荊門市重點排污企業周邊土壤重金屬污染狀況調查及評價

古 佩，李 真，國 洋

（荊門市環境保護監測站，湖北 荊門 448000）

長期以來，我國社會經濟保持快速發展，工業企業數量不斷增加，土壤重金屬污染問題卻越來越嚴重[1-3]。重金屬殘留時間長、不易降解、毒性強，能通過生物鏈轉移，直接或間接地威脅和危害人體健康[4-10]。因此，對各類土壤重金屬污染分析與評價已引起廣泛關注[11]。但到目前為止，鮮有對荊門市的土壤重金屬污染狀況情況進行研究的報道。本文對荊門市重點排污企業周邊土壤重金屬污染現狀進行了分析和評價，以期對荊門市土壤重金屬的污染防治和土壤修復提供依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

選取荊門市12家重點排污企業，在企業所在地年主風向（荊門市年主導風向為北風）的下風向75 m、200 m、400 m處布設土壤樣品采集點位，在上風向2000 m處布設對照土壤樣品采集點位。采集表層20 cm深度的土壤樣品，共計48個土壤樣品。采樣過程嚴格按照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166-2004）中相關要求執行。

1.2 樣品處理與分析

本次土壤調查分析項目為重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni及土壤pH值，樣品分析測試采用標準方法包括：《土壤質量 總汞、總砷、總鉛的測定 原子熒光法 第1部分：土壤中總汞的測定》（GB/T 22105.1-2008）、《土壤質量 總汞、總砷、總鉛的測定 原子熒光法 第2部分：土壤中總砷的測定》（GB/T 22105.2 -2008）、《土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）、《土壤質量 銅、鋅的測定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）、《土壤質量 鎳的測定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17139-1997）、《土壤PH的測定》（NY/T1377-2007）。

樣品測試過程嚴格按照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166-2004）中相關規定進行質量控制和質量保證。

1.3 土壤重金屬含量評價方法

本研究中，各項重金屬含量以《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）第一類建設用地土壤污染風險篩選值為評價標準，土壤背景值參考湖北省土壤背景值[11]。具體數值如表1所示。本研究采用單項污染指數法、內梅羅綜合污染指數法、背景值及標準偏差、變異系數等對土壤重金屬污染狀況進行評價。

表1 土壤重金屬含量評價標準

1.3.1 單項污染指數法

單項污染指數計算公式為：

式中，Pi為土壤中第i種污染物的單項污染指數；Ci為第i種污染物的實測濃度；Si為第i種污染物的評價標準值。

單項污染指數評價標準分為五級：Ⅰ級為Pi≤1，無污染；Ⅱ級為1＜Pi≤2，輕微污染；Ⅲ級為2＜Pi≤3，輕度污染；Ⅳ級為3＜Pi≤5，中度污染；Ⅴ級為Pi＞5，重度污染。

1.3.2 內梅羅綜合污染指數法

內梅羅綜合污染指數（PN）反映了各污染物對土壤的污染，同時突出了高濃度污染物對土壤環境的影響。內梅羅污染指數計算公式為：

內梅羅污染指數評價標準分為五級：Ⅰ級為PN≤0.7，清潔（安全）；Ⅱ級為0.7＜PN≤1.0，尚清潔（警戒限）；Ⅲ級為1.0＜PN≤2.0，輕度污染；Ⅳ級為2.0＜PN≤3.0，中度污染；Ⅴ級為PN＞3.0，重污染。

1.3.3 背景值及標準偏差評價法

用區域土壤環境背景值（x）95%的置信度范圍（x±2s）來評價土壤環境狀況：若土壤某元素監測值xI＜x-2s，則該元素缺乏或屬于低背景土壤；若土壤某元素監測值在x±2s，則該元素含量正常；若土壤某元素監測值xI＞x±2s，則土壤已受該元素污染或屬于高背景土壤。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量及超標情況

統計48個監測點位的432個監測數據，結果顯示，荊門市重點排污企業土壤中有6.3%（3個）點位pH≤5.5，8.3%（4個）點位為5.5＜pH≤6.5，16.7%（8個）點位為6.5＜pH≤7.5，68.7%（33個）點位pH＞7.5。

土壤重金屬含量為Cd：0.05～0.41 mg/kg；Hg：0.03 ～ 0.64 mg/kg；As：1.86 ～ 29.9 mg/kg；Cu：14.3 ～ 57.4 mg/kg；Pb：18.9 ～ 47.4 mg/kg；Ni：7.78～49.3 mg/kg；除有3個點位As元素超標以外，其他點位均無超標現象。根據《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）中對As的特別說明，結合土壤類型，查得As背景值為40 mg/kg，各點位As含量均低于此值，因此As元素超標情況可忽略。

土壤重金屬含量受風向影響并不明顯，各點位重金屬含量基本呈現一致的變化趨勢，且基本呈現土壤pH越低，土壤重金屬含量越高的特點。

2.2 重金屬污染狀況評價

2.2.1 單項污染指數法評價

計算了土壤單項污染指數、單項污染指數平均值、變異系數等，具體結果如表2所示，其中除As有3個點位土壤單項污染指數Pi大于1.0之外，其他點位項目土壤單項污染指數Pi均小于1.0，重金屬元素按照土壤單項污染指數均值由高到低排列分別為：As、Ni、Pb、Hg、Cu、Cd。結合土壤背景值和變異系數來看，As、Ni單項污染指數高可能與本地As、Ni元素本底較高有關。

2.2.2 內梅羅綜合污染指數評價

經計算，Hg、As、Cd、Cu、Ni、Pb等6種元素的內梅羅綜合污染指數為0.367 （PN＜0.7），說明整體上荊門市重點排污企業周邊土壤環境處于清潔（安全）狀態。分別計算48個點位的內梅羅污染指數，結果發現，其數值在0.070～1.081。其中，93.7%（45個）點位的內梅羅污染指數處于Ⅰ級（清潔）水平；4.2%（2個）點位的內梅羅污染指數處于Ⅱ級（尚清潔）水平；1%（1個）點位的內梅羅污染指數處于Ⅲ級（輕度污染）水平，尚無中度和嚴重污染地區。而內梅羅污染指數PN＞0.7的點位集中分布在某一企業周邊。

表2 土壤重金屬各項污染指數統計值

2.2.3 變異系數評價

變異系數顯示，該批樣品的各重金屬元素變異系數在22.25%～75.00%，按由大到小排列依次為：Hg、As、Cd、Cu、Ni、Pb。結果表明，在不同地點土壤中，Hg、As、Cd含量有較大差異，Cu、Ni、Pb含量則相對穩定。

2.2.4 背景值及標準偏差評價

采用湖北省土壤背景值進行計算，從背景值及標準偏差評價結果來看，土壤中6種元素含量平均值均小于95%的置信度范圍，說明荊門市重點排污企業周邊土壤總體上受重金屬污染較小。分析48個點位6個項目的數據結果，發現只有個別點位數據大于相應項目95%的置信度范圍，且與內梅羅污染指數PN＞0.7的點位重合，這說明該企業周邊土壤受到一定程度的污染。

3 結論

荊門市重點排污企業周邊土壤重金屬含量基本不超標，個別點位As元素超標可忽略。土壤重金屬含量受風向影響并不明顯，基本呈現土壤pH越低，土壤重金屬含量越高的特點。用單項污染指數法、內梅羅綜合污染指數法、背景值及標準偏差評價得出的結果比較一致，均表明荊門市重點排污企業周邊土壤重金屬污染較少，整體處于清潔狀態。個別點位受到污染，但受污染程度比較輕微。Hg、As、Cd含量變異系數較大，表明不同點位土壤中Hg、As、Cd含量有較大差異，可能是受人類活動的影響。總的來看，荊門市重點排污企業周邊土壤環境處于清潔狀態，但還是有個別點位存在輕度污染現象，并表現出人類活動影響的跡象。企業周邊土壤環境保護應得到重視，加強管理。