瀘州市飲用水水源地周邊土壤重金屬污染狀況評估

侯雪燕，唐永洪

（四川省瀘州生態環境監測中心站，四川 瀘州 616000）

地球陸地生態系統的基礎—土壤[1]，承受著環境中90%的各種污染物[2]。重金屬作為土壤無機污染物中最為突出的污染因子，其原因在于土壤中的重金屬易積累且難分解，其主要積累層在表層土壤，即土壤耕作層，深層土壤受污染的情況較少[3-4]。

土壤中重金屬元素的含量將對土壤的理化性質、土壤養分的有效吸態、土壤中微生物的數量及活性等產生明顯影響，并且土壤中重金屬元素能通過各種途徑遷移到其他生態系統中，污染農作物、空氣和水，導致生活環境的質量下降，從而威脅人類的生存和發展[5-7]。而飲用水水源地陸域土壤環境質量狀況對飲用水水質產生直接或間接的影響[8]，因此分析和研究飲用水水源地陸域土壤重金屬污染狀況顯得尤為重要。

目前，國內還沒有形成統一的方法來對土壤中重金屬元素的污染狀況進行評價，但應用較多的有污染指數法[9]、內梅羅污染指數法[10]、地積累指數法[11-12]、改進的地積累指數法[13]和潛在生態風險指數法[14-15]等。此外還有基于人體健康風險[16-17]及GIS技術[18]的評價方法等。這些評價方法因所使用的參數不同，導致對研究結果存在差異，同時都有各自優缺點。因此，為能夠更合理、準確及切合實際的評價土壤中重金屬污染狀況，需將多種評價方法有機結合起來。

本文采用單項及內梅羅污染指數法、潛在生態風險指數法以及地積累指數法對瀘州飲用水水源地保護區陸域土壤污染狀況進行評估，以期了解和掌握飲用水水源地保護區陸域土壤重金屬污染水平，為防控飲用水水源地保護區陸域土壤中重金屬污染風險提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

以瀘州市集中式飲用水水源地（河流型）保護區陸域范圍內土壤作為研究對象，選取具有代表性的采樣點（如圖1所示），采集表層（0～20 cm）土壤作為樣本，均為混合樣，共采集27個樣品，待實驗室分析。樣品采集區地處四川盆地南部低山丘陵區，屬四川盆地準南亞熱帶濕潤季風氣候，具有氣溫較高，四季分明的特點。多年平均氣溫在17.5到18.3 ℃，降水量為1 161 mm[8]。且四川盆地南部低山丘陵區土壤種類豐富，以中偏酸性土壤居多，土壤主要為紫色土和黃壤[8]。

圖1 采樣點位圖

土壤樣品經自然風干-剔除雜物-粗磨-瑪瑙研缽細磨后，采用四分法取適量細磨樣過10目及100目篩，過篩后的土壤樣品裝瓶貼簽，分別用于土壤pH值及土壤重金屬含量分析。

1.2 土壤環境背景值、評價標準及評價方法

由于缺少研究區土壤重金屬元素環境背景值的相關研究，本文選用中國環境科學出版社于1990年出版的《中國土壤元素背景值》中，四川省土壤環境背景值中的調查數據[20]作為本文研究重金屬元素的土壤環境背景值。采用2018年頒布的GB15618《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》和GB36600《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》中相應風險篩選值，并采用單項及內梅羅污染指數法、潛在生態風險指數法以及地積累指數法對分析結果進行評價[9-15]，得到瀘州市飲用水水源地陸域范圍內土壤環境中重金屬的污染情況、污染因子以及存在的生態風險。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量分析

對土壤中重金屬元素的含量及土壤的pH值進行分析，并統計分析結果，詳見表1。結果表明，研究區土壤pH值在4.22～8.61之間波動，土壤中重金屬元素Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni含量的平均值分別為0.37、0.22、6.41、41.4、95.8、36.8、31.1。

表1 土壤重金屬含量及pH值（mg·kg-1）

2.2 內梅羅污染指數法及單項污染指數法的評價結果

采用內梅羅及單項污染指數法對土壤中重金屬元素的含量進行評價，評價結果見圖2。單項污染指數法評價結果表明，G05號、S02號、S04號、W05號、W08號點位周圍區域內重金屬鎘元素屬于輕微污染水平，其余點位區域屬于清潔狀態。

圖2 單項污染指數及內梅羅綜合指數評價結果

內梅羅綜合污染指數評價結果表明，G05號、S02號、W04號、W05號、W08號、W10號點位區域附近土壤中重金屬元素的污染狀況屬于尚清潔水平，但已屬于警戒狀態，S04號位區域附近土壤中重金屬元素的污染狀況屬于輕度污染水平，其余點位區域屬于清潔水平。

2.3 地積累指數法的評價結果

選用地積累指數對研究區土壤中重金屬元素進行分析，并統計分級頻率，結果見表2。從表2分析結果可得到：飲用水水源地陸域土壤樣品中Se、Pb、Cr、Cu和Ni的污染頻率均為0%，Cd及Hg的污染頻率分別為92.59%、11.11%，其中33.33%的Cd受到了輕度污染，55.55%的Cd和11.11%的Hg受到了偏中等污染，3.71%的Cd受到了中等污染。

表2 地積累指數分級頻率分布表（%）

2.4 潛在生態風險指數法的評價結果

為得到研究區相應的潛在生態風險等級，選用潛在生態風險指數法分析土壤中重金屬元素的含量，并分析結果進行統計，詳見圖3。從圖3可得到：研究區土壤樣品中重金屬元素Cd輕微、中等、較強、強、極強生態危害的百分比分別為：3.70%、33.34%、59.26%、3.70%、0%，重金屬元素Hg輕微、中等、較強、強、極強生態危害的百分比分別為：77.78%、11.11%、11.11%、0%、0%。研究區土壤樣品中所有重金屬元素的潛在生態危害綜合評價的結果顯示，輕微、中等、較強、強、極強生態危害的百分比分別為：59.26%、37.04%、3.70%、0%、0%，整體處于較強及以下潛在生態危害水平。

圖3 潛在生態風險指數分級頻率分布圖（%）

在研究區土壤樣品中重金屬元素Se、Pb、Cr、Cu和Ni都是輕微污染，潛在生態危害較小；重金屬元素Cd和Hg的污染較重，重金屬元素Cd屬于強及以下污染，Hg屬于較強及以下污染，潛在生態危害性均較大。

以上評價結果表明：研究區土壤中重金屬元素Se、Pb、Cr、Cu和Ni對土壤環境質量的影響較小，Cd和Hg對土壤環境質量的影響較大；重金屬元素Cd是研究區土壤重金屬中最明顯的致險因子，其次是Hg。

3 結論

（1）G05號、S02號、S04號、W05號、W08號周圍相關區域內重金屬鎘元素為輕微污染，其余點位區域屬于清潔水平。

（2）G05號、S02號、W04號、W05號、W08號、W10號點位區域附近土壤中重金屬元素的污染狀況屬于尚清潔水平，但已屬于警戒狀態，S04號點位區域附近土壤中重金屬元素的污染狀況屬于輕度污染水平，其余點位區域屬于清潔水平。

（3）飲用水水源地陸域范圍內土壤存在一定程度上的重金屬鎘、汞元素污染，最明顯致險因子是重金屬元素鎘，其次是汞，而其他重金屬元素對土壤環境質量的影響較小。