土壤，嚴重阻礙了植物的生長發育，植物由于細胞受到破壞而死亡[7]，同時土壤堿化導致土壤板結[8]，而土壤發生酸化后，增加了土壤中部分重金屬的溶解量，從而加重了重金屬污染程度。另外，土壤酸化或者堿化還會減弱土壤中微生物的活性，引起土壤肥力下降。該地區有機質含量也說明了這點。表層砂土孔隙度較大，不利于固持土壤中的營養物質，而該地區地勢有坡度，當有降雨等天氣時，土壤中的營養物質大量流失，造成表層土壤有機質含量過低；而中層土壤板結嚴重，引起土壤供氧不足，加上pH較高，不利于土壤中微生物的活動，從而造成中層土壤有機質含量過低。不同區域、不同土層的有機質均屬于土壤養分6級含量(≤ 6g/kg)，有機質含量較低，不僅不利于植物的正常生長，同時不利于改善土壤的理化性質，導致土壤環境惡化。另外，土壤有機質具有與難溶性的磷反應的特性，土壤中有機質含量過低，從而降低了土壤中磷的有效性[9]。

2.2土壤重金屬的監測結果與評價

土壤重金屬污染是全球主要環境危害之一，并可能通過農作物進入人類食物鏈，嚴重影響食品安全并危及人類健康[10]。一直以來，土壤中鎘、鉻、汞、砷、鉛、銅、鋅、鎳等重金屬都是土壤環境監測中的重點監測項目，對預防和修復土壤重金屬污染具有重要意義。

根據各土層的PN值，不同土層土壤的綜合污染評價結果如表4所示：◇T1表層土的綜合評價等級為重度污染；◇T1中層土、◇T2所有土層、◇T3表層土以及◇T5中層土均出現輕度污染；◇T3中層土以及◇T4所有土層均為尚清潔，屬于警戒級別；僅T5表層土壤為清潔，屬于安全級別。所采土樣污染率達60%，因此，該區域應盡快采取有效的污染治理措施，降低污染程度。

表4　不同土層土壤的綜合污染評價

表5　不同重金屬元素的綜合污染評價

綜上所述，監測的土壤中，以◇T1的表層土受到污染最為嚴重，為重度污染，◇T1的中層土、◇T2的所有土層、◇T3的表層土以及◇T5的中層土次之，為輕度污染。主要污染物重金屬是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn的綜合污染等級為重度，Cu、Ni和Fe的綜合污染等級為輕度。

2.3監測指標的相關分析

各監測指標的相關分析如表6所示。

表6　pH及重金屬綜合污染指數的相關矩陣

注：* 相關(P< 0.05); ** 顯著相關(P< 0.01)。

從表6可以看出，pH與總Fe呈顯著正相關，這是由于表層土壤的pH較低，使得該層土壤中被吸附或者固持的Fe更容易活化，被釋放到土壤中，而表層土壤土質為砂土，導致Fe的遷移性增強，且微生物和植物更易吸收，使得pH較低的土層總Fe含量較低。但是，中層土壤的pH較高，導致該層土壤中的Fe被固定，另外，中層土壤是板結程度較高的壤土，進而導致Fe的遷移性降低，微生物和植物也難以利用，使得pH較高的土層總Fe含量較高。pH與Zn和Cu呈負相關，與Ni無相關性，這說明該地區土壤在一般情況下，pH較低的土層，Zn和Cu的綜合污染指數較高；反之，則Zn和Cu的綜合污染指數較低。Ni綜合污染指數與pH無一定關系。除此以外，Zn、Cu和Ni的綜合污染指數相互之間均呈顯著正相關，但與Fe無相關性。這說明Zn、Cu和Ni極可能為同源污染物，Fe主要來源于鋼材和土壤本身。Zn、Cu和Ni是常用的鍍鋼金屬，鍍于鋼材的表面，由于開縣地處中國西南酸雨區[6], 加上該地區土壤長期用于堆積建設所用鋼材，鋼材露天放置，當發生降雨等天氣情況時，導致鋼材中的重金屬元素進入土壤；另一方面由于該地區中層土壤板結，使得雨水難以滲入而長期滯留在表層砂土中，不僅使得上層和中層土壤表現出極端酸堿性，又阻礙了Zn、Cu、Ni等重金屬污染物在土壤中的上下遷移，造成了重金屬在土壤中積累，最終引起重金屬污染。

3結論

(1) 該地區不同土層發生極端土壤酸堿化的情況，且有機質含量極低，表層和中層土壤的有機質平均含量分別為1.08g/kg和3.2g/kg。

(2) 根據綜合污染評價，◇T1的表層土為重度污染，◇T1的中層土、◇T2的所有土層、◇T3的表層土以及◇T5的中層土為輕度污染；主要污染物重金屬是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn為重度污染，Cu、Ni和Fe為輕度污染。

(3) 根據相關分析結果，pH與Zn、Cu和Fe的綜合污染指數有一定關系，而Zn、Cu和Ni極可能為同源污染物。

4建議

(1) 合理使用土壤改良劑和肥料，以調節土壤pH，改善土壤物理性質，提高土壤肥力，達到改善極端酸堿性土壤和有機質含量較低的現狀。

(2) 因地制宜，針對Zn、Cu和Ni等重金屬污染，選取合適的超積累植物(如蜈蚣草、東南景天)等本土植物改種。一方面，達到降低土壤中重金屬含量的目的，另一方面，起到城市公路綠化的作用。

(3) 對現有地塊邊坡采取隔擋措施，確保沙、土層和有機質等不被雨水淋溶沖刷而帶走。

參考文獻：

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[10]Liang Mao, Dong Tang, Haiwei Feng, et al. Determining soil enzyme activities for the assessment of fungi and citric acid-assisted phytoextraction under cadmium and lead contamination[J]. Environmental Science and Pollution Research,Doi:10.1007/s11356-015-5220-1.

Pollution Survey and Evaluation of the Landscaping Soil near Hongyuan Bridge in Kaixian

LI Zhang-an, TANG Dong

(Kaixian Environmental Monitoring Station, Kaixian Chongqing 405400, China)

Abstract：A pollution survey and evaluation of the landscaping soil near Hongyuan Bridge was conducted due to the slow growing plants.The results suggested that extreme soil acidification or alkalization occurred in different soil layers. The organic matter of the soil was also low. The average amounts of organic matter in the surface layer and the middle layer were 1.08 g/kg and 3.2 g/kg respectively. According to comprehensive pollution index, the top layer of ◇T1 was in high level of pollution. The middle layer of ◇T1, all layers of ◇T2, the top layer of ◇T3 and the middle layer of ◇T5 were in light level of pollution. The main heavy metals were Zn, Cu, Ni and Fe. Zn was in high level of pollution, Cu, Ni and Fe were in light level of pollution. The pH had close correlation with the pollution indexes of Zn, Cu, Ni and Fe and Zn. Cu and Ni were most likely from storing steels on the landscaping soil.

Key words：green land; heavy metals pollution;pollutionsurwey; pollution evaluation; Kaixian

中圖分類號：X82

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)03-0085-06

作者簡介：李章安(1973-)，男，重慶開縣人，高級工程師/環境影響評價工程師，開縣環境監測站站長，主要從事環境監測、環境影響評價及環境科學技術研究。通信作者：唐冬(1988-)，男，碩士，從事環境監測工作。

收稿日期：2015-10-31