趙超，王聰，王琦

（山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東濟(jì)南250101）

綠地作為城市是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，不僅為人們提供了休閑游玩的場所，而且有助于改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、美化城市環(huán)境[1]。隨著城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展，大量人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入城市綠地，城市綠地土壤的各種性質(zhì)發(fā)生變化。重金屬是城市綠地土壤中重要的污染物，不僅影響綠地生態(tài)系統(tǒng)，而且可以通過揚(yáng)塵或直接接觸等途徑進(jìn)入人體，危害人體健康[2]。因此，研究城市綠地土壤重金屬污染狀況，評價(jià)其潛在風(fēng)險(xiǎn)程度，是城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理的重要內(nèi)容[3-8]。本研究以濟(jì)南市典型城市綠地為研究對象，通過對公園綠地、居民小區(qū)綠地和道路綠化帶等3種不同類型15個(gè)綠地土壤重金屬含量分析，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對重金屬污染程度進(jìn)行評價(jià)，旨在摸清城市綠地土壤重金屬污染現(xiàn)狀，以期為濟(jì)南市城區(qū)土壤重金屬污染防治和修復(fù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

濟(jì)南市位于山東省中部，地理位置為36°01′~37°32′N，116°11′~117°44′E，是著名的“泉城”和國家歷史文化名城，環(huán)渤海地區(qū)南翼和黃河中下游地區(qū)的中心城市，山東省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、教育、區(qū)域性金融中心，常住人口695萬人。地處中緯度地帶，屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)型氣候，四季分明，春季干旱少雨，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽干燥，冬季寒冷少雪，年平均氣?3.8℃，年均降水量685mm。

1.2 樣品布點(diǎn)與采集

在濟(jì)南市城區(qū)東南西北中5個(gè)區(qū)域，分別選擇建成5年以上的公園綠地、居民小區(qū)綠地和道路綠化帶等3種類型城市綠地，每類選擇5個(gè)綠地，共15個(gè)綠地。每個(gè)綠地布設(shè)3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，共計(jì)45個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位。采集0～20cm表層土壤，混勻后用四分法取2kg左右，土壤樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干，去除雜物后分別過2mm和0.15mm尼龍篩，裝瓶備用。

1.3 樣品處理

將樣品置于無塵、通風(fēng)、避光的地方自然風(fēng)干，風(fēng)干過程中除去土壤中混雜的磚瓦石塊、石灰結(jié)核，根莖動(dòng)植物殘?bào)w等。用瓷制研缽研磨后，過10目、60目、100目尼龍篩，裝瓶備用。

1.4 分析方法

Cd、Cu、As和Ni前處理用HCl-HNO3-HFHClO4消解，Hg、Pb前處理用1＋1王水消解。Cd用石墨爐原子吸收分光光度法測定，Hg、As用原子熒光光譜法測定，Pb、Cu、Ni用火焰原子吸收分光光度法測定。具體操作按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）[9]和《土壤環(huán)境監(jiān)測分析方法》[10]有關(guān)技術(shù)規(guī)定的要求進(jìn)行。

2 評價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

2.1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是評價(jià)重金屬污染及生態(tài)危害的方法，由瑞典科學(xué)家Hakanson提出[11]。該指數(shù)不僅反映某一特定環(huán)境中各種污染物對環(huán)境的影響及多種污染物的綜合效應(yīng)，而且用定量的方法劃分出潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的程度[12]。計(jì)算公式如下：

式中：RI為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Eri為潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)，Tri為某一重金屬的毒性相應(yīng)系數(shù)，Cd、Hg、Pb、Cu、As和Ni的毒性相應(yīng)系數(shù)分別為30、40、5、5、10和5[13]；Cfi為單項(xiàng)污染系數(shù)；C表層i為表層土壤重金屬含量實(shí)測值；Cni為土壤背景參考值。重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

2.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

為了更準(zhǔn)確地反映濟(jì)南市不同城市綠地土壤重金屬實(shí)際污染程度，本次研究以山東省土壤背景值[14]中的重金屬含量作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3 監(jiān)測與評價(jià)結(jié)果

3.1 土壤重金屬含量分析

濟(jì)南市不同類型城市綠地土壤重金屬含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析（見表2），以探討濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬的可能來源。結(jié)果顯示，公園綠地、居民小區(qū)綠地和道路綠化帶土壤Cd、Hg、Pb、Cu、As和Ni的平均含量均超過山東省土壤背景值，這表明工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和生活污染排放等人為活動(dòng)已導(dǎo)致濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬含量的升高。與山東省土壤背景值比較，公園綠地土壤中有14個(gè)點(diǎn)位Cd超背景值，13個(gè)點(diǎn)位Hg超背景值，9個(gè)點(diǎn)位Pb超背景值，12個(gè)點(diǎn)位Cu超背景值，6個(gè)點(diǎn)位As超背景值，13個(gè)點(diǎn)位Ni超背景值。居民小區(qū)土壤中有14個(gè)點(diǎn)位Cd超背景值，13個(gè)點(diǎn)位Hg超背景值，9個(gè)點(diǎn)位Pb超背景值，14個(gè)點(diǎn)位Cu超背景值，13個(gè)點(diǎn)位As超背景值，15個(gè)點(diǎn)位Ni超背景值。道路綠化帶土壤有14個(gè)點(diǎn)位Cd超背景值，12個(gè)點(diǎn)位Hg超背景值，11個(gè)點(diǎn)位Pb超背景值，14個(gè)點(diǎn)位Cu超背景值，7個(gè)點(diǎn)位As超背景值，15個(gè)點(diǎn)位Ni超背景值。這表明，濟(jì)南市城市綠地土壤受到強(qiáng)烈的人為因素干擾，相比山東省土壤背景值，濟(jì)南市城市綠地土壤已經(jīng)受到污染。

表2 不同類型城市綠地土壤重金屬監(jiān)測結(jié)果

3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

3.2.1 單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)程度分布情況見表5。由表5可見，濟(jì)南市城市綠地土壤中Hg潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最高，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)范圍為12.31~611.69，均值為135.62。Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)次之，范圍為17.75~144.29，均值為57.75。Pb、Cu、As、Ni潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較小，均值均小于40。

表3 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5 不同類型城市綠地土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表4可見，45個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位土壤Pb、Cu、As、Ni潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較小，均為低風(fēng)險(xiǎn)，Hg和Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較強(qiáng)。Hg在各級別潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)都有分布，其中，9個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，12個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，13個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)，6個(gè)點(diǎn)位為重風(fēng)險(xiǎn)，5個(gè)點(diǎn)位為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級別在低風(fēng)險(xiǎn)~較重風(fēng)險(xiǎn)之間，其中，14個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，24個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，7個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)。濟(jì)南市城市綠地土壤中各重金屬污染程度由強(qiáng)到弱依次為：Hg>Cd>As>Pb>Cu>Ni。

表4 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)程度情況

濟(jì)南市不同類型城市綠地土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)見5。結(jié)果表明，3種類型城市綠地各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)差異明顯。Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均值在道路綠化帶最高，Hg的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均值在公園綠地最高，Pb、Cu、As、Ni的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均值在居民小區(qū)綠地最高。

濟(jì)南市不同類型城市綠地土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度情況見圖1，結(jié)果表明，濟(jì)南市城市綠地土壤各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度由強(qiáng)到弱依次為：Hg>Cd>As>Pb>Cu>Ni，Hg和Cd存在較大潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Hg對濟(jì)南市城市綠地土壤生態(tài)環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)最大。Cd處在低風(fēng)險(xiǎn)~較重風(fēng)險(xiǎn)之間，Hg在各級別潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)都有分布，重風(fēng)險(xiǎn)和嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位占24.4%。

圖1 不同類型城市綠地土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度情況

不同類型城市綠地Cd和Hg潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)存在差異。Cd在公園綠地土壤中有7個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，7個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)；在居民小區(qū)土壤中有5個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，8個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)；在道路綠化帶中有2個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，9個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，4個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)。Hg在公園綠地土壤中有4個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，5個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，3個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)，3個(gè)點(diǎn)位為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；在居民小區(qū)土壤中有2個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，6個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)，4個(gè)點(diǎn)位為重風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)點(diǎn)位為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；在道路綠化帶土壤中有3個(gè)點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，5個(gè)點(diǎn)位為中等風(fēng)險(xiǎn)，4個(gè)點(diǎn)位為較重風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)點(diǎn)位為重風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)點(diǎn)位為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究表明，Cd主要來自冶煉、電池、電鍍、顏料等工業(yè)排放，Hg的主要來自于汽車尾氣、燃煤降塵、建筑揚(yáng)塵等[15]，經(jīng)干濕沉降進(jìn)入到城市綠地土壤中，是城市綠地土壤重金屬污染的主要污染源。城市化進(jìn)程、工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热藶榛顒?dòng)加快了城市綠地土壤重金屬的外源性輸入速率，是造成濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬污染的重要原因。

3.2.2 綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

為進(jìn)一步摸清濟(jì)南市不同類型城市綠地土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度，計(jì)算并統(tǒng)計(jì)了不同類型城市綠地各監(jiān)測點(diǎn)位綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級別和各類型城市綠地綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級別，其結(jié)果見圖2和表7。由圖2可見，濟(jì)南市不同類型城市綠地多數(shù)監(jiān)測點(diǎn)位綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度處在輕微和中等風(fēng)險(xiǎn)，輕微和中等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)占80%。但個(gè)別監(jiān)測點(diǎn)位綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高，處在重度和嚴(yán)重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其中，6個(gè)點(diǎn)位為重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，3個(gè)點(diǎn)位為嚴(yán)重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 不同類型城市綠地各監(jiān)測點(diǎn)位綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度

表7 不同類型城市綠地綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度

由表7可見，濟(jì)南市城市綠地土壤狀況總體處在輕微和中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，但個(gè)別綠地土壤處在重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。公園綠地中4個(gè)為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)位重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；居民小區(qū)綠地中1個(gè)為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)為重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；道路綠化帶中1個(gè)為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1個(gè)為重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。不同類型綠地受重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度依次是居民小區(qū)綠地>道路綠化帶>公園綠地。為確保城市綠地土壤環(huán)境健康，營造良好人居環(huán)境，應(yīng)對該污染問題加以重視，采取相應(yīng)措施綜合治理和修復(fù)土壤重金屬污染，尤其應(yīng)該加強(qiáng)對土壤Cd和Hg的治理。

4 結(jié)果與討論

（1）濟(jì)南市不同類型城市綠地土壤Cd、Hg、Pb、Cu、As和Ni的平均含量均超過山東省土壤背景值，工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和生活污染排放等人為活動(dòng)已導(dǎo)致濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬含量的升高。

（2）濟(jì)南市城市綠地土壤各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度由強(qiáng)到弱依次為：Hg>Cd>As>Pb>Cu>Ni，Hg和Cd存在較大潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Hg對濟(jì)南市城市綠地土壤生態(tài)環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)最大，不同類型城市綠地Hg和Cd潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)存在差異。

（3）濟(jì)南市城市綠地土壤狀況總體處在輕微和中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，個(gè)別綠地土壤處在重度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，不同類型綠地受重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度依次為：居民小區(qū)綠地>道路綠化帶>公園綠地。

（4）城市化進(jìn)程、工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热藶榛顒?dòng)加快了城市綠地土壤重金屬的外源性輸入速率，是造成濟(jì)南市城市綠地土壤重金屬污染的重要原因。為確保城市綠地土壤環(huán)境健康，營造良好人居環(huán)境，應(yīng)采取相應(yīng)措施綜合治理和修復(fù)土壤重金屬污染，尤其應(yīng)該加強(qiáng)對土壤Cd和Hg的治理。