河道疏浚底泥還田利用潛在污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

江 健,朱 峰,李雙喜,呂衛(wèi)光,徐振宇

(1 上海市奉賢區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心,上海 201499;2 上海市奉賢區(qū)農(nóng)民科技教育培訓(xùn)中心,上海 201499;3 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究所,上海 201403)

河道底泥是沉積在水體底部的泥土、沙等基質(zhì)顆粒物,含有大量碳、氮、磷等養(yǎng)分以及植物生長(zhǎng)必需的其他微量元素,是水體生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的重要組成部分。 但伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市人口劇增,工農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展,河道污染問(wèn)題日益突出。 底泥不僅是重金屬的匯,不斷接納水體中的各類污染物質(zhì),也是重金屬污染的潛在來(lái)源,會(huì)向上覆水體源源不斷地釋放這些物質(zhì)[1]。 當(dāng)外界環(huán)境一旦發(fā)生變化,沉積于底泥中的重金屬極易被再次釋放,造成二次污染,惡化水質(zhì),毒害水生生物,并可能通過(guò)食物鏈直接或間接影響人類和動(dòng)物的健康[2-3]。 在我國(guó)最近十幾年,內(nèi)源污染控制研究快速發(fā)展,河道底泥清理可以有效降低底泥上層沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽和重金屬等污染物,對(duì)河道中的水質(zhì)和生物群落變化都能產(chǎn)生很大影響。

目前,疏浚底泥的安全處置和底泥中的重金屬等污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)新問(wèn)題。 處置底泥不僅要無(wú)害化和減量化,還要變廢為寶,資源利用化。 奉賢區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密集、縱橫交錯(cuò),其底泥的處理模式多樣,主要有資源化利用、衛(wèi)生填埋和無(wú)害化處理等[4],其中資源化利用(農(nóng)田綜合利用)是一種最具發(fā)展?jié)摿Φ奶幹梅绞健?河道疏浚底泥還田可利用底泥中的高濃度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)增加土壤肥力,還可使河道內(nèi)源污染得到有效控制。 已有學(xué)者對(duì)上海市河道底泥中的養(yǎng)分含量、重金屬污染等進(jìn)行了研究[5-6],但對(duì)有關(guān)鎮(zhèn)、村級(jí)河網(wǎng)底泥還田后的土壤養(yǎng)分、重金屬、有毒有害物質(zhì)的含量描述及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究報(bào)道較少。 本研究以奉賢區(qū)境內(nèi)河道疏浚底泥還田后土壤為對(duì)象,摸清底泥還田后的土壤耕地地力等級(jí)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以期為其他郊區(qū)河道底泥安全農(nóng)用提供參考。

1 研究區(qū)域概況

奉賢區(qū)位于上海市南部,地處長(zhǎng)江三角洲東南端,東經(jīng)121°21′—121°46′,北緯30°47′—31°01′,形似去尾的鯉魚,東接浦東新區(qū),西連金山區(qū)和松江區(qū),南臨杭州灣,北枕黃浦江,總面積720.68 km2,擁有31.6 km 的海岸線和13.7 km 的江岸線,地理位置優(yōu)越。 境內(nèi)地勢(shì)平坦,吳淞高程在3.5—4.5 m,受河流、湖泊、海水相互作用而形成。 全區(qū)屬黃浦江水系,為平原感潮河網(wǎng)地區(qū),河道縱橫交錯(cuò)(多為人工河道),水系發(fā)達(dá)。 據(jù)《2021 年上海市河道(湖泊)報(bào)告》統(tǒng)計(jì),奉賢區(qū)共有河道3922 條,長(zhǎng)度3 119.28 km,面積51.305 km2,河網(wǎng)密度4.54 km∕km2,湖泊1 個(gè),面積0.541 km2,其他河道3.926 km2,全區(qū)河湖水面積共55.77 km2,河湖水面率8.11%。 在過(guò)去的二三十年,大量垃圾的匯入和長(zhǎng)時(shí)間的不清理導(dǎo)致境內(nèi)河底藏了大量淤泥,河道水質(zhì)污染嚴(yán)重,甚至部分段河道水體出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。 根據(jù)《關(guān)于印發(fā)〈關(guān)于規(guī)范中小河道整治疏浚底泥消納處置的指導(dǎo)意見(jiàn)〉的通知》(滬水務(wù)〔2018 〕1109 號(hào))文件要求,奉賢區(qū)對(duì)中小河道實(shí)施環(huán)境綜合整治工程,其中部分河段將疏浚整治。 該工程的實(shí)施,將實(shí)現(xiàn)中小河道全面消除黑臭,改善內(nèi)河水質(zhì),暢通河網(wǎng)水系,對(duì)奉賢區(qū)水環(huán)境質(zhì)量提升有積極作用。

2 研究方法

2.1 樣品采集與分析

在當(dāng)季水稻收割后,疏浚底泥以泥漿方式還田后進(jìn)行自然干化,干化后厚度不得超過(guò)10 cm。 根據(jù)河泥還田區(qū)域的面積,將地塊按80 m ×80 m 劃分若干個(gè)采樣單元,每個(gè)采樣單位采集1 個(gè)混合土壤樣品,每個(gè)地塊不少于1 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。 土樣采集技術(shù)按照《土壤檢測(cè)第1 部分:土壤樣品的采集、處理和貯存》(NY∕T 1121.1—2006)方法進(jìn)行,“S”形采樣,需避開(kāi)路邊、田埂、溝邊、肥堆等特殊部位,采集耕作層深度0—20 cm,共采集200 個(gè)樣品,并需增加采集不少于總樣品數(shù)的5%土樣作為平行樣。

從野外采集回來(lái)的土樣及時(shí)放在樣品盤上,攤成薄薄的一層,剔除碎石,樹枝、枯葉等雜質(zhì),置于干凈整潔的室內(nèi)通風(fēng)處陰干,嚴(yán)禁暴曬,并注意防酸堿氣體及灰塵污染。 風(fēng)干后的土樣經(jīng)研磨過(guò)篩后備用。用于重金屬和有毒有害元素分析的土樣需在采樣、風(fēng)干、研磨、運(yùn)輸和貯存等環(huán)節(jié)中,不可接觸可能導(dǎo)致污染的重金屬和有毒有害器皿,以防二次污染。 檢測(cè)土壤養(yǎng)分及屬性因子包括:有機(jī)質(zhì)(SOM)、全氮(TN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)、pH、耕層厚度(Apl)、容重(CY)、水溶性鹽總量(TDS)、陽(yáng)離子交換量(CEC);重金屬包括鎘(Cd)、鉻(Cr)、汞(Hg)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、砷(As)、銅(Cu)和鋅(Zn);有毒有害物質(zhì)包括六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)和苯并[a]芘(BaP)。

2.2 分析方法

樣品分析參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法,分析方法見(jiàn)表1。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)有較全面的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)管理。

表1 測(cè)試因子的分析方法Table 1 Analysis method of test factors

2.3 指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

根據(jù)《上海市補(bǔ)充耕地質(zhì)量評(píng)定技術(shù)規(guī)范(試行)》(滬農(nóng)技[2016]25 號(hào)),對(duì)河道疏浚底泥還田的土壤進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)。 土壤環(huán)境指標(biāo)按照《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)和《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284—2018)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)土壤中各重金屬元素進(jìn)行單項(xiàng)、綜合污染和潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)。

2.3.1 耕地生產(chǎn)性能綜合指數(shù)

耕地生產(chǎn)性能綜合指數(shù)(耕地地力指數(shù))計(jì)算,是采用加法模型,對(duì)各評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值進(jìn)行權(quán)重和隸屬度數(shù)學(xué)運(yùn)算,獲得耕地生產(chǎn)性能綜合指數(shù)。

式中:IFI為耕地地力指數(shù),Fi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度(即評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)值),Ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

2.3.2 土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

參照上海市耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),對(duì)土壤中的養(yǎng)分含量、pH 和其他屬性進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)。為提高土壤肥力評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性,采用“域值處理”法,即以樣本的均值與均方差的倍數(shù)之和( ±3σ)為門檻值對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除或替換。 經(jīng)過(guò)剔除特異值處理,各評(píng)價(jià)因子合理取樣數(shù)達(dá)到92.52%以上。

表2 土壤各養(yǎng)分指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grading standard of each soil fertility indexe

2.3.3 單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)

單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算公式為:

式中,Pi為污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù),Ci為污染物i的實(shí)測(cè)值(mg∕kg);Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg∕kg)。 當(dāng)Pi≤1 時(shí),表示土壤未受污染;Pi＞1 時(shí),表示土壤受到污染,且Pi值越大,土壤受到污染越嚴(yán)重。

2.3.4 綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

綜合污染指數(shù)是兼顧單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值和最高值,全面反映樣品中各重金屬的平均污染水平,計(jì)算公式為:

式中,PZ為重金屬元素綜合污染指數(shù),Pave為各重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值,Pmax為各重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。 污染評(píng)價(jià)分級(jí)見(jiàn)表3。

表3 土壤重金屬污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Grading standard of heavy metal pollution in soil

2.3.5 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

河道疏浚底泥還田的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用Hakanson 潛在生態(tài)危害指數(shù)法,是眾多沉積物重金屬評(píng)價(jià)方法中尤為全面,不但可以評(píng)價(jià)單個(gè)重金屬的潛在危害程度,還能夠評(píng)價(jià)多種重金屬的綜合潛在生態(tài)危害[7]。 計(jì)算公式為:

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地地力評(píng)價(jià)

在進(jìn)行河道疏浚底泥還田耕地地力評(píng)價(jià)前,需按照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件符合性評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耕地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件符合性判定評(píng)價(jià)。 選取有效土層厚度、礫石含量、耕作層有機(jī)質(zhì)、田面坡度、土壤酸堿度、田間排灌設(shè)施、其他土壤污染(重金屬、有機(jī)、化學(xué)或物理污染物等)、10 mm 及以上土壤侵入體比例、水溶性鹽總量作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件符合性評(píng)價(jià)指標(biāo)。 經(jīng)綜合評(píng)價(jià)計(jì)算,耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件符合評(píng)價(jià)結(jié)果(CAR)為78,達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件要求( ＞60),后續(xù)可以開(kāi)展耕地地力評(píng)價(jià)。

通過(guò)對(duì)2 140 個(gè)評(píng)價(jià)因子IFI 值的計(jì)算,按照地力等級(jí)的劃分指標(biāo),確定每個(gè)評(píng)價(jià)單元的地力等級(jí),匯總結(jié)果如表4。 研究區(qū)內(nèi)河道疏浚底泥還田的土壤總體上處于較高等級(jí),其中,高產(chǎn)田(一級(jí)地和二級(jí)地)占總補(bǔ)充耕地面積的97.20%(一級(jí)地占81.31%,二級(jí)地占15.89%),中產(chǎn)田(三級(jí)地)占2.34%,低產(chǎn)田(四級(jí)地和五級(jí)地)占0.47%。 研究中的中低產(chǎn)田面積占比很少(占2.81%),無(wú)等級(jí)最差的五級(jí)地,故研究區(qū)的河道疏浚底泥還田土壤環(huán)境質(zhì)量良好,在當(dāng)前管理水平下,其土壤本身特征、自然條件和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施水平等要素均較好,可開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.2 河道疏浚底泥還田土壤養(yǎng)分和屬性狀況

河道疏浚底泥還田土壤中的SOM、TN、AP、AK、pH、Apl、CY、TDS 和CEC 平均含量為23.88 g∕kg、1.07 g∕kg、39.96 mg∕kg、154.60 mg∕kg、7.67、27.82 cm、1.52 g∕cm3、0.50 g∕kg 和21.36 cmol∕kg(表5),分別處于監(jiān)測(cè)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的第3 級(jí)、3 級(jí)、1 級(jí)、1 級(jí)、3 級(jí)、1 級(jí)、5 級(jí)、1 級(jí)和2 級(jí)。 除CY 處于5 級(jí)(低)水平外,其余土壤養(yǎng)分元素和屬性指標(biāo)處于1 級(jí)(中)—3 級(jí)(高)水平。 變異系數(shù)越大,土壤中的元素受到外界因子影響較大,使其空間變異增強(qiáng)。 pH 變異系數(shù)為4.17%,屬于弱變異強(qiáng)度,該元素空間差異較小,在區(qū)域分布中較均勻,其余8 種元素的變異系數(shù)在10.26%—57.23%,空間上屬于中等變異強(qiáng)度。 相比2019 年全區(qū)耕地質(zhì)量調(diào)查結(jié)果,河道疏浚底泥還田可保持原有土壤的SOM 含量穩(wěn)定,維持在3 級(jí)水平,而土壤養(yǎng)分TN、AP、AK 的含量卻有所降低,TN 等級(jí)水平由2 級(jí)降為3 級(jí),AP、AK 等級(jí)不變,仍為1 級(jí);底泥還田后,可明顯增加原有土壤耕層厚度(增加76.08%),降低土壤含鹽量(減少76.19%),并提升了Apl、TDS 含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到1 級(jí)水平;而疏浚底泥對(duì)耕地土壤的pH 和CY 有增加作用,使原有田塊中的pH 由中性(7.11)向弱堿性(7.67)增加,等級(jí)由1 級(jí)降低至3 級(jí),CY 提高16.92%,由3 級(jí)降低至5 級(jí)?？偟膩?lái)講,河道疏浚底泥還田土壤能夠保持土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分,肥力質(zhì)量較好,能夠滿足農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)生產(chǎn)需要。

表5 各因子含量的描述性統(tǒng)計(jì)Table 5 Descriptive statistics of different element content in soil

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)(圖1),河道疏浚底泥還田土壤中的SOM 含量＞15 g∕kg 的頻率居多, 占總樣品數(shù)的69.16%, ＞35 g∕kg 的樣品占13.55%;對(duì)≤15 g∕kg(17.29%)這部分土壤要增加有機(jī)肥或者有機(jī)物料的投入,加快土壤有機(jī)質(zhì)的積累速度、提高含量,培育土壤肥力。 大部分樣品TN 含量處于中等和較低水平,其中集中在1.0—1.5 g∕kg 的樣品占50.93%,≤1.0 g∕kg 占43.45%;而＞1.5 g∕kg 的樣品只占5.61%,故底泥還田土壤中的TN 含量水平總體較低,需要增施一定氮肥以維持土壤全氮含量,提高土壤供氮水平。 AP 和AK 含量的頻率趨勢(shì)表現(xiàn)一致,大部分樣品含量在高水平,分別占總樣品的51.42%和49.53%,能夠滿足大田作物需磷鉀量。 其中仍有11.79%的底泥還田土壤AP 含量≤15 mg∕kg,相對(duì)于糧田來(lái)講,供磷水平屬于較低;而AK 含量總體較高,主要是因?yàn)樯虾８赝寥腊l(fā)育于沉積母質(zhì),本身鉀素儲(chǔ)量較多,但仍有11.69%底泥還田土壤≤90 mg∕kg,處于較低水平,可在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增施鉀肥或噴施含鉀葉面肥。 鉀素進(jìn)入土壤后易被土壤吸收而不易流失,故對(duì)AK 含量較高的土壤可少施或不施鉀肥。 研究區(qū)底泥還田土壤pH 都在6.90—8.50,多呈弱堿性,集中分布在1 級(jí)(6.50—7.50)和3 級(jí)(7.50—8.50),分別占總樣品的37.32% 和62.68%。 這與研究區(qū)的地理位置相關(guān),其土壤是由長(zhǎng)江攜帶的大量泥沙堆積發(fā)育形成的石灰性沖積平原土壤,其酸堿性質(zhì)多為中偏堿性[8]。 Apl 和TDS 的頻率分布表現(xiàn)一致,集中于高水平,均占總樣品97.98%。 受外界底泥還田影響,Aal 增厚,直接提升了其含量分級(jí)頻率,利于作物生長(zhǎng);而TDS 因當(dāng)?shù)赜炅砍渑?、淡水資源豐富,使河道底泥的TDS 含量較少,還田之后降低了土壤含鹽量,提高含量等級(jí)分布。由于河道底泥黏性較大,使底泥還田土壤有51.17%的樣品CY 在1.5 g∕cm3以上,嚴(yán)重影響農(nóng)作物根系生長(zhǎng)與穿插;有24.88%的土壤CY 在1.4—1.5 g∕cm3,根系在這樣的土壤中進(jìn)行生命活動(dòng),需要消耗更多的能量。 對(duì)于CY 較高的土壤,要適當(dāng)增加輪作措施和秸稈還田,以改善土壤結(jié)構(gòu),逐漸降低CY。 CEC 的大小與土壤膠體數(shù)量、性質(zhì)有關(guān)。 奉賢區(qū)土壤中黏土礦物以水云母為主,并含有較多蒙脫石,使土壤CEC含量總體不低,大部分樣品含量分布在16—30 cmol∕kg,占71.70%。

圖1 各元素含量分級(jí)頻率分布Fig.1 Grading frequency of element content

3.3 重金屬、有毒有害物質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.3.1 底泥還田土壤中重金屬、有毒有害物質(zhì)含量分析

由表6 可知,底泥還田土壤中的Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn 和Ni 的均值分別為0.20 mg∕kg、8.43 mg∕kg、0.114 mg∕kg、53.00 mg∕kg、22.87 mg∕kg、26.93 mg∕kg、87.73 mg∕kg 和25.42 mg∕kg。 與上海市土壤背景值(1991 年)[9]相比,Hg 的平均含量要明顯高于背景值,是背景值的2.00 倍,表明該地區(qū)河道底泥的重金屬Hg 元素積累較多,但其值未超過(guò)《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)》農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。 有毒有害物質(zhì)BHC、DDT 和BaP 均未檢測(cè)出有效數(shù)值,且根據(jù)《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》,各重金屬含量均屬于A 級(jí)污泥產(chǎn)物級(jí)別,可以作為耕地、園地、牧草地使用。 土壤8 種重金屬元素的變異系數(shù)處于15.38%—34.75%,均為中等變異強(qiáng)度。

表6 底泥還田土壤中重金屬含量分析Table 6 Analysis of heavy metal content in dredged sewage river sediment

3.3.2 單項(xiàng)及綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)單項(xiàng)和綜合污染指數(shù)計(jì)算,河道疏浚底泥還田土壤中Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn 和Ni 的單項(xiàng)污染指數(shù)Pi平均值分別為0.25、0.39、0.17、0.16、0.13、0.26、0.30 和0.18,總體小于1,底泥還田土壤未受到重金屬污染。 經(jīng)綜合污染指數(shù)計(jì)算得到,底泥還田土壤重金屬綜合污染指數(shù)值為0.32,低于0.7,處于清潔水平,表明奉賢區(qū)的河道疏浚底泥還田土壤的環(huán)境質(zhì)量整體較安全,無(wú)重金屬污染超標(biāo)點(diǎn)。

3.3.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

按照生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)步驟,計(jì)算出重金屬危害系數(shù)和危害指數(shù),對(duì)照兩者的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)出重金屬潛在危害程度(表7)。 這8 種重金屬中,潛在危害由大到小排列為:Hg ＞Cd ＞As ＞Cu ＞Pb ＞Ni ＞Cr ＞Zn。 Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr、Zn 的潛在指數(shù)為1.02—25.99,潛在生態(tài)危害程度為輕微危害,而Hg 的潛在危害最大,平均危害指數(shù)達(dá)到80.09,危害程度為強(qiáng);其中Hg 危害程度達(dá)到強(qiáng)的底泥還田土壤點(diǎn)位有95 個(gè),占總點(diǎn)位的45.89%,輕微程度的點(diǎn)位僅占4.83%,對(duì)Hg 危害強(qiáng)的土壤需要考慮減少淤泥輸入或深翻,以緩解土壤Hg 含量的累積。 整個(gè)研究區(qū)域內(nèi),底泥還田土壤重金屬的平均RI值為126.88,綜合危害程度為輕微。 從8 種重金屬加合的潛在生態(tài)危害程度來(lái)看,RI值為27.50—210.91,危害程度輕微的點(diǎn)位居多,占78.04%,中等占21.96%,強(qiáng)或強(qiáng)以上的點(diǎn)位無(wú)。 總體來(lái)講,底泥對(duì)耕地土壤危害較輕。

4 結(jié)論與討論

本研究考察奉賢區(qū)境內(nèi)河道疏浚底泥還田土壤中養(yǎng)分、土壤屬性、重金屬和有毒有害物質(zhì)含量,經(jīng)耕地地力評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),得到以下結(jié)論:(1)河道疏浚底泥還田土壤達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件要求,耕地地力等級(jí)總體處于較高等級(jí),以高產(chǎn)田為主,中低產(chǎn)田很少。 (2)底泥因自身土壤理化性質(zhì)因素,還田后可引起土壤pH 和CY 等級(jí)大幅降低,特別是CY 降低至5 級(jí),而其余養(yǎng)分元素和SOM 含量等級(jí)均可維持不變,Apl 和TDS 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)卻表現(xiàn)為明顯提高,達(dá)到1 級(jí)。 總體上河道疏浚底泥還田土壤的養(yǎng)分和其他屬性可以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本需求,但需要進(jìn)行多次深翻和輪作等措施,改善土壤黏性。 (3)8 種重金屬含量未超《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)》農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值,3 種有毒有害物質(zhì)未檢出,故河道疏浚底泥還田土壤環(huán)境較安全,可以作為耕地使用。 (4)與背景值相比,底泥還田土壤中Hg 含量明顯高于上海市土壤重金屬背景值,為背景值的2 倍。 經(jīng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià),它的危害程度為強(qiáng),其強(qiáng)危害點(diǎn)位占總樣點(diǎn)的45.89%。 后續(xù)在河道疏浚底泥還田中,應(yīng)考慮Hg 累積污染。 但經(jīng)單項(xiàng)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià),這8 種重金屬污染水平總體處于清潔狀態(tài),無(wú)重金屬污染。

目前,對(duì)于河道疏浚底泥還田后的耕地地力評(píng)價(jià)、土壤環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等尚未制定出安全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),其耕地地力評(píng)價(jià)一般采用補(bǔ)充耕地質(zhì)量評(píng)定技術(shù)規(guī)范來(lái)計(jì)算,土壤環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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)》《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)其重金屬和有毒有害物質(zhì)的污染程度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),這與實(shí)際的底泥還田后土壤肥力狀況、環(huán)境污染危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有一定差距。 底泥還田后土壤中重金屬Hg 的含量遠(yuǎn)超上海土壤環(huán)境背景值,且Hg 的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為強(qiáng)危害,其他重金屬元素都屬于輕微級(jí)別。 這與相關(guān)上海地區(qū)內(nèi)河道底泥重金屬污染研究結(jié)論一致[10-12]。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥、糞肥和農(nóng)膜的長(zhǎng)期大量使用也是導(dǎo)致河道重金屬Hg 污染的一個(gè)重要因素,在利用河道疏浚底泥還田時(shí),應(yīng)控制好添加比例,避免重金屬的大量輸入可能帶來(lái)的土壤污染問(wèn)題。重金屬的評(píng)價(jià)方法不僅受其環(huán)境背景值、沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)等評(píng)價(jià)指標(biāo)影響,還與重金屬在土壤和底泥中的存在形態(tài)、遷移特征、污染來(lái)源等有密切關(guān)系[13],因此不同的評(píng)價(jià)方法綜合分析沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況有所不同,未來(lái)可針對(duì)這部分進(jìn)行完善。