遼寧撫順東部地區土壤環境質量評價

李娟,趙朋,劉寶華,艾福開

（遼寧省第十地質大隊有限責任公司，遼寧撫順113004）

土壤環境質量是土壤容納、吸收和降解各種環境污染物質并進而影響和促進人類動植物健康的能力[1]。近年來工礦企業污染物和生活垃圾的大量輸入，土壤環境質量下降及土壤遭受污染的問題日益突出，嚴重影響到農產品的質量安全[2]。土壤中重金屬污染已成為環境污染較突出的一個問題[3]，重金屬在土壤中的積累，不僅直接影響土壤理化性狀、降低土壤生物活性、阻礙養分有效供給，而且，可通過植物富集吸收后經食物鏈進入人體，從而直接或間接地威脅人體安全和健康[4-6]。

評價區位于遼寧省撫順市的撫順縣、清原滿族自治縣和新賓滿族自治縣管轄范圍之內。區內有大伙房飲用水源地，其供給遼寧省中東部七個城市的飲用水，是省級生態保護區，因此，了解土壤污染狀況十分必要。評價區通過土壤采樣調查，分析該區Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni八大重金屬含量狀況及特征，以期掌握該區土壤環境質量狀況，分析未來地質環境變化趨勢，提出更加合理的水源地保護措施，為水源地環境保護、水源地保護區管理政策的制定提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與處理

以野外實際確定的樣品采集點為中心向東、南、西、北4個方向布設子樣點，工作中先采集4個子樣點土壤樣品，具體位置利用GPS進行方位確定，分別距離中心樣的東、南、西、北4個方向15 m。當地形地貌及土壤利用方式復雜，樣點代表性差時，適當加大中心樣點與分樣點的距離，最大位移距離不超過70 m。采樣深度0~20 m表層土壤，使用竹鏟直接采集，5個點制成混合樣品。土壤樣品采樣點密度1.1點/30 km2，共采回有效樣品300組，采集表層樣時，刮去表層浮土（<1 cm），采集地表至20 cm深處的土柱（采用刻槽方式取樣，保證土樣上下的均勻性），并去除雜草、草根、礫石、磚塊、肥料團塊等雜物。

樣品原始重量均大于1000 g，自然干燥過篩后，截取的粒級樣品（<20目部分，即<0.84 mm）重達500 g。采集的樣品要防止沾污和樣品間的相互污染。采樣點具體位置見圖1。

圖1 采樣點及評價區分布圖

1.2 分析項目

對采回樣品的鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、全銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、全鋅(Zn)、鎳(Ni)重金屬元素8項進行測試分析。

2 評價方法

土壤環境質量評價按照《土壤環境質量標準》（GB 15618-1995），根據土壤應用功能和保護目標，劃分為三類：Ⅰ類主要適用于國家規定的自然保護區（原有背景重金屬含量高的除外）、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護地區的土壤，土壤質量基本上保持自然背景水平；Ⅱ類主要適用于一般農田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染；Ⅲ類主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產附近等地的農田土壤（蔬菜地除外），土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染。本次主要針對區內耕地進行取樣調查，將區內土壤環境質量歸為Ⅱ類，執行二級標準。二級標準為保障農業生產，維護人體健康的土壤限制值，根據本帶土壤呈弱堿性的實際，采用6.5

2.1 單因子指數法

單因子質量指數是以土壤污染物的實測濃度與評價標準之比計算出的土壤環境質量污染指數，即：

式中Pi為土壤中污染物i的單項污染指數；Ci為土壤中污染物i含量的實測值；Si為污染物i的評價標準。Pi≤1，表示未受污染物i明顯污染；Pi>1，表示土壤受污染；根據《土壤質量地球化學評價規范》（DZ/T0295-2016）對土壤環境等級劃分，對單項指標進行污染等級評價，見表1。

表1 土壤環境地球化學等級劃分

2.2 內梅羅綜合指數法

計算公式：

PN為土壤綜合污染指數；(Ci/Si)avg為土壤污染中污染指數的平均值；(Ci/Si)max為土壤污染中污染指數的最大值。

綜合污染指數全面反映各污染物對土壤的不同作用，同時又突出高濃度污染物對土壤環境質量的影響，其評價的分級標準見表2。

表2 土壤內梅羅污染指數評價標準

3 評價結果

3.1 土壤環境質量單因素評價

用單因子指數法進行評價時，有一項污染物超標就認為該土壤樣品超標。通過對300個點位8種元素（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）測試分析，發現46個點位超標。另外254個點位所有項目Pi均小于1，各點位土壤環境質量均屬無污染。對46個點位土壤環境質量評價分析：有2個點位中均包含兩項重金屬（Zn、Cd)污染指數大于5，3個點位中均有1項重金屬（Cd)污染指數大于5，雖然這5個點其余重金屬項目均達標，但根據單因子土壤環境質量評價分級，都屬重度污染；Zn超標點位于榆樹鄉董家堡子、關家堡子，Cd超標點位于榆樹鄉董家堡子、關家堡子，木奇鎮章京村、紅透山鎮灘洲村。有1個點位中兩項重金屬（Zn、Hg)污染指數在3和5之間，屬中度污染，位于清原縣斗虎屯；有4個點位各含一項重金屬（Hg、Cd)污染指數在2和3之間，屬輕度污染，Hg超標點位于清原縣牛肺溝，Cd超標點位于清原縣枸乃甸、清原鎮鎮東村、新賓鎮污水處理廠；共有36個點位中測試出不同時含有重金屬（Zn、Cu、Ni、As、Cr、Cd)污染指數在1和2之間，屬輕微污染。結果見表3。

表3 單指標測試結果表

可見，Zn、Hg和Cd輕度至重度超標點占3%，是整個研究區主要的重金屬污染元素，以散點狀分布為特征，見圖2。說明區內土壤環境質量較好。

圖2 輕度至重度超標點評價分布圖

3.2 土壤環境質量多因素評價

因區內擁有多元素污染源，運用綜合污染指數法進行污染程度的評價，能綜合、全面的反映區內污染的程度。內梅羅污染指數法，綜合考慮所有污染項目，兼顧污染最嚴重的因子[7]。根據內梅羅污染指數法計算出本區土壤綜合污染指數值PN，分析土壤污染程度，結果見表4。

表4 土壤綜合污染指數樣品評價

本次調查的300個點位樣品中，有79%的樣品綜合污染指數值在0.286~0.700，處于清潔區；有15.67%的樣品綜合污染指數值在0.701~0.999，處于尚清潔區；有3%的樣品綜合污染指數值在1.009~1.709，處于輕微污染區；有0.67%的樣品綜合污染指數值為2.105~2.238，處于中度污染區，有1.67%的樣品綜合污染指數值3.756~102.247，處于重度污染區。

全區大面積為清潔區，土壤環境質量總體水平較好，但局部有輕、中、重度污染。

輕度污染區分布在清原縣肖家堡鎮東側-牛肺溝一帶，清原鎮古城子北側渾河沿岸地區，南山城鎮新立屯村及其周邊，木奇鎮夾皮溝-洪家大院一帶，木奇鎮二道溝蘇子河沿岸，木奇鎮小洛西溝蘇子河沿岸地區，新賓鎮西山村-北茶棚村及旺清門鎮東蜂蜜溝。其中肖家堡、牛肺溝、新立屯、東蜂蜜溝等地主要為農用耕地及居民點，影響土地污染因素主要是農藥化肥的使用，超標元素為汞、銅、鋅、鎘；而木奇鎮西側二道溝、新賓鎮西側均有污水處理廠，導致一些重金屬元素混入水中遷移至土壤內，造成一定的污染，超標元素鎘；此外，古城子北側為粘土礦廠，夾皮溝北側高地處為鐵礦采區及尾礦堆，小洛西溝東側及東南側高地分別為鐵礦采區和粘土礦廠及廢渣堆，超標元素為鎘、汞、鉻、鎳、銅。

中度污染區在清原縣枸乃甸鄉龍王廟村北呈北東向條帶狀，清原縣斗虎屯以及清原縣清原鎮馬前寨呈小面積分布。其中龍王廟村北側為礦山集中區域，具有鐵、金礦山三座，采區四個，超標元素為鎘；馬前寨污染區北側具有污水處理廠一座、垃圾處理廠一座，超標元素為汞、鎘。

重度污染區主要分布在紅透山鎮鎮南-灘洲村東，木奇鎮章京村吳家堡子，榆樹鄉董家鋪子及榆樹鄉關家鋪子。其中紅透山鎮鎮南-灘洲村東周邊有金礦采礦權兩個、污水處理廠一個，超標元素為鎘、鋅、銅、砷；吳家堡子污染區有銀銅礦山，超標元素為鎘、鋅；榆樹鄉董家鋪子、關家鋪子污染區以往有礦山開采歷史，超標元素為鋅、銅。

4 結論

通過采用單因子指數法對區內進行分析，300個點位中254個點位土壤環境質量均屬無污染。其余46個點位土壤環境質量測試發現，Zn、Hg和Cd輕度至重度超標點占3%，是區內主要的重金屬污染元素，以散點狀分布為特征。

綜合污染指數研究發現，79%的土壤樣品處于清潔區，15.67%樣品處于尚清潔區，3%的樣品處于輕微污染區，0.67%的樣品處于中度污染區，1.67%的樣品處于重度污染區。全區大面積為清潔區，土壤環境質量總體水平較好，但局部有輕、中、重度污染。礦山、污水處理廠、垃圾處理廠、廢渣堆、排土場的一些重金屬元素遷移至土壤內，是造成土壤污染的主要原因。