上海中心城區(qū)公共綠地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與管理對(duì)策

王賀亞

(上海格林曼環(huán)境技術(shù)有限公司,上海 200001)

上海市中心城區(qū)為外環(huán)線以內(nèi)區(qū)域,本研究將范圍限定在黃浦、徐匯、長寧、靜安、普陀、虹口、楊浦七區(qū)(簡稱“研究區(qū)域”)。 研究區(qū)域面積為上海市總面積的4.57%,常住人口占比27.82%。城市公共綠地是城市綠化和人居環(huán)境的重要組成要素,既是城市綠色植物的立地基礎(chǔ)和生長介質(zhì),又是市民休閑娛樂和接觸自然的重要場所。 城市綠地對(duì)改善生態(tài)、保護(hù)環(huán)境、為居民提供游憩場地和美化景觀等方面具有重要作用,與人們生活息息相關(guān),對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 土壤是綠地的載體,城市公共綠地土壤環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣,對(duì)周邊居民,特別是兒童的身體健康,具有深遠(yuǎn)影響[1]。

上海中心城區(qū)工業(yè)歷史悠久,但是大部分工業(yè)用地已經(jīng)轉(zhuǎn)性再開發(fā)為非工業(yè)用途。 當(dāng)前,上海中心城區(qū)的用地類型以污染風(fēng)險(xiǎn)較小的商業(yè)用地、居住用地、公共管理和公共服務(wù)用地為主。 上述用地類型的大部分區(qū)域?yàn)榻ㄖ锘蛴不孛?僅在城市綠地等處存留一定面積的裸露土壤。 通過裸露土壤這一敞口界面,歷史工業(yè)生產(chǎn)的殘留物或外源輸入物[2-3]可能對(duì)特定人群產(chǎn)生不良影響。 目前針對(duì)上海市,甚至全國城市公共綠地土壤環(huán)境質(zhì)量的研究均較為有限。

1 研究方法

1.1 建立篩選模型

選定135 塊典型公共綠地開展現(xiàn)場踏勘,根據(jù)CJJ/T 85—2017《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》,涉及G1公園綠地、G3 廣場綠地與XG 附屬綠地。 結(jié)合土壤污染狀況調(diào)查經(jīng)驗(yàn),綜合歷史、當(dāng)下、場內(nèi)、場外4 個(gè)維度,制定基于“源-途徑-受體”的布點(diǎn)采樣地塊篩選模型(簡稱“篩選模型”),詳見表1。 模型構(gòu)建參考《關(guān)于印發(fā)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查系列技術(shù)文件的通知》(環(huán)辦土壤〔2017〕67 號(hào))附件3《關(guān)閉搬遷企業(yè)地塊風(fēng)險(xiǎn)篩查與風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)技術(shù)規(guī)定(試行)》,并結(jié)合綠地實(shí)際,調(diào)整指標(biāo)設(shè)置。 篩選模型總分100 分,9 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)分值加和,即為對(duì)應(yīng)綠地的土壤健康風(fēng)險(xiǎn)得分。

表1 研究區(qū)域公共綠地布點(diǎn)采樣地塊篩選模型

1.2 確定采樣地塊

基于篩選模型與人工糾偏,選定26 塊典型公共綠地開展布點(diǎn)采樣,模型得分介于40.0~77.5分。 26 塊綠地9 項(xiàng)二類指標(biāo)的平均貢獻(xiàn)率依次為14.89%,18.35%,8.76%,5.54%,0. 89%,15.17%,13.25%,14.30%與8.87%,位列前五位的要素對(duì)綠地土壤健康風(fēng)險(xiǎn)的影響較為接近,影響由強(qiáng)及弱依次為與城市主干道的距離、未覆蓋綠地區(qū)域面積、地塊歷史用途、周邊500 m 內(nèi)的人口數(shù)量、人群接觸綠地情況。

1.3 采樣與檢測(cè)

根據(jù)上述影響因素,選取“未覆蓋綠地區(qū)域面積”作為確定布點(diǎn)數(shù)量的主要指標(biāo)。 樣品采集時(shí)間為2022 年12 月—2023 年5 月,每塊綠地酌情布設(shè)4~10 個(gè)點(diǎn)位,采樣方法遵照HJ 25.2—2019《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》與HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。 每個(gè)點(diǎn)位采集1 套0.2~0.5 m 表層土壤樣品,包括2 個(gè)40 mL 棕色vial 瓶(含轉(zhuǎn)子)、1 個(gè)40 mL 棕色vial 瓶(含甲醇保護(hù)劑)、1 個(gè)250 mL棕色jar 瓶與1 個(gè)10#食品級(jí)密實(shí)袋(承裝1 kg 土樣)。 鑒于上海中心城區(qū)地下空間開發(fā)程度高,僅在部分點(diǎn)位采集了1.0~1.5 m 下層土壤樣品?；诖?實(shí)際采集了164 個(gè)表層土壤樣品與33 個(gè)下層土壤樣品,分析GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中45 項(xiàng)基本項(xiàng)目、40 項(xiàng)其他項(xiàng)目中的有機(jī)農(nóng)藥類與石油烴, 共 60 項(xiàng)。 檢測(cè)方法使用GB 36600—2018 推薦方法。 此外,每個(gè)地塊制備1個(gè)表土混合樣(1 kg),檢測(cè)全國第二次土壤普查推薦的《土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中的6 項(xiàng)基本肥力指標(biāo),包括全氮、有效磷、全磷、速效鉀、全鉀和有機(jī)質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤肥力

參考《土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》,研究區(qū)域表土有效磷、速效鉀含量較高,全磷、全鉀含量一般,有機(jī)質(zhì)、全氮含量偏低。 總體而言,肥力因子在地塊間的離散水平較低,僅有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)大于50%,含量差異較大[4]。 普遍認(rèn)為,有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬形態(tài)、生物毒性等均有顯著影響[5]。

2.2 環(huán)境質(zhì)量評(píng)估

檢出pH 值、7 種金屬、3 種揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、9 種半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)、石油烴等21 項(xiàng)土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo),研究區(qū)域污染物檢出情況匯總見表3。

表2 研究區(qū)域土壤肥力匯總

表3 研究區(qū)域污染物檢出情況匯總

(1)總體而言,研究區(qū)域公共綠地土壤環(huán)境質(zhì)量普遍較好,但是,VOCs、SVOCs 與石油烴均非土壤自有物質(zhì),說明調(diào)查區(qū)域土壤環(huán)境已經(jīng)受到污染,只是未超過對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值(除苯并(a)芘)。

(2)1 個(gè)下層1.5 m 土壤樣品中苯并(a)芘的濃度為2.6 mg/kg,超過GB 36600—2018 第二類用地篩選值(1.5 mg/kg),超標(biāo)倍數(shù)為0.73。 研究區(qū)域公共綠地使用的上層覆土均非原狀土,以區(qū)內(nèi)平衡為主,亦或來自臨近城區(qū)。 結(jié)合區(qū)域歷史和綠地建設(shè)歷史,初步判斷苯并(a)芘超標(biāo)及多環(huán)芳烴普遍檢出與外源土有關(guān)。 鑒于上海開埠以來長期的燃煤歷史[6],以及較大機(jī)動(dòng)車保有量條件下的污染物排放和大氣沉降問題[7],外源覆土可能攜帶污染物質(zhì),并隨人為原因進(jìn)入綠地。

(3)土壤砷的最大占比率為77.17%。 本研究197 個(gè)樣品土壤砷的平均值為8.29 mg/kg,接近我國土壤砷的環(huán)境背景值(9.2 mg/kg)[8]。 部分土壤樣品砷的濃度高于平均水平,與土壤中礦物組分分布不均有關(guān)。 部分樣品占標(biāo)率偏高,可能與上海地區(qū)土壤砷環(huán)境背景偏高有關(guān)。

(4)土壤六價(jià)鉻的最大占比率為54.39%。 六價(jià)鉻存在于氧化鉻、鉻酸鹽、重鉻酸鹽等化合物中,上述物質(zhì)在顏料生產(chǎn)、涂料生產(chǎn)、催化劑生產(chǎn)、電鍍行業(yè)和鞣皮處理等領(lǐng)域均有較為廣泛的應(yīng)用[9]。 歷史上,研究區(qū)域存在上述類型的生產(chǎn)作坊或工業(yè)企業(yè),不排除上述區(qū)域的污染土壤作為覆土進(jìn)入綠地的可能。

2.3 表層、下層樣品對(duì)比

研究區(qū)域分層土壤無機(jī)元素檢出情況匯總見表4。

表4 研究區(qū)域分層土壤無機(jī)元素檢出情況匯總

根據(jù)表4,針對(duì)重金屬,表層、下層土壤同一指標(biāo)的濃度未見明顯差異,處于同一數(shù)量級(jí)。 但是,表層樣品最大值與平均值普遍高于下層。 中心城區(qū)典型綠地普遍建成時(shí)間較早,交通原因[10]引入的金屬元素,在漫長的時(shí)間積累下,因遷移轉(zhuǎn)化能力較弱,在表層土壤中富集的現(xiàn)象已經(jīng)顯現(xiàn)[11-12];同時(shí),pH 值對(duì)金屬部分形態(tài)含量呈0.01水平相關(guān)[13],研究區(qū)域表層、下層土壤pH 值相差0.13,其可能是造成上述差異的原因之一。 此外,7 種金屬在表層樣品的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)全部大于下層,反映了人為擾動(dòng)對(duì)污染物分布的影響。其中,不論表層還是下層,含量波動(dòng)最大的元素均為汞,這可能與汞的常溫液態(tài)屬性有關(guān)。

針對(duì)VOCs,僅在5 個(gè)樣品中檢出,均在不同綠地,無關(guān)聯(lián)性。 VOCs 揮發(fā)性強(qiáng),人為擾動(dòng)(如綠植更換)或氣溫升高等原因,均可導(dǎo)致其逸散,因此不易在整體埋深偏淺的公共綠地土壤中積累。 研究區(qū)域土壤揮發(fā)性有機(jī)物檢出情況匯總見表5。

表5 研究區(qū)域土壤揮發(fā)性有機(jī)物檢出情況匯總

針對(duì)SVOCs:(1)其檢出物質(zhì)以多環(huán)芳烴為主。 (2)表層樣品多環(huán)芳烴檢出數(shù)量多于下層。表層土壤SVOCs 檢出地塊為19 個(gè),占采樣地塊的73.08%,下層土壤SVOCs 檢出的地塊為11 個(gè),占比42.31%。 (3)同一樣品中,普遍存在數(shù)種多環(huán)芳烴同時(shí)檢出的情況。 (4)表層與下層樣品中某種多環(huán)芳烴同步檢出的情況也非個(gè)例,11 個(gè)地塊中,7 個(gè)存在聯(lián)動(dòng)檢出。 除2 個(gè)地塊表層、下層樣品對(duì)應(yīng)指標(biāo)濃度未見明顯差異外,其他5 個(gè)地塊均表現(xiàn)出下層濃度大于表層的現(xiàn)象。 其原因?yàn)?一是揮發(fā)原因,SVOCs 的揮發(fā)性雖弱于VOCs,但在頻繁擾動(dòng)下,仍可大量揮發(fā);二是植物-微生物聯(lián)合修復(fù)原因,綠地打造過程雖未考慮污染物去除功能,但是水-氣-肥-植的存在形式,為植物-微生物修復(fù)提供了可能。 研究區(qū)域土壤半揮發(fā)性有機(jī)物檢出情況匯總見表6。

表6 研究區(qū)域土壤半揮發(fā)性有機(jī)物檢出情況匯總

針對(duì)石油烴,表層土壤最小值、最大值均大于下層,較為直觀地反映了石油烴在表土普遍富集的情況[3]。 鑒于其分布規(guī)律與半揮發(fā)性有機(jī)物相反,初步判斷研究區(qū)域富集的石油烴濃度偏高,以長碳鏈為主,揮發(fā)性較弱,且不易被生物降解,得以在表土中殘留。 后續(xù)研究可對(duì)石油烴做分族分段分析。 研究區(qū)域土壤石油烴檢出情況匯總見表7。

表7 研究區(qū)域土壤石油烴檢出情況匯總

3 結(jié)論

建立的“源-途徑-受體”布點(diǎn)采樣地塊篩選模型具有實(shí)操價(jià)值,可在公共綠地土壤環(huán)境現(xiàn)狀研究中推廣使用。 其中,與城市主干道的距離、未覆蓋綠地區(qū)域面積、地塊歷史用途、周邊500 m 內(nèi)的人口數(shù)量、人群接觸綠地情況等,是影響公共綠地土壤健康風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。

結(jié)合土壤污染狀況調(diào)查經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化布點(diǎn)采樣數(shù)量的方式具有可行性,特別針對(duì)具有工業(yè)使用歷史的大型公共綠地,該方式可通過較少的點(diǎn)位和樣品,捕捉污染,進(jìn)而可通過補(bǔ)充調(diào)查手段,確定污染范圍,實(shí)現(xiàn)捕捉全部污染與優(yōu)化成本配置的雙贏目標(biāo)。 研究區(qū)域公共綠地土壤環(huán)境質(zhì)量總體較好,能夠滿足現(xiàn)有綠地分類的使用功能。 個(gè)別地塊的超標(biāo)物質(zhì)能夠反映本地實(shí)際情況,具有一定的代表性。 此外,結(jié)合土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),研究區(qū)域表土有效磷、速效鉀含量較高,全磷、全鉀含量一般,有機(jī)質(zhì)、全氮含量偏低。

作為人工產(chǎn)物,公共綠地表層與下層土壤環(huán)境質(zhì)量受人為活動(dòng)影響較大。 (1)土壤中重金屬的性質(zhì)較為穩(wěn)定,大部分金屬難以通過揮發(fā)途徑脫離土壤環(huán)境,表現(xiàn)為表土濃度最大值、平均值普遍高于下層樣品的現(xiàn)象。 (2)揮發(fā)性有機(jī)物受綠地養(yǎng)護(hù)的影響最大,檢出種類少、濃度低、檢出率低。 (3)半揮發(fā)性有機(jī)物中,檢出物質(zhì)以多環(huán)芳烴為主,且有更多表層樣品檢出多環(huán)芳烴,突顯出化石燃料不完全燃燒對(duì)綠地土壤環(huán)境質(zhì)量的影響;雖然其揮發(fā)性弱于揮發(fā)性有機(jī)物,但在人為持續(xù)更新綠植等作用下仍表現(xiàn)出表層檢出濃度普遍低于下層的現(xiàn)象。 (4)與重金屬類似,石油烴也呈現(xiàn)出表層富集的趨勢(shì),但是濃度分布規(guī)律與半揮發(fā)性有機(jī)物相反,石油烴表層土壤最小值、最大值均大于下層,可能與富集量較大、長碳鏈揮發(fā)性較弱、生物有效性較差等原因有關(guān)。

4 管理對(duì)策

結(jié)合綠地現(xiàn)狀及存在問題,提出以下管理對(duì)策:

(1)苯并(a)芘超標(biāo)深度為1.5 m,將結(jié)合異常點(diǎn)位排查,大致確定污染物超標(biāo)范圍。 劃定管控區(qū)域,避免人為擾動(dòng),防止污染下層土壤通過經(jīng)口攝入、皮膚接觸或呼吸吸入土壤顆粒物等途徑接觸敏感人群,防控人體健康風(fēng)險(xiǎn)。

(2)研究區(qū)域多個(gè)地塊檢出多環(huán)芳烴檢,針對(duì)具體區(qū)域采取清潔土覆蓋方式,覆土厚度為0.5 m,劃定管控區(qū),培植景觀植物,避免市民進(jìn)入。

(3)部分指標(biāo)超標(biāo)或占標(biāo)率較高,對(duì)應(yīng)綠地維持現(xiàn)有綠地分類類型,不作為社區(qū)公園、兒童公園等第一類用地使用或再開發(fā)利用,并適當(dāng)采取措施防止人群特別是兒童在綠地長期逗留或活動(dòng)。 調(diào)查期間,部分綠地存在休閑座椅、健身設(shè)施、小型兒童娛樂設(shè)施等,一方面將加強(qiáng)設(shè)施周邊土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè),另一方面將通過鋪裝硬化等措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控。

(4)城市建設(shè)中公共綠地使用外源覆土的情況普遍存在,新改擴(kuò)建綠地覆土將開展環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)與管控,避免使用來源不明、環(huán)境質(zhì)量狀況不清的土壤,并凈水采取噴淋措施減少大氣揚(yáng)塵,防控人體健康風(fēng)險(xiǎn)。