荆门市重点排污企业周边土壤重金属污染状况调查及评价

古 佩，李 真，国 洋

（荆门市环境保护监测站，湖北 荆门 448000）

长期以来，我国社会经济保持快速发展，工业企业数量不断增加，土壤重金属污染问题却越来越严重[1-3]。重金属残留时间长、不易降解、毒性强，能通过生物链转移，直接或间接地威胁和危害人体健康[4-10]。因此，对各类土壤重金属污染分析与评价已引起广泛关注[11]。但到目前为止，鲜有对荆门市的土壤重金属污染状况情况进行研究的报道。本文对荆门市重点排污企业周边土壤重金属污染现状进行了分析和评价，以期对荆门市土壤重金属的污染防治和土壤修复提供依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

选取荆门市12家重点排污企业，在企业所在地年主风向（荆门市年主导风向为北风）的下风向75 m、200 m、400 m处布设土壤样品采集点位，在上风向2000 m处布设对照土壤样品采集点位。采集表层20 cm深度的土壤样品，共计48个土壤样品。采样过程严格按照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）中相关要求执行。

1.2 样品处理与分析

本次土壤调查分析项目为重金属Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni及土壤pH值，样品分析测试采用标准方法包括：《土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定 原子荧光法 第1部分：土壤中总汞的测定》（GB/T 22105.1-2008）、《土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定 原子荧光法 第2部分：土壤中总砷的测定》（GB/T 22105.2 -2008）、《土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）、《土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）、《土壤质量 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17139-1997）、《土壤PH的测定》（NY/T1377-2007）。

样品测试过程严格按照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）中相关规定进行质量控制和质量保证。

1.3 土壤重金属含量评价方法

本研究中，各项重金属含量以《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）第一类建设用地土壤污染风险筛选值为评价标准，土壤背景值参考湖北省土壤背景值[11]。具体数值如表1所示。本研究采用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法、背景值及标准偏差、变异系数等对土壤重金属污染状况进行评价。

表1 土壤重金属含量评价标准

1.3.1 单项污染指数法

单项污染指数计算公式为：

式中，Pi为土壤中第i种污染物的单项污染指数；Ci为第i种污染物的实测浓度；Si为第i种污染物的评价标准值。

单项污染指数评价标准分为五级：Ⅰ级为Pi≤1，无污染；Ⅱ级为1＜Pi≤2，轻微污染；Ⅲ级为2＜Pi≤3，轻度污染；Ⅳ级为3＜Pi≤5，中度污染；Ⅴ级为Pi＞5，重度污染。

1.3.2 内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数（PN）反映了各污染物对土壤的污染，同时突出了高浓度污染物对土壤环境的影响。内梅罗污染指数计算公式为：

内梅罗污染指数评价标准分为五级：Ⅰ级为PN≤0.7，清洁（安全）；Ⅱ级为0.7＜PN≤1.0，尚清洁（警戒限）；Ⅲ级为1.0＜PN≤2.0，轻度污染；Ⅳ级为2.0＜PN≤3.0，中度污染；Ⅴ级为PN＞3.0，重污染。

1.3.3 背景值及标准偏差评价法

用区域土壤环境背景值（x）95%的置信度范围（x±2s）来评价土壤环境状况：若土壤某元素监测值xI＜x-2s，则该元素缺乏或属于低背景土壤；若土壤某元素监测值在x±2s，则该元素含量正常；若土壤某元素监测值xI＞x±2s，则土壤已受该元素污染或属于高背景土壤。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量及超标情况

统计48个监测点位的432个监测数据，结果显示，荆门市重点排污企业土壤中有6.3%（3个）点位pH≤5.5，8.3%（4个）点位为5.5＜pH≤6.5，16.7%（8个）点位为6.5＜pH≤7.5，68.7%（33个）点位pH＞7.5。

土壤重金属含量为Cd：0.05～0.41 mg/kg；Hg：0.03 ～ 0.64 mg/kg；As：1.86 ～ 29.9 mg/kg；Cu：14.3 ～ 57.4 mg/kg；Pb：18.9 ～ 47.4 mg/kg；Ni：7.78～49.3 mg/kg；除有3个点位As元素超标以外，其他点位均无超标现象。根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）中对As的特别说明，结合土壤类型，查得As背景值为40 mg/kg，各点位As含量均低于此值，因此As元素超标情况可忽略。

土壤重金属含量受风向影响并不明显，各点位重金属含量基本呈现一致的变化趋势，且基本呈现土壤pH越低，土壤重金属含量越高的特点。

2.2 重金属污染状况评价

2.2.1 单项污染指数法评价

计算了土壤单项污染指数、单项污染指数平均值、变异系数等，具体结果如表2所示，其中除As有3个点位土壤单项污染指数Pi大于1.0之外，其他点位项目土壤单项污染指数Pi均小于1.0，重金属元素按照土壤单项污染指数均值由高到低排列分别为：As、Ni、Pb、Hg、Cu、Cd。结合土壤背景值和变异系数来看，As、Ni单项污染指数高可能与本地As、Ni元素本底较高有关。

2.2.2 内梅罗综合污染指数评价

经计算，Hg、As、Cd、Cu、Ni、Pb等6种元素的内梅罗综合污染指数为0.367 （PN＜0.7），说明整体上荆门市重点排污企业周边土壤环境处于清洁（安全）状态。分别计算48个点位的内梅罗污染指数，结果发现，其数值在0.070～1.081。其中，93.7%（45个）点位的内梅罗污染指数处于Ⅰ级（清洁）水平；4.2%（2个）点位的内梅罗污染指数处于Ⅱ级（尚清洁）水平；1%（1个）点位的内梅罗污染指数处于Ⅲ级（轻度污染）水平，尚无中度和严重污染地区。而内梅罗污染指数PN＞0.7的点位集中分布在某一企业周边。

表2 土壤重金属各项污染指数统计值

2.2.3 变异系数评价

变异系数显示，该批样品的各重金属元素变异系数在22.25%～75.00%，按由大到小排列依次为：Hg、As、Cd、Cu、Ni、Pb。结果表明，在不同地点土壤中，Hg、As、Cd含量有较大差异，Cu、Ni、Pb含量则相对稳定。

2.2.4 背景值及标准偏差评价

采用湖北省土壤背景值进行计算，从背景值及标准偏差评价结果来看，土壤中6种元素含量平均值均小于95%的置信度范围，说明荆门市重点排污企业周边土壤总体上受重金属污染较小。分析48个点位6个项目的数据结果，发现只有个别点位数据大于相应项目95%的置信度范围，且与内梅罗污染指数PN＞0.7的点位重合，这说明该企业周边土壤受到一定程度的污染。

3 结论

荆门市重点排污企业周边土壤重金属含量基本不超标，个别点位As元素超标可忽略。土壤重金属含量受风向影响并不明显，基本呈现土壤pH越低，土壤重金属含量越高的特点。用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法、背景值及标准偏差评价得出的结果比较一致，均表明荆门市重点排污企业周边土壤重金属污染较少，整体处于清洁状态。个别点位受到污染，但受污染程度比较轻微。Hg、As、Cd含量变异系数较大，表明不同点位土壤中Hg、As、Cd含量有较大差异，可能是受人类活动的影响。总的来看，荆门市重点排污企业周边土壤环境处于清洁状态，但还是有个别点位存在轻度污染现象，并表现出人类活动影响的迹象。企业周边土壤环境保护应得到重视，加强管理。