徐德江，陳 科，陳昶旭，吳 軼,陳俊宏

(1.四川省雅安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 雅安 625000；2.滎經(jīng)縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川 滎經(jīng) 625200)

前 言

近幾年，雅安經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，然而企業(yè)管理者環(huán)保意識(shí)淡化，周邊環(huán)境污染日益嚴(yán)重，影響了周邊人們正常生活。土壤重金屬污染，受到了廣泛地重視。土壤中重金屬容易被植物吸收，并通過食物鏈的富集作用危及人類健康，對(duì)人體具有三致(致病、致癌、致突變)作用，能誘發(fā)腎衰變、癌癥等疾病，嚴(yán)重危害人們身體健康[1]。為加強(qiáng)化工企業(yè)管理，綜合治理生態(tài)環(huán)境污染突出問題，保護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量，開展了重點(diǎn)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)周邊土壤環(huán)境調(diào)查。

本研究以通過對(duì)化工企業(yè)周邊茶園土壤重金屬采樣分析，采用單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)企業(yè)周邊土壤重金屬的污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)[2-3]，客觀、準(zhǔn)確的分析周邊土壤重金屬的污染狀況，為生態(tài)環(huán)境管理部門提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 樣品采集

某化工企業(yè)坐落在雅安市名山區(qū)百丈鎮(zhèn)涼江村，如圖1所示，企業(yè)背面是胡泊，西面是一個(gè)廢棄工廠，南面是國道，東面是一片茶園地。在企業(yè)東側(cè)不同距離采集樣品，采用梅花形采集多個(gè)0～20cm的土壤表層樣混合成一個(gè)樣，共采集9個(gè)混合樣。風(fēng)干、研磨、過篩制成10目和100目的土壤樣品，進(jìn)行土壤pH和重金屬含量分析。

圖1 采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Diagram of sampling sites

1.2 分析方法

1.2.1 土壤pH的測(cè)定

土壤pH采用點(diǎn)位法，土壤樣品經(jīng)過風(fēng)干過1mm篩后，取固液比為1∶ 2.5攪拌靜置半小時(shí)用pH計(jì)測(cè)定[4]。

1.2.2 重金屬的測(cè)定

高精度X射線熒光光譜法(HDXRF)測(cè)定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As等7種元素，樣品經(jīng)過100目過篩直接壓膜后測(cè)定。HDXRF原理是X射線管來的原級(jí)光，經(jīng)分光晶體分光篩選后，由多色光轉(zhuǎn)成單色光激發(fā)，試樣受X射線照射后，元素的原子內(nèi)殼層電子被激發(fā)，并產(chǎn)生殼層電子躍遷而發(fā)射出該元素的特征X射線，通過探測(cè)器測(cè)量元素特征X射線的波長(能量)的強(qiáng)度與濃度的比例關(guān)系進(jìn)行定量分析[5-6]。

1.2.3 Hg元素的測(cè)定

土壤Hg采用《土壤和沉積物 總汞的測(cè)定 催化熱解-冷原子吸收法分光光度法》(HJ 923-2017)方法測(cè)定，準(zhǔn)確稱量過100目的樣品0.1-0.2g，直接進(jìn)樣分析[7]。

1.3 質(zhì)量保證

為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，在采樣、分析過程完全按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，實(shí)驗(yàn)室加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)同步測(cè)定，土壤pH質(zhì)控樣為生態(tài)環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究院ERM-S-510101,重金屬質(zhì)控樣為中國地質(zhì)科學(xué)學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究院認(rèn)定的土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-28，其認(rèn)定值與不確定度如表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)物認(rèn)定值與不確定度Tab.1 Certified value and uncertainty of standard substance (mg/kg)

2 污染評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

2.1 單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是以單因子污染值與土壤污染防控標(biāo)準(zhǔn)值之間的比值來判斷污染程度，分為五個(gè)等級(jí)[2]，詳見表2，其評(píng)價(jià)公式為(1)：

表2 單因子污染指數(shù)法分級(jí)等級(jí)Tab.2 Classification of single factor pollution index method

(1)

其中：Pi—土壤單項(xiàng)污染指數(shù)；

Ci—土壤重金屬單項(xiàng)實(shí)測(cè)值，mg/kg；

Si—土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-2018風(fēng)險(xiǎn)篩選值，mg/kg。

2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是更好的評(píng)價(jià)不同重金屬對(duì)土壤污染的綜合作用，突出高濃度污染因子對(duì)土壤質(zhì)量的影響，污染評(píng)價(jià)等級(jí)如表3[3]，其公式為(2)：

表3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)Tab.3 Evaluation grade of Nemero comprehensive pollution index

(2)

式中：P綜合—內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；

max(Pi)—各單因子污染指數(shù)中最大值。

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《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)》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8]，詳見表4。

表4 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值Tab.4 Soil pollution risk screening value of agricultural land (mg/kg)

3 結(jié)果與污染評(píng)價(jià)

3.1 測(cè)定結(jié)果

用HDXRF儀和測(cè)汞儀對(duì)某化工企業(yè)周邊茶園地采集的9個(gè)點(diǎn)位重金屬項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果如表5，標(biāo)準(zhǔn)物測(cè)定結(jié)果如表6，每個(gè)點(diǎn)位重金屬項(xiàng)目均多次分析，計(jì)算出均值和相對(duì)偏差，測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)要求，分析項(xiàng)目結(jié)果的相對(duì)偏差均在0～5.0%之間。pH測(cè)定結(jié)果均在5.5以下，屬于酸性土質(zhì)。

表5 土壤重金屬分析結(jié)果Tab.5 Analysis results of heavy metals in soil (mg/kg)

續(xù)表5

表6 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果Tab.6 Determination results of reference materials (mg/kg)

3.2 污染評(píng)價(jià)

3.2.1 單因子污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

依據(jù)《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)》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，由式(1)計(jì)算出的各個(gè)采樣點(diǎn)的重金屬單因子污染指數(shù)如表7，評(píng)價(jià)結(jié)果所示，企業(yè)東側(cè)土壤存在Pb、Cd均值超過標(biāo)準(zhǔn)值1倍以上，還有兩個(gè)點(diǎn)還存在Cu、Zn、As超標(biāo)1倍以上，其中2#點(diǎn)位Cd最高超過3.5倍，Ni、Cr、Hg三個(gè)污染因子沒有超標(biāo)。

表7 單因子污染指數(shù)Tab.7 Single factor pollution index

續(xù)表7

3.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

根據(jù)內(nèi)梅羅污染綜合污染指數(shù)法公式(2)計(jì)算出結(jié)果如表8所示，企業(yè)東側(cè)圍墻外面近距離點(diǎn)位2#、3#、5#、6#受到中度污染，其中2#點(diǎn)位污染最嚴(yán)重，1#、4#、7#、8#、9#點(diǎn)位都處在警戒線位置，污染程度隨著離企業(yè)邊界的距離增加而呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)。

表8 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.8 Evaluation results of Nemero comprehensive pollution index

綜上分析，該化工廠東側(cè)茶園地受到重金屬Pb、Cd污染，其中2#點(diǎn)位Cd最高污染倍數(shù)為3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素沒有超過標(biāo)準(zhǔn)限值，屬正常范圍，各個(gè)重金屬污染程度由強(qiáng)到弱依次為：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。該企業(yè)邊界近距離點(diǎn)位超標(biāo)嚴(yán)重，污染程度隨距離增加而減弱，表明企業(yè)周邊土壤嚴(yán)重受到人為活動(dòng)因素干擾，企業(yè)存在不達(dá)標(biāo)排放。

4 結(jié) 論

4.1 化工廠周邊茶園地土壤受到中度污染，主要受到重金屬Pb、Cd的污染，最高污染值超過土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)值的3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素沒有超過標(biāo)準(zhǔn)限值，屬正常范圍，各個(gè)重金屬污染程度由強(qiáng)到弱依次為：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。

4.2 綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法表明，該企業(yè)邊界近距離點(diǎn)位受到中度污染，遠(yuǎn)距離點(diǎn)位處在警戒線，污染程度隨距離增加而減弱。這可能是企業(yè)存在原料運(yùn)輸、冶煉生產(chǎn)產(chǎn)生的無組織、有組織顆粒物通過漂移沉降到周邊土壤中，進(jìn)而污染了土壤。

4.3 研究表明該化工企業(yè)周邊土壤嚴(yán)重受到人為活動(dòng)因素干擾，企業(yè)存在不達(dá)標(biāo)排放。建議加強(qiáng)監(jiān)督管理，提高企業(yè)環(huán)保意識(shí)，積極改進(jìn)落后的生產(chǎn)工藝，認(rèn)真落實(shí)環(huán)保措施，保證企業(yè)污染達(dá)標(biāo)物排，減少廢氣重金屬對(duì)周邊土壤的累積污染。