電鍍廠遺留地塊土壤重金屬污染分布特征及生態風險評價

摘要：以某電鍍廠遺留地塊土壤為研究對象，統計分析重金屬含量，并結合ArcGIS中差值法分析土壤重金屬的空間分布，采用單因子污染指數法、內梅羅綜合污染指數、地累積污染指數法評價重金屬污染土壤特征，結合潛在生態風險指數法進行土壤重金屬生態風險評價。結果表明：土壤重金屬含量隨著土壤深度的加深逐漸降低，Cu、Cd、Ni和Pb的變異系數都大于1，屬于強變異，可能受人為活動影響較大；土壤6種重金屬的內梅羅綜合污染指數（PN）平均值為0.458，地塊內土壤基本清潔；重金屬Ni為主要污染因素，達到輕污染程度。土壤重金屬除了Ni的地累積污染指數（Igeo）平均值表現為輕度污染，其余元素均表現為無污染。研究區呈現明顯的點源污染，綜合潛在生態風險指數（RI）平均值呈現中等潛在生態風險，主要潛在生態風險因子為Cu、Ni、Cd。本研究通過對重金屬污染土壤分布特征和生態風險進行評價，為地塊安全利用提供依據。

關鍵詞：土壤；重金屬；地累積污染指數法；內梅羅綜合污染指數；潛在生態風險

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-06

Distribution Characteristics and Ecological Risk Assessment of Heavy Metal Pollution in the Soil of the Leftover Site of Electroplating Factory

WANG Yuan

（Shanghai Nanhuan Environmental Planning amp; Design Co.， Ltd.， Shanghai 201101， China）

Abstract： Taking the soil left behind by a certain electroplating factory as the research object， the content of heavy metals was statistically analyzed， and the spatial distribution of heavy metals in the soil was analyzed using the ArcGIS difference method. The characteristics of heavy metal polluted soil were evaluated using the single factor pollution index method， Nemero comprehensive pollution index method， and ground accumulation pollution index method， and the potential ecological risk index method was used for soil heavy metal ecological risk assessment. The results showed that the content of heavy metals in soil gradually decreased with the deepening of soil depth， and the coefficients of variation of Cu， Cd， Ni， and Pb were all greater than 1， indicating strong variability， which may be greatly influenced by human activities. The average Nemerow comprehensive pollution index （PN） of six heavy metals in the soil is 0.458， indicating that the soil in the plot is basically clean; The heavy metal Ni is the main pollutant， reaching a light pollution level. Soil heavy metals show mild pollution except for the average soil accumulation index （Igeo） of Ni， while all other elements show no pollution. The research area presents obvious point source pollution， and the average comprehensive potential ecological risk index （RI） shows moderate potential ecological risk. The main potential ecological risk factors are Cu， Ni and Cd. This study evaluates the distribution characteristics and ecological risks of heavy metal contaminated soil， providing a basis for the safe utilization of land parcels.

Keywords： soil; heavy metals; ground accumulation pollution index; Nemerow comprehensive pollution index; potential ecological risk

隨著我國經濟的快速發展，眾多工礦企業從中心城區搬遷或關停，遺留地塊中存在較多污染物，給周邊環境造成較大的污染隱患[1-2]。工業企業遺留地塊中的重金屬污染是主要的土壤污染類型，重金屬具有難降解和遠距離遷移的特性，通過遷移和富集對生態環境和人體健康造成危害[3]。其中，典型電鍍行業的原材料及生產工序導致該類型地塊中的重金屬含量水平較高[4]。以電鍍廠遺留地塊為研究對象，通過評價電鍍廠遺留地塊內土壤重金屬污染分布特征和生態風險，為該電鍍廠遺留地塊安全利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況及樣點布設

某電鍍企業地塊位于長三角某市，成立于1984年，2018年關停搬遷。企業占地面積約為1.4 hm2，廠區包括廢水處理池、鍋爐房、五金工具房、電鍍車間、變電站以及檢驗區等區域。企業歷史主營鍍銅、鍍鎳以及鍍鉻業務。該遺留地塊后續規劃為二類用地。地塊所在區域淺部地層從上至下依次為雜填土、粉質黏土以及淤泥質粉質黏土。調查期間，地塊內地下水流向由東北向西南。

根據《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》（HJ 25.1—2019）和《建設用地土壤環境調查評估技術指南》要求[5-6]并結合地塊踏勘和資料收集結果，兼顧地塊內重點關注區域，全場共布設11個土壤點位，以充分評估遺留地塊污染狀況。現場采用手持式X射線熒光光譜儀（X-ray Fluorescence Spectrometer，XRF）檢測土壤，根據快檢數據，篩選XRF偏高異常樣品，同時結合土層分布情況與現場快速檢測結果進行實驗室送檢。研究區具體平面布置和樣點布設如圖1所示。

1.2 研究方法

單因子污染指數（Pi）法為

（1）

式中：Ci為元素i的實測含量，mg/kg；C0為元素i的標準值，mg/kg。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）中的第二類用地篩選值[7]作為評價標準值，如表1所示。

內梅羅綜合污染指數（PN）法[8]為

（2）

式中：Pi，ave和Pi，max為元素i單因子污染指數的平均值和最大值。

地累積污染指數（Igeo）[9-10]為

（3）

式中：Ci為元素i的實測含量，mg/kg；Si為研究區所在區域土壤元素i的環境背景值，mg/kg；k為修正造巖運動引起的背景值波動而設定的系數。

根據潛在生態風險指數[11-12]得出多種重金屬的綜合潛在生態風險指數（RI）為

RI=∑Ei=∑TiPi（4）

式中：Ei為單因子潛在生態風險指數；Ti為土壤重金屬的毒性系數[13]。

重金屬污染土壤風險指數分級標準如表2所示。

2 結果與討論

2.1 土壤重金屬統計分析

研究區土壤重金屬含量如表3所示。由此可知，6種重金屬隨著土壤深度的加深，檢出濃度和變異系數均逐漸降低，根據變異系數大小的分級[14-15]，Cu、Cd、Ni及Pb的變異系數均大于1，屬于強變異，說明這4種重金屬元素在土壤中的空間分布不均勻，可能受人為活動影響較大。

2.2 土壤重金屬空間分布特征

利用ArcGIS軟件分析研究區內土壤重金屬檢出濃度差值。土壤重金屬含量空間分布如圖2所示，可以更直觀識別重金屬累積來源。由圖2可知，重金屬Cu和Ni高值區域主要分布在電鍍車間，重金屬Pb、Cd和As的高值分布則更集中在研究區的廢水處理站，重金屬Hg在研究區的變電站處出現局部高值。

2.3 土壤重金屬污染評價

2.3.1 內梅羅污染指數評價

研究區內，土壤重金屬內梅羅綜合污染指數（PN）評價結果如圖3所示。由圖3可知，PN由大到小依次為Ni（2.135）＞As（0.252）＞Cu（0.167）＞Pb（0.161）＞Cd（0.032）＞Hg（0.004），重金屬Ni為主要污染因素，達到輕污染程度；6種重金屬元素的PN平均值為0.458，地塊內土壤基本清潔。

2.3.2 地累積污染指數評價

土壤6種重金屬的地累積污染指數（Igeo）平均值的排序為Ni（0.57）＞Cu（-0.39）＞Pb（-0.78）＞As（-0.94）＞Cd（-1.40）＞Hg（-1.77）。其中，除了Ni的Igeo平均值表現為輕度污染，其余元素均表現為無污染。土壤重金屬Igeo評價結果如圖4所示。污染較重的Ni元素分別有30.56%、5.56%、2.78%、5.56%、2.78%以及2.78%的樣品處于輕度污染、偏中度污染、中度污染、偏重度污染、重度污染和極重度污染；同樣污染程度較高的Cu元素分別有5.56%、8.33%和5.56%的土壤樣品處于輕度污染、偏中度污染和極重度污染；其余Pb、Cd、As和Hg分別有91.67%、91.67%、94.44%和97.22%的樣品處于無污染；研究區呈現明顯的點源污染。

2.4 土壤重金屬潛在生態風險指數評價

土壤重金屬的單因子潛在生態風險指數（Ei）平均值排序為Cd（37.2）＞Cu（34.4）＞Ni（31.0）＞Hg（20.6）＞As（8.68）＞Pb（5.22）。土壤重金屬Ei評價結果如表4所示。由表4可知，研究區域主要潛在生態風險因子為Cd、Cu、Ni，Cd的Ei值為6.92～683.00，存在輕微～極強生態風險，其中輕微和極強所占比例為92%和3%。

地塊內綜合潛在生態風險指數（RI）平均值為137，呈現中等潛在生態風險。重金屬Cu對研究區不同點位RI值的貢獻率為2.43%～88.98%，Ni的貢獻率為1.10%～71.87%，Cd的貢獻率為2.49%～85.33%，進一步驗證了Cu、Ni、Cd是造成研究區潛在生態風險增加的主要重金屬因素。

3 結論

研究區內重金屬Cu、Ni、Pb、Cd、As以及Hg的含量隨著土壤深度的加深，檢出濃度均逐漸降低。Cu、Cd、Ni及Pb的變異系數均大于1，屬于強變異，說明這4種重金屬元素在土壤中的空間分布不均勻，可能受人為活動影響較大。土壤6種重金屬的PN表現如下：重金屬Ni為主要污染因素，達到輕污染程度。6種重金屬元素的PN平均值為0.458，地塊內土壤基本清潔。土壤6種重金屬的Igeo的表現如下：Ni的Igeo平均值表現為輕度污染，其余元素均表現為無污染，研究區呈現明顯的點源污染。土壤6種重金屬的Ei平均值排序為Cd（37.2）＞Cu（34.4）＞Ni（31.0）＞Hg（20.6）＞As（8.68）＞Pb（5.22），研究區RI平均值呈現中等潛在生態風險。研究區域主要潛在生態風險因子為Cu、Ni、Cd。

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收稿日期：2024-12-09

作者簡介：王媛（1992—），女，陜西渭南人，碩士，工程師。研究方向：土壤污染狀況調查等。