泸州市饮用水水源地周边土壤重金属污染状况评估

侯雪燕，唐永洪

（四川省泸州生态环境监测中心站，四川 泸州 616000）

地球陆地生态系统的基础—土壤[1]，承受着环境中90%的各种污染物[2]。重金属作为土壤无机污染物中最为突出的污染因子，其原因在于土壤中的重金属易积累且难分解，其主要积累层在表层土壤，即土壤耕作层，深层土壤受污染的情况较少[3-4]。

土壤中重金属元素的含量将对土壤的理化性质、土壤养分的有效吸态、土壤中微生物的数量及活性等产生明显影响，并且土壤中重金属元素能通过各种途径迁移到其他生态系统中，污染农作物、空气和水，导致生活环境的质量下降，从而威胁人类的生存和发展[5-7]。而饮用水水源地陆域土壤环境质量状况对饮用水水质产生直接或间接的影响[8]，因此分析和研究饮用水水源地陆域土壤重金属污染状况显得尤为重要。

目前，国内还没有形成统一的方法来对土壤中重金属元素的污染状况进行评价，但应用较多的有污染指数法[9]、内梅罗污染指数法[10]、地积累指数法[11-12]、改进的地积累指数法[13]和潜在生态风险指数法[14-15]等。此外还有基于人体健康风险[16-17]及GIS技术[18]的评价方法等。这些评价方法因所使用的参数不同，导致对研究结果存在差异，同时都有各自优缺点。因此，为能够更合理、准确及切合实际的评价土壤中重金属污染状况，需将多种评价方法有机结合起来。

本文采用单项及内梅罗污染指数法、潜在生态风险指数法以及地积累指数法对泸州饮用水水源地保护区陆域土壤污染状况进行评估，以期了解和掌握饮用水水源地保护区陆域土壤重金属污染水平，为防控饮用水水源地保护区陆域土壤中重金属污染风险提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

以泸州市集中式饮用水水源地（河流型）保护区陆域范围内土壤作为研究对象，选取具有代表性的采样点（如图1所示），采集表层（0～20 cm）土壤作为样本，均为混合样，共采集27个样品，待实验室分析。样品采集区地处四川盆地南部低山丘陵区，属四川盆地准南亚热带湿润季风气候，具有气温较高，四季分明的特点。多年平均气温在17.5到18.3 ℃，降水量为1 161 mm[8]。且四川盆地南部低山丘陵区土壤种类丰富，以中偏酸性土壤居多，土壤主要为紫色土和黄壤[8]。

图1 采样点位图

土壤样品经自然风干-剔除杂物-粗磨-玛瑙研钵细磨后，采用四分法取适量细磨样过10目及100目筛，过筛后的土壤样品装瓶贴签，分别用于土壤pH值及土壤重金属含量分析。

1.2 土壤环境背景值、评价标准及评价方法

由于缺少研究区土壤重金属元素环境背景值的相关研究，本文选用中国环境科学出版社于1990年出版的《中国土壤元素背景值》中，四川省土壤环境背景值中的调查数据[20]作为本文研究重金属元素的土壤环境背景值。采用2018年颁布的GB15618《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》和GB36600《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中相应风险筛选值，并采用单项及内梅罗污染指数法、潜在生态风险指数法以及地积累指数法对分析结果进行评价[9-15]，得到泸州市饮用水水源地陆域范围内土壤环境中重金属的污染情况、污染因子以及存在的生态风险。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量分析

对土壤中重金属元素的含量及土壤的pH值进行分析，并统计分析结果，详见表1。结果表明，研究区土壤pH值在4.22～8.61之间波动，土壤中重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni含量的平均值分别为0.37、0.22、6.41、41.4、95.8、36.8、31.1。

表1 土壤重金属含量及pH值（mg·kg-1）

2.2 内梅罗污染指数法及单项污染指数法的评价结果

采用内梅罗及单项污染指数法对土壤中重金属元素的含量进行评价，评价结果见图2。单项污染指数法评价结果表明，G05号、S02号、S04号、W05号、W08号点位周围区域内重金属镉元素属于轻微污染水平，其余点位区域属于清洁状态。

图2 单项污染指数及内梅罗综合指数评价结果

内梅罗综合污染指数评价结果表明，G05号、S02号、W04号、W05号、W08号、W10号点位区域附近土壤中重金属元素的污染状况属于尚清洁水平，但已属于警戒状态，S04号位区域附近土壤中重金属元素的污染状况属于轻度污染水平，其余点位区域属于清洁水平。

2.3 地积累指数法的评价结果

选用地积累指数对研究区土壤中重金属元素进行分析，并统计分级频率，结果见表2。从表2分析结果可得到：饮用水水源地陆域土壤样品中Se、Pb、Cr、Cu和Ni的污染频率均为0%，Cd及Hg的污染频率分别为92.59%、11.11%，其中33.33%的Cd受到了轻度污染，55.55%的Cd和11.11%的Hg受到了偏中等污染，3.71%的Cd受到了中等污染。

表2 地积累指数分级频率分布表（%）

2.4 潜在生态风险指数法的评价结果

为得到研究区相应的潜在生态风险等级，选用潜在生态风险指数法分析土壤中重金属元素的含量，并分析结果进行统计，详见图3。从图3可得到：研究区土壤样品中重金属元素Cd轻微、中等、较强、强、极强生态危害的百分比分别为：3.70%、33.34%、59.26%、3.70%、0%，重金属元素Hg轻微、中等、较强、强、极强生态危害的百分比分别为：77.78%、11.11%、11.11%、0%、0%。研究区土壤样品中所有重金属元素的潜在生态危害综合评价的结果显示，轻微、中等、较强、强、极强生态危害的百分比分别为：59.26%、37.04%、3.70%、0%、0%，整体处于较强及以下潜在生态危害水平。

图3 潜在生态风险指数分级频率分布图（%）

在研究区土壤样品中重金属元素Se、Pb、Cr、Cu和Ni都是轻微污染，潜在生态危害较小；重金属元素Cd和Hg的污染较重，重金属元素Cd属于强及以下污染，Hg属于较强及以下污染，潜在生态危害性均较大。

以上评价结果表明：研究区土壤中重金属元素Se、Pb、Cr、Cu和Ni对土壤环境质量的影响较小，Cd和Hg对土壤环境质量的影响较大；重金属元素Cd是研究区土壤重金属中最明显的致险因子，其次是Hg。

3 结论

（1）G05号、S02号、S04号、W05号、W08号周围相关区域内重金属镉元素为轻微污染，其余点位区域属于清洁水平。

（2）G05号、S02号、W04号、W05号、W08号、W10号点位区域附近土壤中重金属元素的污染状况属于尚清洁水平，但已属于警戒状态，S04号点位区域附近土壤中重金属元素的污染状况属于轻度污染水平，其余点位区域属于清洁水平。

（3）饮用水水源地陆域范围内土壤存在一定程度上的重金属镉、汞元素污染，最明显致险因子是重金属元素镉，其次是汞，而其他重金属元素对土壤环境质量的影响较小。