典型煤炭產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)土壤重金屬污染特征與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

劉娣，蘇超*，張紅，秦冠宇

1. 山西大學(xué)黃土高原研究所/黃土高原生態(tài)恢復(fù)山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006；2. 山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西 太原 030006

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，中國土壤污染問題越來越受到人們的關(guān)注，其中土壤重金屬污染尤為顯著（鄭睛之等，2018；何博等，2019）。以煤炭為中心的工業(yè)活動如采煤、選煤、洗煤、燃煤等產(chǎn)生大量的重金屬污染物，主要包括Cr、As、Cd、Pb和Hg等金屬元素，這些污染物通過大氣沉降、降雨溶解、污水灌溉等途徑進(jìn)入土壤表層，破壞土壤中重金屬原有的內(nèi)在平衡，造成土壤質(zhì)量下降、農(nóng)作物減產(chǎn)等生態(tài)問題（劉芳等，2016；馮春婷，2018；張凱，2018）。而且，重金屬具有隱蔽性高、潛伏期長和不易降解等特點(diǎn)，易通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類的身體健康造成潛在威脅（曹人升等，2017；馮乙晴等，2017）。目前，土壤重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法主要包括單因子污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、沉積物富集系數(shù)法和 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法等，但單一的評價(jià)方法均具有一定的局限性，因此，多數(shù)學(xué)者在研究過程中采用兩種或兩種以上的方法綜合評價(jià)土壤重金屬污染狀況（李有文等，2017；易文利等，2018；張凱，2018；沈城等，2020；彭馳等，2021）。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法均可有效量化單一和多項(xiàng)重金屬元素對生態(tài)環(huán)境的污染程度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度，已有學(xué)者將這兩種評價(jià)方法結(jié)合起來研究土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)（何博等，2019；陳展等，2021）。

長治市是中國重要的煤炭能源基地之一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要以煤、電、焦、化、冶等重工業(yè)為主，截止2017年末，長治市原煤產(chǎn)量為1.1266×108t，在全國主要煤炭城市中排名第4位，占全國原煤產(chǎn)量的 4.52%。通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，關(guān)于長治市土壤重金屬污染方面的研究較少，少數(shù)研究僅從城區(qū)道路土壤理化性質(zhì)和生態(tài)環(huán)境敏感性等方面進(jìn)行分析，缺乏重金屬污染程度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布的探討（任虹等，2009；郭佩等，2019）。因此，以長治煤炭能源基地為對象，研究大量煤炭產(chǎn)業(yè)活動干擾下土壤的重金屬污染狀況，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文擬解決的科學(xué)問題如下：（1）分析不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬含量的累積特征，識別重金屬污染較重的企業(yè)類型；（2）采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)土壤重金屬的污染狀況和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，闡明風(fēng)險(xiǎn)較高的重金屬元素和企業(yè)類型；（3）利用地學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法闡明土壤重金屬污染及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征和擴(kuò)散趨勢。本文的研究結(jié)果將為煤炭聚集區(qū)土壤重金屬的污染特征提供一定的科學(xué)依據(jù)，推動長治市的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

依據(jù)長治市的產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征與固廢綜合利用調(diào)研報(bào)告，長治市各縣/區(qū)內(nèi)共80個(gè)相關(guān)企業(yè)，其中潞州區(qū)6個(gè)，壺關(guān)縣4個(gè)，上黨區(qū)4個(gè)，武鄉(xiāng)縣11個(gè)，屯留區(qū)5個(gè)，長子縣8個(gè)，黎城縣2個(gè)，潞城區(qū)7個(gè)，襄垣縣33個(gè)。綜合考慮產(chǎn)業(yè)類型、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、固廢產(chǎn)生類型和產(chǎn)生量等因素，選取以下 7種代表性企業(yè)展開研究，分別是：鋼廠、采煤廠、選煤廠、洗煤廠、化工廠、焦化廠和燃煤電廠。2019年11月，針對7類企業(yè)中固廢產(chǎn)生量較大的企業(yè)開展調(diào)研與樣品采集，樣點(diǎn)均位于企業(yè)廠區(qū)1 km范圍內(nèi)的農(nóng)田、林地或草地土壤內(nèi)。每個(gè)企業(yè)周邊布設(shè)1個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采用五點(diǎn)混合取樣法，避開綠化帶、路邊等樣地，在企業(yè)的東南、西南、東北、西北及正大門方向（研究區(qū)盛行西北風(fēng)）各采集深度為0—20 cm的表層土壤并混合，去除比較大的、明顯的雜物后，將其裝入寫好標(biāo)簽的聚氯乙烯自封袋密封后運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。本次試驗(yàn)共采集 67個(gè)土壤樣品，其中鋼廠樣品4個(gè)，采煤廠30個(gè)，選煤廠7個(gè)，洗煤廠5個(gè)，化工廠8個(gè)，焦化廠5個(gè)，燃煤電廠8個(gè)（如圖1）。

圖1 研究區(qū)不同類型企業(yè)周邊土壤樣點(diǎn)分布圖Figure 1 Distribution of soil sampling sites surrounding different types of enterprises in the study area

1.2 樣品分析

將采集的土樣自然風(fēng)干，混勻后去除砂礫等雜質(zhì)，研碎后過100目篩（0.15 mm篩孔），裝入聚氯乙烯自封袋中密封備用。土壤pH采用pH計(jì)測定，水土質(zhì)量比為2.5?1。土壤重金屬含量的測定參考《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》（GB 15618—2018）。其中，Hg和As參照《土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定 微波消解/原子熒光法》（HJ 680—2013）進(jìn)行測定，采用CEM MARS 5微波消解儀進(jìn)行消解，用原子熒光光譜法（AFS，AFS-230E海光分析儀器公司，中國）測定含量。Cd參照《土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997）進(jìn)行測定，采用石墨消解儀（ST-60）進(jìn)行消解；Pb、Ni、Cu、Cr和 Zn參照《土壤和沉積物 銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491—2019）進(jìn)行測定，采用電熱板進(jìn)行消解；用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，Optima 8300，PerkinElmer，USA）測定Ni、Cu和Zn的含量，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，X7，Thermo Fisher Scientific，USA）測定Cd、Pb和Cr的含量。每組樣品在分析測定過程中，設(shè)置了3個(gè)平行樣品，3次重復(fù)檢測，同時(shí)加入空白樣和標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)，8種元素的回收率均為 (100%±20%)，測試結(jié)果滿足質(zhì)量控制要求。

1.3 土壤重金屬污染評價(jià)方法與分級標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是基于單因子污染指數(shù)法的評價(jià)結(jié)果評價(jià)研究區(qū)土壤重金屬的綜合污染狀況，側(cè)重于突出多項(xiàng)重金屬污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響（劉碩等，2016；何博等，2019；沈城等，2020）。計(jì)算公式為：

式中：

Pi——土壤中重金屬i的污染指數(shù)；

wi——重金屬i的實(shí)測含量（mg·kg?1）；

Si——重金屬i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg·kg?1），本文參照山西省土壤元素背景值作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（史崇文等，1996）。

式（2）中：

PN——土壤重金屬綜合污染指數(shù)；

Pimax——土壤樣品中重金屬i的單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值；

——土壤樣品重金屬i的單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)1)Table 1 Grading standard for Nemerow comprehensive pollution index

1.3.2 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

瑞典學(xué)者Hakanson提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法綜合考慮了重金屬的生態(tài)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)因素，形成具有可比的、等價(jià)性屬性指數(shù)的分級方法，進(jìn)而評估土壤中多項(xiàng)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度（Hakanson，1980；常文靜等，2020）。計(jì)算公式為：

式（4）中：

n——重金屬元素個(gè)數(shù)；

式（5）中：

IR——多項(xiàng)重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)1)Table 2 Grading standard for Hakanson potential ecological risk index

2 結(jié)果與討論

2.1 不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬的描述性統(tǒng)計(jì)特征

研究區(qū)土壤 pH的范圍為 7.90—8.98，平均值為8.56。對不同類型企業(yè)周邊土壤中的重金屬含量進(jìn)行測定，8種重金屬元素的累積特征如表3所示。土壤中 Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb 和 Hg 的平均含量均大于山西省土壤背景值，分別為背景值的1.1、1.2、1.3、1.3、1.9、2.6、1.6和2.2倍，但均未超出《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn) (試行)》（GB 15618—2018）中（pH>7.5）的風(fēng)險(xiǎn)篩選值。8種重金屬的變異系數(shù)（CV）由大至小依次為：Hg>As>Cd>Pb>Zn>Cr>Cu>Ni，其中As、Cd、Pb和 Hg的變異系數(shù)均大于 36%，屬于強(qiáng)變異，表明這4種重金屬的含量在煤炭產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)空間分布不均勻，受外部因素影響大；其他重金屬元素均為中等變異，離散程度較小。

表3 典型煤炭產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)周邊土壤重金屬的描述性統(tǒng)計(jì)特征Table 3 Descriptive statistical characteristics of heavy metals in soils surrounding typical coal-based industrial cluster zone mg·kg?1

對不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬的平均含量進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示，除As、Cd、Pb和Hg外，其余4種重金屬Cr、Ni、Cu和Zn的平均含量在不同類型企業(yè)周邊土壤中差異顯著（P值分別為0.001、0.001、0.012和0.003）。焦化廠周邊土壤中Cr、Ni和Cu的含量分別為86.54、50.44和39.34 mg·kg?1，顯著高于其他類型企業(yè)；Zn在鋼廠和焦化廠周邊土壤的平均含量分別為84.50 mg·kg?1和69.26 mg·kg?1，顯著高于采煤廠、選煤廠和燃煤電廠（表3）。Cr、Ni、Cu和Zn的最大值均出現(xiàn)在潞州區(qū)某焦化企業(yè)周邊，該企業(yè)有 26年的生產(chǎn)歷史，現(xiàn)有年產(chǎn)焦炭156×104t，焦油5.2×104t，焦?fàn)t煤氣2.18×108m3。相關(guān)研究表明，焦?fàn)t、熄焦和煤氣柜等煉焦環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量含有Cr、Cu和Ni等元素的煙塵，隨大氣沉降進(jìn)入周邊土壤，導(dǎo)致重金屬Cr、Cu和Ni在土壤中累積（顧高銓等，2021）。

與重工業(yè)城市包頭市相比，研究區(qū)采煤廠、選煤廠和洗煤廠周邊土壤中 Cu含量較高；與烏拉特后旗地區(qū)煤礦相比，研究區(qū)周邊土壤中 Cr的含量較高，為64.14 mg·kg?1。燃煤電廠作為研究區(qū)的另一類主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，涉及大量煤矸石燃燒發(fā)電和熱力生產(chǎn)，期間產(chǎn)生的污染物通過大氣沉降進(jìn)入土壤，造成重金屬的累積。對比相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)燃煤電廠周邊土壤中 Ni的平均含量為 36.12 mg·kg?1，高于韶關(guān)燃煤電廠，Cr和 As的含量分別為 68.33 mg·kg?1和 19.86 mg·kg?1，均高于寧東燃煤電廠。不同地區(qū)不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬含量的差異可能與產(chǎn)業(yè)類型、生產(chǎn)工藝、礦產(chǎn)種類、固廢產(chǎn)生量、企業(yè)環(huán)保設(shè)施和人為活動強(qiáng)度等因素有關(guān)。

2.2 不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

本研究采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬的污染程度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，評價(jià)結(jié)果見表4和圖2。

表4 不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬單項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)結(jié)果Table 4 Assessment results of single risk index of heavy metals in soils surrounding different types of enterprises

圖2 不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)Figure 2 Comprehensive risk assessment of heavy metals in soils surrounding different types of enterprises

根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價(jià)結(jié)果可知，研究區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)PN平均值為 5.13，整體上處于重度污染水平（圖2）。各項(xiàng)重金屬元素的內(nèi)梅羅污染指數(shù)的平均值由大至小依次為：Hg>Cd>Pb>As>Zn>Cu>Ni>Cr，Hg屬于重度污染，Cd和Pb屬于中度污染；其他重金屬元素均為輕微污染（表4）。在不同類型企業(yè)中，除選煤廠為中度污染外，其他類型企業(yè)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)PN均大于3，屬于重度污染；研究區(qū)各類型企業(yè)綜合污染指數(shù)的大小排序?yàn)榛S (9.12)>選煤廠 (4.63)>鋼廠(3.58)>燃煤電廠 (3.30)>焦化廠 (2.72)>采煤廠(2.53)>洗煤廠 (2.40)（圖2），結(jié)合單因子污染指數(shù)發(fā)現(xiàn)，Hg對化工廠的貢獻(xiàn)較為突出，超標(biāo)率為37.5%，As和Cd次之，超標(biāo)率均為12.5%。Hg主要來源于燃煤、燃油等廢物的排放，且具有長距離傳輸性，易造成大面積的污染（孫雪菲等，2021）。而研究區(qū)的化工廠多以生產(chǎn)聚氯乙烯和二氯乙烷等為主，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中用油和燃煤方面的需求較大，易產(chǎn)生大量重金屬Hg，并以氣態(tài)形式存在于煙氣粉塵中，通過大氣干濕沉降、降雨溶解等過程進(jìn)入土壤中，從而加劇化工廠周邊土壤Hg的累積（戴彬等，2015；姚春卉等，2020）。

Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)整體上處于中等至強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；其中化工廠和鋼廠潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR分別為 589.53和311.13，均屬于強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；其他類型企業(yè)綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR范圍為195.04—254.95，屬于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（圖2）。研究區(qū)各類型企業(yè)綜合污染指數(shù)的大小排序?yàn)榛S (589.53)>鋼廠 (311.13)>燃煤電廠(254.95)>焦化廠 (237.22)>選煤廠 (225.90)>洗煤廠(220.86)>采煤廠 (195.04)。根據(jù)單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)單項(xiàng)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的平均值由大至小依次為：Hg>Cd>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn，其中Hg在化工廠周邊土壤中貢獻(xiàn)最大，超標(biāo)率為12.5%，屬于很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；Cd在鋼廠周邊土壤中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大，為94.12，屬于強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；其他重金屬元素的單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，屬于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（表4）。研究區(qū)鋼廠的主要經(jīng)營范圍為煉鋼、軋鋼、煉鐵和不銹鋼的生產(chǎn)及銷售等，在燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼等冶煉、熱加工過程中，產(chǎn)生大量的煙（粉）塵，其中含有大量的Cd，通過各種途徑遷移擴(kuò)散至土壤中，造成研究區(qū)土壤中Cd的累積，這和陳軼楠等（2015）針對晉南某鋼廠的研究結(jié)果類似。

對比兩種風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在評價(jià)不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的排序有所不同。這是因?yàn)閮煞N方法采用的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一致，且內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)重在突出高濃度元素的影響，而潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法引入了毒性響應(yīng)系數(shù)，能夠均衡地反映多種重金屬對生物種的影響潛力（王斐等，2015；張凱，2018）。因此，評價(jià)不同類型企業(yè)周邊土壤重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)還需更深入的研究。

2.3 土壤重金屬污染的空間分布特征

采用 ArcGIS中的普通克里金插值法對研究區(qū)土壤重金屬濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，以表明重金屬的空間分布特征和擴(kuò)散趨勢。該方法利用研究區(qū)重金屬的原始數(shù)據(jù)和半方差函數(shù)的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行擬合來確定每個(gè)點(diǎn)的輸出值，能更客觀、更精確的估計(jì)未知點(diǎn)的重金屬濃度特征（馮春婷，2018）。土壤重金屬的空間分布格局如圖3所示，整體上呈現(xiàn)出由東南向西北逐漸增加的趨勢，重金屬高含量區(qū)域主要集中在研究區(qū)中部和北部，中部涉及化工廠、采選煤廠和焦化廠等產(chǎn)業(yè)，北部為燃煤電廠聚集區(qū)，這些工業(yè)活動的疊加導(dǎo)致大量廢氣和固體廢棄物（如煤矸石、粉煤灰和電石渣等）的排放，從而加劇土壤重金屬的累積。

圖3 研究區(qū)土壤重金屬元素及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征Figure 3 Spatial distribution characteristics of heavy metals and its ecological risk in soils

Cu、Ni、Zn和Pb等4種重金屬元素呈現(xiàn)出中部和北部高、西部和南部低的空間格局。Cr、Cd和Hg三者呈現(xiàn)出相似的空間分布格局，表現(xiàn)出西北部含量最高，中部含量較高的格局。研究區(qū)北部以武鄉(xiāng)某發(fā)電廠為主，該發(fā)電廠是以煤為燃料的發(fā)電廠，規(guī)模大，主要固廢類型為粉煤灰和爐渣，年產(chǎn)量分別為97.3×104t和10.81×104t。結(jié)合相關(guān)研究可知，燃煤發(fā)電過程中“三廢”的排放可導(dǎo)致多種重金屬在周邊土壤不斷累積（袁新田等，2011；范明毅等，2016；吳勁楠等，2018；周怡等，2020），從而使研究區(qū)北部污染比較嚴(yán)重。研究區(qū)中部采煤廠分布廣泛，周邊各縣區(qū)又分布著化工廠、焦化廠、選煤廠和洗煤廠等多種企業(yè)，污染源主要為煤矸石。煤矸石是長治市產(chǎn)生量最大的工業(yè)固體廢棄物，年產(chǎn)量已突破1×108t，由于未能合理利用煤矸石，在露天環(huán)境下長期堆放，導(dǎo)致重金屬隨雨水沖刷、淋溶進(jìn)入地表，造成地下水和土壤污染。研究區(qū)化工廠主要以煤制油、煤制天然氣和煤制化學(xué)品等生產(chǎn)工藝為主，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢氣、廢渣可導(dǎo)致Hg在土壤中富集（張凱，2018）。另外，根據(jù)實(shí)地調(diào)研資料可知，研究區(qū)中部主干道路有大量貨車行駛，相關(guān)研究表明Cd與車輛電鍍層磨損有關(guān)，汽車剎車?yán)镆r機(jī)械磨損導(dǎo)致Cd的產(chǎn)生，可隨風(fēng)力或地表徑流進(jìn)入周邊土壤（韓琳等，2020；周怡，2020）。

As呈現(xiàn)出在東南部和西部富集的趨勢。研究區(qū)西部以原煤開采、煤炭加工和洗選煤業(yè)為主；東南部為化工廠和鋼廠的聚集地，以煤炭為主要能源進(jìn)行的鋼鐵冶煉和化學(xué)制品加工。相關(guān)研究表明，類金屬元素 As具有一定的致癌風(fēng)險(xiǎn)，受鋼廠、燃煤電廠和煤化工等大型企業(yè)排放廢水影響顯著（劉春早等，2011；王碩等，2019）；另外，As也可通過鋼鐵冶煉和燃煤過程中排放的廢氣和粉煤灰進(jìn)入土壤表層，造成土壤As含量異常（Qu et al.，2018）。

從整體上看，研究區(qū)土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈現(xiàn)出明顯的帶狀分布，北部明顯高于東南部，最高值出現(xiàn)在武鄉(xiāng)某燃煤電廠周邊，為679.65，屬于強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；最低值出現(xiàn)在襄垣某采煤廠附近，指數(shù)為102.64，屬于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR的空間分布格局和重金屬Hg類似，表明Hg為最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)周邊土壤 Cr、Zn、As、Cd、Pb、Hg、Ni和Cu等8種重金屬的平均含量均高于山西省土壤背景值，但未超出《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn) (試行)》（GB 15618—2018）中的風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

（2）不同類型企業(yè)周邊土壤中Cr、Ni、Cu和Zn的含量差異較大，Cr、Ni和Cu在焦化廠周邊的含量顯著高于其他類型企業(yè)；Zn在鋼廠和焦化廠周邊含量較高，且顯著高于采煤廠、選煤廠和燃煤電廠。

（3）研究區(qū)整體上處于重度污染水平，各類型企業(yè)周邊土壤中8種重金屬的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)PN均高于警戒線，且化工廠的綜合污染指數(shù)值最大。潛在綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR的平均值為264.53，整體上處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。Hg在燃煤電廠和鋼廠周邊土壤中的貢獻(xiàn)最大，其次為Cd。

（4）受燃煤電廠、采煤廠和化工廠的影響，Cu、Ni、Zn、Pb、Cr、Cd和Hg等7種重金屬元素均在研究區(qū)北部和中部出現(xiàn)明顯富集；As在東南部和西部富集。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR的空間分布格局與Hg類似。