寧國市城市遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)土壤重金屬積累特征及其污染評價(jià)

王文慶， 王守沛

(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001)

0 引言

城市土壤是城市環(huán)境的重要組成部分。隨著城市人口的增長，城市土壤因人類活動導(dǎo)致重金屬污染。土壤重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性及難以恢復(fù)性等特點(diǎn)，其被學(xué)界喻為“化學(xué)定時(shí)炸彈”[1]，對其開展研究已成為當(dāng)今土壤環(huán)境領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。

寧國市位于安徽省東南部，近年來由于礦業(yè)開發(fā)、農(nóng)業(yè)面源排放、居民生產(chǎn)生活等造成了土壤重金屬污染，如寧國市農(nóng)藥化工總廠周邊地塊。2019年，寧國市政府發(fā)布《關(guān)于印發(fā)寧國市污染地塊風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)施方案的通知》，通知指出需進(jìn)一步加強(qiáng)污染地塊環(huán)境管理，防范土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。本文以寧國市城市遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)為研究對象，對研究區(qū)表層土壤重金屬積累特征進(jìn)行了分析，對土壤重金屬污染進(jìn)行了評價(jià)，以期為城市綠色發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布置及處理

根據(jù)區(qū)域土壤類型情況，采用網(wǎng)格布樣法在研究區(qū)內(nèi)采樣。本次在研究區(qū)的工業(yè)區(qū)、交通區(qū)、居住區(qū)和公園區(qū)四類功能區(qū)中采集表層(0～20 cm)土壤樣品，研究區(qū)面積約432.1 km2，共采集66個(gè)有效土壤樣品，采樣點(diǎn)見圖 1。土樣采集后，剔除與金屬采樣器接觸部分，然后在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，篩除根系、殘?jiān)?，研磨后過200目篩，再裝袋備用。采用電感耦合等離子質(zhì)譜法測定土壤中銅、鉛、鋅、鉻、鎘、砷、汞7種重金屬含量，測定過程中嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范操作，以保證測試數(shù)據(jù)的可靠性。

圖1 研究區(qū)土壤樣點(diǎn)圖

1.2 評價(jià)方法

采用單項(xiàng)指數(shù)法與內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對土壤重金屬污染進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)國家《土壤環(huán)境質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB15168—2008)及袁新田[2]、陳興仁等[3]的研究成果。結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，土壤重金屬污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。評價(jià)方法如下：

單項(xiàng)指數(shù)法計(jì)算公式為：

Pi=Ci/Si

(1)

式中：Pi為土壤中重金屬i的污染指數(shù)；Ci為重金屬i的含量，mg/kg；Si為重金屬i的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 土壤重金屬污染分級標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法的計(jì)算公式為：

(2)

2 分布特征及污染評價(jià)

2.1 研究區(qū)土壤重金屬分布特征

研究區(qū)淺層土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表2。從表2可以看出，研究區(qū)除重金屬 Cr、Cu外，Pb、Zn、Cd、As、Hg等5種重金屬含量均不同程度超過全省土壤背景值，其中Cd平均含量達(dá)到0.18 mg/kg ，超過安徽省土壤背景值195.08%，這說明土壤中Cd重金屬有外源物質(zhì)的進(jìn)入，并存在一定程度的積累。研究區(qū)7種重金屬含量均在國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

表2 研究區(qū)表層土壤重金屬元素含量統(tǒng)計(jì)

2.2 寧國市與其他城市土壤重金屬含量進(jìn)行對比

將研究區(qū)土壤重金屬含量與我國蘭州、西安、上海、廣州、臨汾等城市進(jìn)行比較[4]，結(jié)果見表3。從表3可以看出，寧國市與其他城市之間的土壤重金屬含量存在明顯差異，其中，Pb、Zn、Cr、As、Hg含量低于上述城市，但Cd和Cu的含量已處于中等水平。寧國市Cd和Cu的污染究其原因主要是由于工礦、農(nóng)業(yè)面源排放、人口規(guī)模等因素綜合所致，因此，Cd和Cu的污染需引起重視。

表3 寧國研究區(qū)土壤重金屬含量和其他城市對比(mg/kg)

2.3 寧國市城區(qū)表層土壤重金屬污染評價(jià)

表4為寧國市不同功能分區(qū)分別采用單項(xiàng)指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)對土壤重金屬污染的計(jì)算結(jié)果。單項(xiàng)指數(shù)顯示，Cd的最高指數(shù)為3.08，為重度污染級別；Cu、As、Hg和Pb的單項(xiàng)指數(shù)為輕度污染級別，Zn和Cr為警戒級別。研究區(qū)四大功能區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)均大于1，這意味著區(qū)內(nèi)表層土壤重金屬已積累有一定程度，且達(dá)到了輕度污染級別。全市土壤重金屬綜合污染指數(shù)均值為1.93，處于輕度污染級別。考慮到寧國市主體功能定位為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，研究區(qū)土壤重金屬污染雖級別不高，但應(yīng)引起重視。

從表4可以看出，各功能分區(qū)土壤重金屬綜合指數(shù)的排序?yàn)椋汗I(yè)區(qū)>交通區(qū)>居住區(qū)>公園區(qū)，土壤重金屬含量受土地利用方式影響顯著。人類活動是造成綜合指數(shù)值差異的主要原因：工業(yè)區(qū)由于農(nóng)藥化工廠“三廢”的排放，因此受到的影響程度最重，達(dá)到中度污染級別；交通區(qū)與區(qū)內(nèi)交通流量水平持續(xù)增大有關(guān)，受到的污染次之；居住區(qū)則主要是受到居民生產(chǎn)生活的影響；公園區(qū)受到的影響程度最小，但區(qū)內(nèi)土壤重金屬已達(dá)輕度污染級別。公園區(qū)作為社會公眾生活休閑的經(jīng)常去處，應(yīng)引起有關(guān)部門的關(guān)注。

表4 寧國市不同功能區(qū)土壤重金屬污染評價(jià)結(jié)果

3 結(jié)論

(1)寧國市城市遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)表層土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的平均含量分別為22.8、25.4、70.0、56.8、0.18、12.6和0.11 mg/kg。對比全省土壤背景值，Pb、Zn、Cd、As、Hg 5種重金屬含量均有超標(biāo)，尤以Cd含量超土壤背景值最為嚴(yán)重。

(2)寧國市土壤重金屬含量與我國其他部分城市進(jìn)行對比，結(jié)果顯示，寧國市土壤中Pb、Zn、Cr、As、Hg含量均低于其他城市，但Cd和Cu的含量屬于中等水平，寧國市Cd和Cu的污染應(yīng)引起重視。

(3)寧國市各功能分區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)排序?yàn)椋汗I(yè)區(qū)>交通區(qū)>居住區(qū)>公園區(qū)，且工業(yè)區(qū)已達(dá)中度污染級別。