雅安某化工厂周边土壤重金属的污染状况及污染评价研究

徐德江，陈 科，陈昶旭，吴 轶,陈俊宏

(1.四川省雅安生态环境监测中心站，四川 雅安 625000；2.荥经县环境监测站，四川 荥经 625200)

前 言

近几年，雅安经济得到快速发展，工业规模不断扩大，然而企业管理者环保意识淡化，周边环境污染日益严重，影响了周边人们正常生活。土壤重金属污染，受到了广泛地重视。土壤中重金属容易被植物吸收，并通过食物链的富集作用危及人类健康，对人体具有三致(致病、致癌、致突变)作用，能诱发肾衰变、癌症等疾病，严重危害人们身体健康[1]。为加强化工企业管理，综合治理生态环境污染突出问题，保护土壤环境质量，开展了重点企业、工业园区周边土壤环境调查。

本研究以通过对化工企业周边茶园土壤重金属采样分析，采用单因子指数法、内梅罗综合指数法对企业周边土壤重金属的污染状况进行评价[2-3]，客观、准确的分析周边土壤重金属的污染状况，为生态环境管理部门提供科学的数据支撑。

1 实验与方法

1.1 样品采集

某化工企业坐落在雅安市名山区百丈镇凉江村，如图1所示，企业背面是胡泊，西面是一个废弃工厂，南面是国道，东面是一片茶园地。在企业东侧不同距离采集样品，采用梅花形采集多个0～20cm的土壤表层样混合成一个样，共采集9个混合样。风干、研磨、过筛制成10目和100目的土壤样品，进行土壤pH和重金属含量分析。

图1 采样点示意图Fig.1 Diagram of sampling sites

1.2 分析方法

1.2.1 土壤pH的测定

土壤pH采用点位法，土壤样品经过风干过1mm筛后，取固液比为1∶ 2.5搅拌静置半小时用pH计测定[4]。

1.2.2 重金属的测定

高精度X射线荧光光谱法(HDXRF)测定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As等7种元素，样品经过100目过筛直接压膜后测定。HDXRF原理是X射线管来的原级光，经分光晶体分光筛选后，由多色光转成单色光激发，试样受X射线照射后，元素的原子内壳层电子被激发，并产生壳层电子跃迁而发射出该元素的特征X射线，通过探测器测量元素特征X射线的波长(能量)的强度与浓度的比例关系进行定量分析[5-6]。

1.2.3 Hg元素的测定

土壤Hg采用《土壤和沉积物 总汞的测定 催化热解-冷原子吸收法分光光度法》(HJ 923-2017)方法测定，准确称量过100目的样品0.1-0.2g，直接进样分析[7]。

1.3 质量保证

为保证实验数据准确性，在采样、分析过程完全按照《土壤环境监测技术规范》，实验室加入标准物质同步测定，土壤pH质控样为生态环境部标准样品研究院ERM-S-510101,重金属质控样为中国地质科学学院地球物理地球化学勘查研究院认定的土壤成分分析标准物质GSS-28，其认定值与不确定度如表1。

表1 标准物认定值与不确定度Tab.1 Certified value and uncertainty of standard substance (mg/kg)

2 污染评价方法及标准

2.1 单因子污染指数法

单因子污染指数法是以单因子污染值与土壤污染防控标准值之间的比值来判断污染程度，分为五个等级[2]，详见表2，其评价公式为(1)：

表2 单因子污染指数法分级等级Tab.2 Classification of single factor pollution index method

(1)

其中：Pi—土壤单项污染指数；

Ci—土壤重金属单项实测值，mg/kg；

Si—土壤环境质量标准GB15618-2018风险筛选值，mg/kg。

2.2 内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数法是更好的评价不同重金属对土壤污染的综合作用，突出高浓度污染因子对土壤质量的影响，污染评价等级如表3[3]，其公式为(2)：

表3 内梅罗综合污染指数评价等级Tab.3 Evaluation grade of Nemero comprehensive pollution index

(2)

式中：P综合—内梅罗综合污染指数；

max(Pi)—各单因子污染指数中最大值。

2.3 评价标准

根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的评价标准[8]，详见表4。

表4 农用地土壤污染风险筛选值Tab.4 Soil pollution risk screening value of agricultural land (mg/kg)

3 结果与污染评价

3.1 测定结果

用HDXRF仪和测汞仪对某化工企业周边茶园地采集的9个点位重金属项目进行测定，分析结果如表5，标准物测定结果如表6，每个点位重金属项目均多次分析，计算出均值和相对偏差，测定的标准物质结果符合实验要求，分析项目结果的相对偏差均在0～5.0%之间。pH测定结果均在5.5以下，属于酸性土质。

表5 土壤重金属分析结果Tab.5 Analysis results of heavy metals in soil (mg/kg)

续表5

表6 标准物质测定结果Tab.6 Determination results of reference materials (mg/kg)

3.2 污染评价

3.2.1 单因子污染指数法评价

依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的评价标准值，由式(1)计算出的各个采样点的重金属单因子污染指数如表7，评价结果所示，企业东侧土壤存在Pb、Cd均值超过标准值1倍以上，还有两个点还存在Cu、Zn、As超标1倍以上，其中2#点位Cd最高超过3.5倍，Ni、Cr、Hg三个污染因子没有超标。

表7 单因子污染指数Tab.7 Single factor pollution index

续表7

3.2.2 内梅罗综合污染指数法评价

根据内梅罗污染综合污染指数法公式(2)计算出结果如表8所示，企业东侧围墙外面近距离点位2#、3#、5#、6#受到中度污染，其中2#点位污染最严重，1#、4#、7#、8#、9#点位都处在警戒线位置，污染程度随着离企业边界的距离增加而呈现减弱趋势。

表8 内梅罗综合指数法评价结果Tab.8 Evaluation results of Nemero comprehensive pollution index

综上分析，该化工厂东侧茶园地受到重金属Pb、Cd污染，其中2#点位Cd最高污染倍数为3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素没有超过标准限值，属正常范围，各个重金属污染程度由强到弱依次为：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。该企业边界近距离点位超标严重，污染程度随距离增加而减弱，表明企业周边土壤严重受到人为活动因素干扰，企业存在不达标排放。

4 结 论

4.1 化工厂周边茶园地土壤受到中度污染，主要受到重金属Pb、Cd的污染，最高污染值超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准值的3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素没有超过标准限值，属正常范围，各个重金属污染程度由强到弱依次为：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。

4.2 综合污染指数评价法表明，该企业边界近距离点位受到中度污染，远距离点位处在警戒线，污染程度随距离增加而减弱。这可能是企业存在原料运输、冶炼生产产生的无组织、有组织颗粒物通过漂移沉降到周边土壤中，进而污染了土壤。

4.3 研究表明该化工企业周边土壤严重受到人为活动因素干扰，企业存在不达标排放。建议加强监督管理，提高企业环保意识，积极改进落后的生产工艺，认真落实环保措施，保证企业污染达标物排，减少废气重金属对周边土壤的累积污染。