工业遗留地块重金属污染状况评价研究

钟克强，余亚伟，张风雷

（重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，重庆 400038）

近年来，城市化发展与产业结构升级致使部分工业企业迁出，但遗留场地土壤和地下水可能存在不同程度的重金属污染[1-2]。重金属污染是指人类生产和生活导致Cu、Hg等重金属发生下渗、迁移等行为，致使土壤及地下水中重金属含量明显升高，直接或间接地危害人体健康和生态系统安全[3]。重金属污染往往具有普遍性、隐蔽性和不可逆性。地下水的迁移会将赋存于污染场地土壤中的重金属进一步扩散至场地周边区域。本文以某工业企业遗留地块为研究对象，定量分析研究区土壤及地下水的重金属污染程度及潜在风险，为后期工作提供科学依据。

1 研究方法

研究区中心地理坐标为东经106.22°、北纬29.60°，占地面积为29 548 m2。研究区地形起伏较小，高差约为5 m，中间低，北侧、西南侧和东侧高，高程变化范围为286～291 m。地下水类型为土体孔隙水，以大气降水补给为主，向周边地势较低处排泄，其径流受含水层岩性及侵蚀基准面的控制[1]。该地块历史上曾有两家机械加工类企业入驻（1995年），生产工艺主要为车加工、钻加工等，生产设备于2019年拆除。

1.1 采样点布设和样品采集

土壤及地下水采样点布设时，充分考虑研究区水文地质条件，依据相关技术规范，按照网格布点法在地块内布设18个点位，监测指标为锰、钴、镍、铜、砷、镉、铅、汞。采集的土壤样品和地下水样品分别装入聚乙烯自封袋和聚乙烯塑料瓶中，对样品分别做标识后密封、冷藏，24 h内运送至实验室。最终获取土壤样品48组、地下水样品18组，具体的采样点分布如图1所示。

图1 研究区采样点布置

1.2 样品分析及质量控制

土壤及地下水样品均委托给具有相应资质的实验室进行检测分析。为保障测试数据的准确性，此次取样工作采取一定的质量控制措施，取样阶段采集平行样2组。测试过程中，实验室对送检样品开展平行分析和加标回收率分析。

1.3 评价依据及方法

本研究选取《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的一类用地重金属筛选值作为土壤环境质量评价依据，选取《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ类水质标准（重金属）作为地下水环境质量评价依据。

1.3.1 内梅罗指数法

采用内梅罗指数法对重金属污染开展评价，内梅罗指数法能够综合反映各重金属对研究区的污染程度[4]。内梅罗综合污染指数的计算公式为

式中：pij为重金属i的内梅罗综合污染指数；pmax为重金属i单个检测点位的最大污染指数；p—i为重金属i的污染指数均值。

重金属i的单项污染指数计算公式为

式中：pi为重金属i的单项污染指数；ci为重金属i的检测值；si为重金属i的评价值。

结合具体指数分级，研究区土壤和地下水污染程度可分成5个级别。一是pij≤0.7，表示安全；二是0.7＜pij≤1.0，表示处于警戒线；三是1.0＜pij≤2.0，表示轻污染；四是2.0＜pij≤3.0，表示中污染；五是pij≥3.0，表示重污染。

1.3.2 潜在生态风险指数法潜在生态风险指数法常用于污染地块调查评估，其较为系统地考虑重金属对生态环境的影响[5]，其计算公式有

式中：为单项重金属i的潜在生态风险指数；为重金属i的毒性响应系数；ci为重金属i的检测值；为重金属i的推荐筛选值；RI为综合潜在生态风险指数。

污染指标对周边生态环境的危害与Eri和RI两个指标呈正相关[6]。锰、钴、镍、铜、砷、镉、铅、汞的毒性响应系数分别为1、5、5、5、10、30、5、40[7]。当RI＜150且Eri＜40时，其潜在危害程度为轻微；当150≤RI＜300且40≤RI＜80时，其潜在危害程度为中等；当300≤RI＜600且80≤Eri＜160时，其潜在危害程度为强；当RI＞600且160≤Eri＜320时，其潜在危害程度为很强；当Eri＞320时，其潜在危害程度为极强。

2 结果与讨论

2.1 土壤及地下水现状评价

研究区土壤现状评价结果如表1所示。研究区内，除钴元素外，土壤重金属内梅罗综合污染指数均小于0.7，土壤保持清洁状态，处于安全水平；钴元素内梅罗综合污染指数为0.74，处在警戒线水平。整体来看，研究区土壤未受到污染。

表1 研究区土壤内梅罗指数法评价结果

研究区地下水现状评价结果如表2所示。研究区内地下水存在重度污染，锰元素严重超标。研究区内地下水主要接受大气降水补给，降水的淋溶作用可能导致土壤中污染物的析出[8]，由于研究区土壤处于清洁状态，未受到锰元素影响，因此研究区地下水锰污染并非来自土壤。研究表明，水文地质条件是影响地下水锰浓度的重要因素[9]，而研究区上游西北方向存在一垃圾填埋场，推测研究区地下水锰污染可能受到其影响。

表2 研究区地下水内梅罗指数法评价结果

2.2 土壤及地下水重金属潜在生态风险评价

研究区土壤重金属潜在生态风险评价结果如表3所示。研究区内土壤重金属潜在生态风险均处于轻微级别，其中，砷、钴两种元素Eri值明显高于其他元素，因为砷、钴元素本身含量较高[9]。研究表明，土壤中砷、钴元素的来源主要分为人为源和自然源[9]，研究区之前的工业生产活动增加了这两种元素的累积，同时，自然母质的风化导致两种元素本身含量较高。根据不同元素的RI值，其大小排序为钴＞砷＞镍＞锰＞汞＞铅＞镉＞铜，总的来说，土壤重金属潜在生态风险处于轻微级别。

表3 研究区土壤潜在生态风险评价结果

研究区地下水重金属潜在生态风险评价结果如表4所示。研究区内地下水重金属潜在生态风险均处于轻微级别。从RI值来看，地下水中锰元素的潜在生态风险为很强，镍为中等，其余元素均为轻微。总体来看，研究区地下水锰浓度较大，它存在很强的潜在生态风险。

表4 研究区地下水潜在生态风险评价结果

3 结论

重金属污染评价结果表明，研究区内土壤处于清洁状态，各重金属的内梅罗综合污染指数均小于1；研究区内地下水受到锰元素的影响，污染严重，其内梅罗综合污染指数为33.73。地下水锰元素的RI值为233.17，表明研究区地下水存在很强的生态风险。研究区内地下水受径流条件影响，场地外污染物随地下水迁移至地块内，研究区内地下水受到一定程度的污染。后期开展治理和修复时，应在上游阻截地下水，在下游设置截排措施，避免污染物随地下水迁移。