土壤重金屬污染評價方法概述

李賀領 劉歡 王歡

摘要：隨著經濟的現代化的推進，我國的經濟發展取得了卓越的成果，但是以犧牲環境換取發展的發展帶來了許多的問題，重金屬污染就是其中之一，土壤質量地球化學評價主要由土壤重金屬地球化學評價及土壤養分地球化學評價共同構成。重金屬是具有潛在危害的重要污染物，易在生物體內富集，成為持久污染物，造成嚴重的環境問題，甚至直接威脅食品安全和人體健康，本文梳理了有關土壤重金屬污染的現狀，來源及評價手段。

關鍵詞：土壤;重金屬污染;評價方法

對土壤進行重金屬污染評價已是一個國內外研究的熱點問題。從評價方法來看，目前重金屬污染評價的方法主要有單因子評價法、內羅梅指數綜合評價、富集因子法、地累積指數法、潛在生態風險危害法、環境風險指數法、模糊數學法、灰色聚類法、基于地統計學和 GIS 的評價、健康風險評價法[1]。段續川等[2]運用潛在生態風險評價法對北京市密云區西南部農業區土壤進行了評價，結果顯示研究區潛在生態危害指數較低;羅成科等[3]采用采用單因子污染指數和綜合污染指數對研究區域土壤重金屬污染程度進行分析，并利用潛在生態風險指數法對其生態風險進行評價;陶美霞等[4]采用單因子指數法結合內梅羅綜合指數法和健康風險評價模型對上饒市某銅礦廢棄地土壤重金屬污染狀況及人體健康風險進行了評價，污染指數評價結果表明，Cu 和 Cd 的污染最為嚴重，健康風險評價結果表明，Cr 對周圍居民所產生的健康風險不容忽視;Jafari，et al[5]采用地累計及健康風險評價方法對伊朗伊朗杜盧德水泥廠附近土壤污染和重金屬健康風險評估;Ahmad，et al[6]采用富集因子和地累計指數法對印度比哈爾邦巴特那市城市土壤重金屬進行了評估。

1 單項污染指數

（1）單因子污染指數

單因子污染指數（）是進行污染評價的基礎指標，基于土壤環境背景值對污染水平進行評價計算方法如公式（1）。

Pi= Ci/Si

其中Ci為各元素的測量濃度，Si為相應元素的背景值

但這種方法只適用于單一重金屬污染的有限區域評價，也只能從單一的含量上給出參考，評價時所采用的標準由于我國尚無針對包括城市土壤在內的適用于不同用途的土壤環境質量標準。

（2）地積累指數

地積累指數（MULL指數，）為對單因子污染指數的改進，因其在表達式中加入了常數以表征白然條件造成的沉積特征、巖石地質及其他未知影響。

2 綜合污染指數

（1）污染負荷指數

污染負荷指數（PLI）通過在表達式中融合多點位實測值可以很好地反應不同污染元素的貢獻大小及時空變化情況，但沒能排除不同污染物來源所造成的影響[7]。

PLI可以用公式（2）（3）計算：

其中為土壤中i元素的濃度，為相應的背景值。劃分為：非污染（PLI≦1）、輕度污染（1<PLI≦2）、中度污染（2<PLI≤3） 、重度污染（3

（2）內梅羅綜合污染指數

內梅羅綜合污染指數（）在運算時需結合單因子污染指數，兼顧其平均值和最大值，對全面包含了各種重金屬的不同貢獻大小，同時突出了高濃度重金屬污染物對土壤質量的影響。該法能綜合、全面地表征重金屬污染程度。

3 多元統計分析方法

PMF是美國環保局推薦的源解析方法之一，是一種約束條件下的因子分析方法。在非負約束因子分析的基礎上，采用最小二乘法確定各因子的貢獻率。由于不需要確定源成分譜，該方法可以合理地處理缺失和不精確的數據。非負的、非正交的因素約束使各因素具有實際意義。PMF計算模型可采用如下公式：

其中X為濃度數據矩陣，G為源貢獻率矩陣，F為源成分譜矩陣，E為殘差矩陣。

其中是樣品i中元素j的不確定度。在PMF分析中需要輸入不確定的數據文件。當重金屬濃度低于或等于相應的方法檢測限（MDL）時，計算為：

結論

上述評價方法均以元素含量及背景值的選取為基礎，特別是背景值的選取存在不唯一性，選擇合理科學的背景值及評價方法是科學進行土壤重金屬污染評價的重要基礎。

[1] 宋恒飛，吳克寧，劉霈珈.2017.土壤重金屬污染評價方法研究進展[J].江蘇農業科學，45（15）：11-14

[2] 段續川，李蘋，黃勇等.2018.北京市密云區農業土壤重金屬元素地球化學特征及生態風險評價[J].現代地質，32（01）：95-104.

[3] 羅成科，張佳瑜，肖國舉等.2018.寧東基地不同燃煤電廠周邊土壤5種重金屬元素污染特征及生態風險[J].生態環境學報，27（07）：1285-1291

[4] 陶美霞，胡虎，胡蘭文，等. 2018.上饒市某銅礦廢棄地土壤重金屬污染特征及健康風險評價[J].生態環境學報，27（06）：1153-1159.

[5] Jafari A，Ghaderpoori M，Kamarehi B，et al.2019 .Soil pollution evaluation and health risk assessment of heavy metals around Douroud cement factory，Iran[J]. Environmental Earth Sciences，78（8）

[6] Adimalla N，Qian H，Wang H. 2019.Assessment of heavy metal （HM） contamination in agricultural soil lands in northern Telangana，India：an approach of spatial distribution and multivariate statistical analysis[J]. Environmental Monitoring and Assessment，191（4）

[7] 銀燕春，王莉淋，肖鴻，等，2015.成都市區、城郊和農村生活垃圾重金屬污染特性及來源[J].環境工程學報，9（1）;392-400

作者簡介：

李賀領（1995-），男，漢族，河南省商丘市人，碩士在讀，研究方向：地球化學