不同用地類型的土壤重金屬綜合風險等級評價研究

覃艷蕾

（廣州沃索環境科技有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

土壤是人類賴以生存的重要自然資源，隨著我國工業與城市化建設的高速發展，大量的污染物質排放到土地中，雖然土壤具有一定的容納、凈化能力，但這種能力相對較弱，導致某些地區土壤重金屬含量超標，這些超標的重金屬通過食物鏈進入人體，對人類與生態環境造成較大傷害。研究人員經過較長時間的探索發現，土壤重金屬含量主要與土地利用方式有關，所以針對不同用地類型的污染地塊風險測評十分必要。只有針對不同用地類型進行污染地塊風險評價，我們才能根據測評數據進行污染治理，更好地保障城市的健康發展。

基于此，本研究選取廣東省典型工業城市—佛山市，以土壤污染重點監管單位、典型行業企業用地土壤為研究對象，采用內梅羅綜合指數法、污染負荷指數法對土壤普遍存在的8種重金屬元素的污染狀況進行分析和評價。

1 研究區概況及樣本采集分析

1.1 研究區概況

佛山市是廣東省轄地級市，位于廣東省中南部，地處珠江三角洲腹地，位于東經113°06’，北緯23°02’。佛山市屬南亞熱帶季風性濕潤氣候，土壤類型主要有赤紅壤、紅壤和黃壤。佛山市是廣東省重要的制造業基地、珠三角地區西翼經貿中心和綜合交通樞紐。

1.2 樣品采集分析

本文針對24家企業共計358個樣本的監測結果進行分析，共涉及7個不同工業用地類型，具體包括金屬壓延加工、紡織印染加工、原油加工、危險廢物治理、環境衛生管理、電池制造、合成樹脂制造等行業。

本研究依據《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166-2004）[1]、《工業企業土壤和地下水自行監測技術指南》（HJ 1209-2021）[2]對土壤污染重點監管單位進行點位布設和樣品采集，主要采集表層土壤和深層土壤。典型行業企業的布點采樣則依據《重點行業企業用地調查樣品采集保存和流轉技術規定（試行）》（環辦土壤〔2017〕67號）[3]、《典型行業企業及周邊土壤污染狀況調查工作方案》（環辦土壤函〔2021〕246號附件）[4]進行深層土壤樣品采集。

表層土壤主要使用梅花布點法設置5個樣品采集點，采樣深度為0～0.5m。將取樣點土壤混勻后，經四分法取樣1.5 kg。深層土壤通過鉆探方式獲取柱狀土，土壤采樣深度根據污染源位置、遷移和地層結構以及水文地質等判斷設置，經XFR現場快速篩查重金屬含量后，選取污染最嚴重的深度進行樣品采集，樣品重量至少大于1.0 kg。采樣時，使用GPS或RTK確認點位經緯度，現場記錄土壤樣品信息。采集后的樣品放在陰涼處自然風干，并去除石塊、動植物殘渣等雜物，再研磨過篩以備檢測重金屬含量。

土壤監測指標為砷（As）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鉛（Pb）、汞（Hg）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鋅（Zn），共8種重金屬元素，各調查企業具體的重金屬監測因子，由該企業污染識別結果確定。土壤重金屬含量選用《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）[5]中推薦的分析方法進行測定。采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[6]測定Cu、Zn、Cr、Ni元素的含量水平；采用石墨爐原子吸收光譜法（GB/T 17141-1997）[7]對Pb和Cd的含量水平進行測定；采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008、GB/T 22105.2-2008）[8]分別測定Hg、As元素的含量水平；土壤pH值采用電位法測定。

2 污染地塊評價方法

本研究采用內梅羅綜合指數法、土壤污染負荷指數法對佛山市不同工業用地類型的土壤重金屬污染狀況進行評價，選擇廣東省土壤背景值[9]和《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）[5]中第二類用地篩選值作為評價標準；對于GB 36600中未明確限值的鉻、鋅，依據《建設用地土壤污染風險評估技術導則》（HJ 25.3-2019）[10]推導污染物篩選值。

2.1 內梅羅綜合指數法

單因子指數法可以對土壤中某一污染物的污染程度進行評價，其計算公式[11]為：

其中Pi為土壤中重金屬i的單因子污染指數，Ci為重金屬i的實測值（mg/kg），Si為重金屬i建設用地的風險篩選值（mg/kg）。Pi值越大，則表示土壤受到重金屬i污染的程度越大。

內梅羅綜合指數法是在單因子指數法的基礎上發展而來，是當前被廣泛使用的一種綜合污染指數計算方法。內梅羅綜合指數法，將多個因子的污染指數結合起來進行評價，其可以兼顧污染指數平均值，同時也能突出污染指數最大值因子對土壤環境的影響，能夠充分反映土壤整體污染程度。其計算公式為：

式中PN為內梅羅綜合污染指數，Pi aver為土壤中各金屬元素單因子污染指數的平均值，Pi max為所有金屬元素污染指數的最大值。PN值越大，則表示土壤受到重金屬污染的程度越大。PN≤0.7的污染等級為安全；0.73.0，安全等級為重度污染。

2.2 污染負荷指數法

污染負荷指數法是一種單因子指數與綜合評價相結合的評價方法，能夠反映每種重金屬的污染程度，在土壤重金屬污染評估、大氣污染評估、水體污染評估等領域應用廣泛，常用于評價整個研究區域的污染狀況。其計算公式為：

其中Ci為重金屬i的實測值（mg/kg），Bi為重金屬i在廣東省的背景值（mg/kg）。PLI為某取樣點的污染負荷指數，n為評價元素樣本數量；PLIZONE為研究區的污染負荷指數，m為研究區樣本數量。

污染負荷指數法重金屬污染評價分為4個等級，PLI≤1時，污染等級為無污染；13時，污染等級為重度污染。

3 研究區土壤重金屬污染風險評估

3.1 佛山市土壤重金屬含量特征

本文研究區土壤pH值范圍為3.9～10.3，其中pH<6.5的樣本占比為22.1%，6.57.5的樣本占比為57.5%，佛山市工業用地土壤總體偏堿性。佛山市7種類型工業用地的土壤重金屬含量統計如表1所示。

8種重金屬元素的平均含量分別為：As=21.6 mg/kg、Cd=0.300 mg/kg、Cu=40.4 mg/kg、Pb=280 mg/kg、Hg=0.136 mg/kg、Ni=23.2 mg/kg、Cr=59.2 mg/kg、Zn=85.8 mg/kg。As、Pb存在超標，超篩率分別為2.23%、3.63%，其中電池制造業As、Pb最大超標倍數分別為7.2倍、23.4倍。Pb、Hg、Cr元素的中位值與背景值較為接近，變異系數從大到小依次為Pb>Hg>Cd>As>Cu>Zn>Ni>Cr，Pb呈現強變異。8種重金屬元素的平均含量均超過了廣東省土壤背景值，由此可以看出，佛山市不同類型工業用地的土壤重金屬存在外源輸入現象。

3.2 內梅羅綜合污染指數評價

在單因子污染指數法的基礎上，采用內梅羅綜合污染指數對佛山市不同類型工業用地的土壤重金屬污染程度進行評價，評價結果如表2所示。

表2 土壤重金屬單因子污染指數與內梅羅綜合污染指數統計表

通過比較各重金屬單因子污染指數可以得知，電池制造行業As、Pb、Cr的單因子污染指數最大，紡織及印染加工行業的Cd、Zn、原油加工及制造行業的Cu、Ni、環境衛生管理行業的Hg，其單因子污染指數大于其他行業，說明這4個行業土壤重金屬單因子污染程度較高。

從研究區不同類型工業用地的重金屬內梅羅綜合污染指數（PN）可以看出，PN的數值在0.272～17.2之間。PN從大到小的工業用地類型是：電池制造業>紡織及印染加工>原油加工及制造業>金屬壓延加工>危險廢物治理>塑料及樹脂制造業>環境衛生管理。其中危險廢物治理、環境衛生管理、塑料及樹脂制造業的土壤重金屬污染為安全狀態（PN≤0.7），金屬壓延加工業的土壤重金屬含量已接近警戒限（0.73）。佛山市7個不同類型工業用地的PN為17.2，土壤重金屬屬于重度污染。

3.3 污染負荷指數評價

污染負荷指數法計算得出的結果如表3所示，可知PLIzone從大到小的工業用地類型是：原油加工及制造>紡織及印染加工>危險廢物治理>金屬壓延加工>塑料及樹脂制造>環境衛生管理>電池制造。其中金屬壓延加工、環境衛生管理、電池制造、塑料及樹脂制造業的PLIzone小于1，土壤重金屬處于無污染水平；紡織及印染加工、危險廢物治理的PLIzone分別是1.67、1.39，土壤重金屬處于輕度污染水平；原油加工及制造業的PLIzone為2.50，土壤受到重金屬中度污染。

表3 土壤重金屬污染負荷指數統計表

將污染負荷指數與內梅羅污染綜合指數進行比較，佛山市研究區整體重金屬污染負荷指數為1.35，屬于輕度污染，而內梅羅綜合污染指數評價結果為重度污染。電池制造業的評價結果也存在明顯差異，主要原因為內梅羅綜合污染指數突出污染指數最大值因子的影響，所有樣本中Pb最大超標倍數達23.4倍，嚴重影響內梅羅綜合污染指數評價結果。

4 結論

本文以佛山市7個不同類型工業用地，24家企業的358個土壤樣本作為研究對象，運用多種方法分析As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni、Cr、Zn的含量情況，采用內梅羅指數法、污染負荷指數法做出綜合評價。研究區土壤整體偏堿性，8種重金屬的平均含量均超過了廣東省土壤背景值，且有少量樣本存在As、Pb超過篩選值；變異系數從大到小依次為Pb>Hg>Cd>As>Cu>Zn>Ni>Cr。內梅羅綜合污染指數法評價不同類型工業用地土壤污染狀況為：電池制造業>紡織及印染加工>原油加工及制造業>金屬壓延加工>危險廢物治理>塑料及樹脂制造業>環境衛生管理。污染負荷指數法評價結果顯示佛山市7個不同類型工業用地的土壤受到不同程度較嚴重的重金屬污染，說明工業用地土壤重金屬含量受企業工業活動的干擾較為明顯。