土壤重金属污染评价方法概述

李贺领 刘欢 王欢

摘要：随着经济的现代化的推进，我国的经济发展取得了卓越的成果，但是以牺牲环境换取发展的发展带来了许多的问题，重金属污染就是其中之一，土壤质量地球化学评价主要由土壤重金属地球化学评价及土壤养分地球化学评价共同构成。重金属是具有潜在危害的重要污染物，易在生物体内富集，成为持久污染物，造成严重的环境问题，甚至直接威胁食品安全和人体健康，本文梳理了有关土壤重金属污染的现状，来源及评价手段。

关键词：土壤;重金属污染;评价方法

对土壤进行重金属污染评价已是一个国内外研究的热点问题。从评价方法来看，目前重金属污染评价的方法主要有单因子评价法、内罗梅指数综合评价、富集因子法、地累积指数法、潜在生态风险危害法、环境风险指数法、模糊数学法、灰色聚类法、基于地统计学和 GIS 的评价、健康风险评价法[1]。段续川等[2]运用潜在生态风险评价法对北京市密云区西南部农业区土壤进行了评价，结果显示研究区潜在生态危害指数较低;罗成科等[3]采用采用单因子污染指数和综合污染指数对研究区域土壤重金属污染程度进行分析，并利用潜在生态风险指数法对其生态风险进行评价;陶美霞等[4]采用单因子指数法结合内梅罗综合指数法和健康风险评价模型对上饶市某铜矿废弃地土壤重金属污染状况及人体健康风险进行了评价，污染指数评价结果表明，Cu 和 Cd 的污染最为严重，健康风险评价结果表明，Cr 对周围居民所产生的健康风险不容忽视;Jafari，et al[5]采用地累计及健康风险评价方法对伊朗伊朗杜卢德水泥厂附近土壤污染和重金属健康风险评估;Ahmad，et al[6]采用富集因子和地累计指数法对印度比哈尔邦巴特那市城市土壤重金属进行了评估。

1 单项污染指数

（1）单因子污染指数

单因子污染指数（）是进行污染评价的基础指标，基于土壤环境背景值对污染水平进行评价计算方法如公式（1）。

Pi= Ci/Si

其中Ci为各元素的测量浓度，Si为相应元素的背景值

但这种方法只适用于单一重金属污染的有限区域评价，也只能从单一的含量上给出参考，评价时所采用的标准由于我国尚无针对包括城市土壤在内的适用于不同用途的土壤环境质量标准。

（2）地积累指数

地积累指数（MULL指数，）为对单因子污染指数的改进，因其在表达式中加入了常数以表征白然条件造成的沉积特征、岩石地质及其他未知影响。

2 综合污染指数

（1）污染负荷指数

污染负荷指数（PLI）通过在表达式中融合多点位实测值可以很好地反应不同污染元素的贡献大小及时空变化情况，但没能排除不同污染物来源所造成的影响[7]。

PLI可以用公式（2）（3）计算：

其中为土壤中i元素的浓度，为相应的背景值。划分为：非污染（PLI≦1）、轻度污染（1<PLI≦2）、中度污染（2<PLI≤3） 、重度污染（3

（2）内梅罗综合污染指數

内梅罗综合污染指数（）在运算时需结合单因子污染指数，兼顾其平均值和最大值，对全面包含了各种重金属的不同贡献大小，同时突出了高浓度重金属污染物对土壤质量的影响。该法能综合、全面地表征重金属污染程度。

3 多元统计分析方法

PMF是美国环保局推荐的源解析方法之一，是一种约束条件下的因子分析方法。在非负约束因子分析的基础上，采用最小二乘法确定各因子的贡献率。由于不需要确定源成分谱，该方法可以合理地处理缺失和不精确的数据。非负的、非正交的因素约束使各因素具有实际意义。PMF计算模型可采用如下公式：

其中X为浓度数据矩阵，G为源贡献率矩阵，F为源成分谱矩阵，E为残差矩阵。

其中是样品i中元素j的不确定度。在PMF分析中需要输入不确定的数据文件。当重金属浓度低于或等于相应的方法检测限（MDL）时，计算为：

结论

上述评价方法均以元素含量及背景值的选取为基础，特别是背景值的选取存在不唯一性，选择合理科学的背景值及评价方法是科学进行土壤重金属污染评价的重要基础。

[1] 宋恒飞，吴克宁，刘霈珈.2017.土壤重金属污染评价方法研究进展[J].江苏农业科学，45（15）：11-14

[2] 段续川，李苹，黄勇等.2018.北京市密云区农业土壤重金属元素地球化学特征及生态风险评价[J].现代地质，32（01）：95-104.

[3] 罗成科，张佳瑜，肖国举等.2018.宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险[J].生态环境学报，27（07）：1285-1291

[4] 陶美霞，胡虎，胡兰文，等. 2018.上饶市某铜矿废弃地土壤重金属污染特征及健康风险评价[J].生态环境学报，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] 银燕春，王莉淋，肖鸿，等，2015.成都市区、城郊和农村生活垃圾重金属污染特性及来源[J].环境工程学报，9（1）;392-400

作者简介：

李贺领（1995-），男，汉族，河南省商丘市人，硕士在读，研究方向：地球化学