第十屆中國（武漢）國際園林博覽會建設(shè)區(qū)域土壤重金屬含量及污染評價(jià)

王 樸，杜麗君，金 晶，康凱麗，張晶晶，孟 瑩

（1.武漢市園林科學(xué)研究院，湖北 武漢 300812；2.河北旅游職業(yè)學(xué)院，河北 承德 067000）

2012年5月國家住建部《關(guān)于同意武漢市人民政府舉辦第十屆中國國際園林博覽會的函》確定由武漢市舉辦第十屆國際園林博覽會，園博會主會場地址選在已經(jīng)關(guān)閉的金口垃圾填埋場[1]及附近區(qū)域，該垃圾場占地面積（51.2 hm2）約為園博會主會場總面積的1/4。據(jù)2009年武漢市人民政府《關(guān)于城市垃圾處理及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況的報(bào)告》[2]，武漢市中心城區(qū)生活垃圾的日產(chǎn)量平均為5 800 t，年產(chǎn)量達(dá)211.7萬t，其中，餐廚等有機(jī)垃圾約占30%，可回收垃圾約占25%，灰渣等無機(jī)物垃圾約占10%，其他類垃圾約占35%。由于早期的垃圾填埋場大部分沒有完全按照衛(wèi)生填埋要求建造和運(yùn)行，使得現(xiàn)在許多期滿的廢棄垃圾填埋后期再利用難度大，這樣更加侵占了原本就不豐富的城市用地。逐年增多的垃圾已經(jīng)成為當(dāng)今重大的環(huán)境問題之一，也成為了環(huán)境學(xué)家研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[3]。

垃圾填埋場對場區(qū)及周邊土壤的污染主要是重金屬污染，其傳播介質(zhì)以滲透液為主，主要污染元素因填埋場填埋垃圾的不同而異，土壤污染程度大多隨著與填埋場距離的增加而降低[4～7]。土壤重金屬含量與動植物和微生物的生長發(fā)育以及人體健康密切相關(guān)。垃圾填埋場造成的重金屬污染主要集中在滲濾液中，研究表明，垃圾滲透液不同侵蝕時(shí)間的土壤重金屬污染狀況存在明顯差異[8，9]；同時(shí)，也受垃圾填埋場本身及周邊土壤重金屬含量的巨大影響，相關(guān)研究顯示，垃圾填埋場的土壤重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，垃圾填埋場對周邊大約150 m范圍內(nèi)的土壤產(chǎn)生重金屬污染[10～14]。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，原有的土地使用性質(zhì)發(fā)生了改變，導(dǎo)致城市土壤重金屬空間格局也發(fā)生了變化，研究表明，人類活動較高的城市中心區(qū)土壤重金屬的空間分布高于一般的郊區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)域[15～17]。金口垃圾填埋場位于武漢市三環(huán)邊上，周邊小區(qū)林立，而現(xiàn)在將作為園博園的部分建設(shè)場地。鑒于此，選擇園博園建設(shè)區(qū)域?yàn)檎{(diào)查對象，采用全面踏查與典型調(diào)查相結(jié)合的方法，分別對垃圾填埋區(qū)和非垃圾填埋區(qū)（三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)）的土壤重金屬污染狀況進(jìn)行全面調(diào)查[18～20]，以掌握其污染特征，并在此基礎(chǔ)上對土壤重金屬的污染狀況進(jìn)行評價(jià)，了解該區(qū)土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，一方面可為現(xiàn)有垃圾填埋場建設(shè)后的養(yǎng)護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，另一方面也可為今后同類型垃圾填埋場的生態(tài)和植被恢復(fù)[21～24]提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

調(diào)查對象為園博會主會場建設(shè)區(qū)土壤，區(qū)域地址在已經(jīng)關(guān)閉的金口垃圾填埋場及其附近（圖1）。金口垃圾填埋場位于武漢市漢口西北郊張公堤外，主要接收江漢和硚口2個(gè)區(qū)域以及東西湖區(qū)局部的垃圾，1989年啟用，2005年關(guān)閉。該填埋場為簡易垃圾填埋場，防滲層為原有天然黏土，關(guān)閉后未按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正規(guī)封場，僅進(jìn)行了較簡易的黏土覆蓋，平均填埋深度約12 m。該區(qū)域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候，具有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬季寒冷的特點(diǎn)，一般年均氣溫15.8～17.5℃，初夏梅雨季節(jié)雨量集中，年降水量1 100 mm。

根據(jù)園博園主會場建設(shè)區(qū)域土壤的分布情況，2012年3月開始在園區(qū)內(nèi)采用網(wǎng)格法采集土樣，采樣深度20～40 cm，其中在金口垃圾填埋場區(qū)采樣時(shí)加大密度。共采集土樣326個(gè)，其中，在垃圾填埋區(qū)取樣170個(gè)，在三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)（非垃圾填埋區(qū)）取樣156個(gè)。2個(gè)區(qū)域的土壤pH值分別為8.14和7.70。

圖1 園博園建設(shè)區(qū)域Fig.1 The construction area of Wuhan International Garden Expo Park

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土壤重金屬含量分析 對所采土樣均嚴(yán)格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》 （HJ/T 166—2004） 操作。將采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，壓碎后平鋪于通風(fēng)、陰涼、干燥處風(fēng)干，分別過20目和100目的尼龍篩。樣品在混合、裝袋、粉碎和研磨等處理中均使用木頭工具操作，避免與金屬直接接觸。將一部分土樣用HNO3-HF-HClO4消解，采用火焰原子吸收分光光度法測定Cu和Cr的含量，采用石墨爐原子吸收分光光度法測定Pb和Cd的含量；一部分土樣用王水消解[25]，采用原子熒光法測定Hg和As的含量。

1.2.2 土壤重金屬污染分析與評價(jià) 依據(jù)湖北省土壤背景值，分析各重金屬在土壤中的積累情況；依據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 15618—1995）[19]中的二級標(biāo)準(zhǔn)（簡稱“國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)”），分析土壤受各重金屬污染的情況；以國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)限制值為評價(jià)基準(zhǔn)值，采用目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[10]，對園博園建設(shè)區(qū)域的土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評價(jià)。

1.2.2.1 單因子污染指數(shù)法。單因子污染指數(shù)計(jì)算公式為：

式中，Pi為土壤中污染物i的污染指數(shù)；Ci為土壤中污染物i的實(shí)測濃度；Si為GB 15618—1995中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的限制值。

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：Pi≤1時(shí)為未污染；Pi＞1時(shí)為受到污染，Pi越大表示污染越嚴(yán)重，其中，1＜Pi≤2時(shí)為輕度污染，2＜Pi≤3時(shí)為中度污染，Pi＞3時(shí)為重度污染。該方法簡單明了，比較適合特定區(qū)域單一因子污染的評價(jià)。其也是其他綜合評價(jià)的基礎(chǔ)，但是不能全面、綜合地反映土壤的污染程度。

1.2.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。綜合污染指數(shù)計(jì)算公式為：

式中，P綜為土壤污染綜合指數(shù)；Pimax為土壤污染物中最大的污染分指數(shù)；Pˉ為各污染分指數(shù)算術(shù)平均值。

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：P綜≤0.7時(shí)為清潔（未污染）；P綜≤1時(shí)為尚清潔（潛在污染）；1＜P綜≤2時(shí)為輕污染；2＜P綜≤3時(shí)為中污染；P綜＞3時(shí)為重污染。采用該評價(jià)方法能綜合表征土壤中多種重金屬的污染水平，但是會突出高濃度重金屬元素對總體重金屬污染水平的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 園博園建設(shè)區(qū)域土壤重金屬的污染現(xiàn)狀

垃圾填埋區(qū)6種土壤重金屬含量的最小值、最大值和平均值均高于三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)；變異系數(shù)除Cd表現(xiàn)為三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)域略高外，其他5種重金屬均以垃圾填埋區(qū)明顯較大（表1）。表明垃圾填埋對土壤重金屬含量影響相對較大。

表1 園博園建設(shè)區(qū)域土壤的重金屬含量Table 1 The content of heavy metals in the construction area of Wuhan International Garden Expo Park

2.1.1 土壤Cu的污染狀況 垃圾填埋區(qū)土壤Cu含量的變異系數(shù)為72.10%，與三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)（47.70%）相比明顯較高，說明垃圾填埋對土壤Cu含量影響較大，而三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤受外在因素影響較小。

垃圾填埋區(qū)土壤Cu含量為8.28～270.15 mg/kg，其中，有72.9%的樣點(diǎn)（124個(gè)）Cu含量高于湖北省土壤背景值，有10.6%的樣點(diǎn)（18個(gè)）Cu含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高780.0%和35.1%；平均值為75.29 mg/kg，分別較三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)和當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?92.2%和145.2%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍。說明垃圾填埋區(qū)土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有70%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Cu積累，其中約10%區(qū)域土壤受到了Cu污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Cu含量為6.17～76.24mg/kg，均處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍，但有23.1%的樣點(diǎn)（36個(gè)） Cu含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?；平均值?5.77 mg/kg，低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠Ｕf明三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤質(zhì)量均達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有20%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Cu積累。

對于整個(gè)園區(qū)來說，有49.1%的樣點(diǎn)（160個(gè)）Cu含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸担?.5%的樣點(diǎn)（18個(gè)）Cu含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)且全部集中于垃圾填埋區(qū)，但垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)的Cu含量平均值均處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍，且三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤Cu含量平均值低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸??？梢钥闯?，園博園建設(shè)區(qū)域土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但是，有部分區(qū)域土壤出現(xiàn)了Cu積累，個(gè)別區(qū)域土壤受到了Cu污染。

2.1.2 土壤Pb的污染狀況 垃圾填埋區(qū)土壤Pb含量的變異系數(shù)為85.50%，與三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)（45.10%）相比明顯較高。說明垃圾填埋對土壤Pb含量影響較大，而三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤受外在因素影響較小。

垃圾填埋區(qū)土壤Pb含量為19.57～628.45 mg/kg，其中，有95.9%的樣點(diǎn)（163個(gè)）Pb含量高于湖北省土壤背景值，有7.65%的樣點(diǎn)（13個(gè)）Pb含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高225.4%和79.6%；平均值為136.84 mg/kg，分別較三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)和當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?84.1%和412.5%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍。說明垃圾填埋區(qū)土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有95%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Pb積累，其中局部土壤（7%以上）受到了Pb污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Pb含量為18.80～114.53 mg/kg，均處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍，但有84.0%的樣點(diǎn)（131個(gè)）Pb含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，且最大值也明顯高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?；平均值?8.16 mg/kg，較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?0.4%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍。說明三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有80%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Pb積累。

無論是垃圾填埋區(qū)還是非垃圾填埋區(qū)，均有絕大部分區(qū)域土壤出現(xiàn)了Pb積累，且2個(gè)區(qū)域的Pb含量平均值均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，說明園博園建設(shè)區(qū)域土壤出現(xiàn)了明顯的Pb積累。對于整個(gè)園區(qū)來說，有90.2%的樣點(diǎn)（294個(gè)）Pb含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸担?.99%的樣點(diǎn)（13個(gè)）Pb含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)且全部集中在垃圾填埋區(qū)，有1.5%的樣點(diǎn)（5個(gè)）Pb含量超過了國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)（限制值500 mg/kg）。國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、維護(hù)人體健康的土壤限制值，三級標(biāo)準(zhǔn)值是保障農(nóng)林生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值[19]。可以看出，園博園建設(shè)區(qū)域土壤雖然總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但是，有個(gè)別區(qū)域出現(xiàn)了嚴(yán)重的Pb污染，可能會對環(huán)境造成污染、對人體健康造成威脅。從土壤Pb含量分布頻率看，Pb含量主要集中在19～187 mg/kg，也就是說明園博園個(gè)別區(qū)域存在明顯的Pb積累效應(yīng)。

2.1.3 土壤Cd的污染狀況 垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)的土壤Cd含量變異系數(shù)均＜50%，且二者差異較小。說明垃圾填埋對土壤Cd含量影響不大。

垃圾填埋區(qū)土壤Cd含量為0.45～2.66 mg/kg，均高于湖北省土壤背景值，其中，有89.4%的樣點(diǎn)（152個(gè)）Cd含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，有41.8%的樣點(diǎn)（71個(gè)） Cd含量超過了國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)（限制值1.0 mg/kg），最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高1 464.7%和343.3%；平均值為1.28 mg/kg，分別較三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)、當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?、國家土壤二級?biāo)準(zhǔn)限制值高197.7%、652.9%和113.3%，也超過了國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)。說明垃圾填埋區(qū)已經(jīng)受到了嚴(yán)重的Cd污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Cd含量為0.08～0.94mg/kg，其中，有87.8%的樣點(diǎn)（137個(gè)）Cd含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，?2.4%的樣點(diǎn)（35個(gè)） Cd含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)；平均值為0.43 mg/kg，高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，但處于國家土壤二級?biāo)準(zhǔn)值范圍。說明三環(huán)內(nèi)非垃圾填埋區(qū)域的土壤也受到了Cd污染，但土壤總體質(zhì)量能達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)。

在垃圾填埋區(qū)，近90%的樣點(diǎn)Cd含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，40%以上的樣點(diǎn)Cd含量超過了國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)；而在三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)，5%以上的樣點(diǎn)Cd含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸担?0%的樣點(diǎn)Cd含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)?？梢钥闯?，土壤Cd含量超標(biāo)是武漢市土壤的一個(gè)共性問題。環(huán)境中Cd的來源有自然來源和人為來源2種。其中，自然方面主要來自于巖石和礦物；人為方面主要指由工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動直接或間接地將Cd排放到環(huán)境中。Cd常用于電鍍、油漆著色劑、合金抗腐蝕和抗磨擦劑、塑料穩(wěn)定劑、光敏元件的制備以及電池生產(chǎn)等行業(yè)，這些行業(yè)的發(fā)展必然導(dǎo)致Cd用量的增加，由于環(huán)保措施不利使得進(jìn)入土壤、水體和大氣環(huán)境中的Cd增多，進(jìn)而導(dǎo)致土壤中Cd的累積。本研究條件下，垃圾填埋區(qū)土壤受到了嚴(yán)重的Cd污染，Cd含量平均值超過了國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)，可能會對環(huán)境造成污染、對人體健康造成威脅；三環(huán)內(nèi)雖然局部區(qū)域土壤Cd含量出現(xiàn)了超標(biāo)現(xiàn)象，但土壤總體質(zhì)量仍達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，對植物和環(huán)境基本不會造成為害與污染。

2.1.4 土壤Cr的污染狀況 垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)的土壤Cr含量變異系數(shù)均較小，分別為42.33%和27.07%，且二者差異較小。說明垃圾填埋對土壤Cr含量影響不大。

垃圾填埋區(qū)土壤Cr含量為59.66～310.05 mg/kg，其中，有71.2%的樣點(diǎn)（121個(gè)）Cr含量高于湖北省土壤背景值，有2.9%的樣點(diǎn)（5個(gè)）Cr含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高260.5%和24.0%；平均值為122.14 mg/kg，分別較三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)和當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?9.0%和42.0%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)范圍。說明垃圾填埋區(qū)土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有70%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Cr積累，其中個(gè)別區(qū)域土壤（近3%）受到了Cr污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Cr含量為39.90～123.85 mg/kg，均處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，但有39.7%的樣點(diǎn)（62個(gè)） Cr含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?；平均值?2.00 mg/kg，低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠Ｕf明三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)。

對于整個(gè)園區(qū)來說，僅有5個(gè)樣點(diǎn)（占樣點(diǎn)總數(shù)的1.5%）Cr含量超過了國家二級標(biāo)準(zhǔn)且全部集中在垃圾填埋區(qū)，其中三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤Cr含量平均值低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?。說明園博園建設(shè)區(qū)域土壤基本未受到Cr的影響。這與武漢市Cr工業(yè)較少，相應(yīng)的Cr污染來源較少有關(guān)。

2.1.5 土壤Hg的污染狀況 垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Hg含量的變異系數(shù)分別為86.42%和58.65%，均為最大。說明垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤Hg含量受外界因素影響均較大，其中，垃圾填埋對土壤Hg含量影響更大。

垃圾填埋區(qū)土壤Hg含量為0.00～8.19 mg/kg，其中，有81.8%的樣點(diǎn)（139個(gè)）Hg含量高于湖北省土壤背景值，有32.9%的樣點(diǎn)（56個(gè)） Hg含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高10 137.5%和719.0%；平均值為1.15 mg/kg，分別較三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)、當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?、國家土壤二級?biāo)準(zhǔn)限制值高342.3%、1 337.5%和15.0%。說明垃圾填埋區(qū)土壤已經(jīng)受到了嚴(yán)重的Hg污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤Hg含量為0.00～4.10mg/kg，其中，有75.6%的樣點(diǎn)（118個(gè)）Hg含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，?0.9%的樣點(diǎn)（17個(gè)）Hg含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)；平均值為0.26 mg/kg，較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?25.0%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍。說明三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有75%以上區(qū)域土壤出現(xiàn)了Hg積累，其中局部土壤（10.9%）受到了Hg污染。

在垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)均出現(xiàn)了部分土壤Hg含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)園區(qū)有22.4%的樣本（73個(gè)） 出現(xiàn)了Hg污染，且垃圾填埋區(qū)土壤Hg含量平均值也超過了國家二級標(biāo)準(zhǔn)。說明土壤Hg含量超標(biāo)不僅僅是垃圾填埋場區(qū)域遇到的環(huán)境問題，而是整個(gè)武漢市土壤存在的一個(gè)共性問題，與前期沈陽、廣州和南京等地區(qū)的相關(guān)報(bào)道[9]一致。進(jìn)一步對Hg污染源進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn)，除了工業(yè)含Hg的大氣降塵污染之外，還有我們?nèi)祟惷磕觌S亂丟棄的幾十億只廢舊熒光燈。目前的各種熒光燈都需要用Hg蒸汽作為工作氣體，Hg不僅提高光效，而且豐富了電光源的種類，Hg在目前的電光源發(fā)光機(jī)理方面具有其它金屬材料不可替代的作用。因此，熒光燈在使用后應(yīng)及時(shí)回收處理，否則就會成為污染源進(jìn)入環(huán)境循環(huán)中。

2.1.6 土壤As的污染狀況 垃圾填埋區(qū)土壤As含量的變異系數(shù)為73.95%，與三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)（42.63%）相比明顯較高，說明垃圾填埋對土壤As含量影響較大，而三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤受外在因素影響較小。

垃圾填埋區(qū)土壤As含量為4.19～61.73 mg/kg，其中，有69.4%的樣點(diǎn)（118個(gè)）As含量高于湖北省土壤背景值，有39.4%的樣點(diǎn)（67個(gè)）As含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，最大值分別較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸岛蛧彝寥蓝墭?biāo)準(zhǔn)限制值高401.9%和146.9%；平均值為23.48 mg/kg，較當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸蹈?0.9%，但處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)范圍。說明垃圾填埋區(qū)土壤總體質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但有近70%區(qū)域土壤出現(xiàn)了As積累，其中近40%區(qū)域土壤受到了As污染。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤As含量為1.14～27.25mg/kg，其中，有30.1%的樣點(diǎn)（47個(gè)）As含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，?.3%的樣點(diǎn)（2個(gè)）As含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)；平均含量為10.82 mg/kg，低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?。說明三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤質(zhì)量達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但極個(gè)別區(qū)域（1.3%）土壤表層As有所積累。

As一般是煤的標(biāo)志元素，而相當(dāng)一段時(shí)間煤是城市居民生活和工業(yè)生產(chǎn)的主要燃料，粉煤灰和煤渣是城市主要垃圾之一，最后通過“三廢”進(jìn)入到土壤環(huán)境系統(tǒng)中，這一系列的工業(yè)廢棄物和生活廢棄物導(dǎo)致土壤As含量提高。對于整個(gè)園區(qū)來說，雖然有50.6%的樣點(diǎn)（165個(gè)） As含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，?1.2%的樣點(diǎn)（69個(gè)）As含量超過了國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，但土壤總體質(zhì)量仍達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)，基本不會對植物和環(huán)境造成危害與污染。

2.2 園博園建設(shè)區(qū)域土壤重金屬的污染評價(jià)

2.2.1 利用單因子污染指數(shù)法評價(jià) 垃圾填埋區(qū)土壤6種重金屬的未污染樣本數(shù)量比例為10.6%～97.1%；單因子污染指數(shù)平均值為0.391～2.133，順序?yàn)镃d＞Hg＞As＞Cu＞Cr＞Pb （表 2）。說明垃圾填埋區(qū)土壤受到了6種重金屬的潛在污染，污染程度順序?yàn)镃d＞Hg＞As＞Cu＞Cr＞Pb。該區(qū)土壤受 Cd 污染最重，僅有10.6%的樣點(diǎn)（18個(gè)） 未受到Cd污染，受到中度和重度污染的樣點(diǎn)（共85個(gè)） 比例高達(dá)50.0%；Cd污染指數(shù)平均值為2.133，處于中度污染水平，其中，污染最嚴(yán)重的樣點(diǎn)（PCd(單)最大值4.433，重度污染）位于垃圾填埋區(qū)邊沿西北角。土壤受Hg污染次之，有33.0%的樣點(diǎn)（56個(gè)）受到了污染，其中，中度和重度污染的樣點(diǎn)（共36個(gè)）比例為21.2%；Hg污染指數(shù)平均值為1.150，處于輕度污染水平，其中，污染最嚴(yán)重的樣點(diǎn)（PHg(單)最大值8.190） 位于垃圾填埋區(qū)原辦公樓后面。As污染指數(shù)平均值為0.939，處于未污染水平，但是，有39.4%的樣點(diǎn)（67個(gè)）受到了As污染，這些樣點(diǎn)基本集中在原辦公樓西邊區(qū)域。Cu、Pb和Cr的單因子污染指數(shù)平均值為0.391～0.753，均＜1，說明目前垃圾填埋區(qū)尚未受到這3種重金屬元素的污染。

表2 垃圾填埋區(qū)土壤單因子污染物富集程度評價(jià)Table 2 Assessment of enrichment degree of single factor pollutants in soil samples around Jinkou landfill

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤6種重金屬的未污染樣本數(shù)量比例為77.6%～100.0%；單因子污染指數(shù)平均值（0.138～0.717） 均＜1，但是，Hg、Cd 和 As的單因子污染指數(shù)最大值＞1（表3）。說明總體來看三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤尚未受到這6種重金屬元素的污染，但是個(gè)別重金屬和點(diǎn)位存在污染現(xiàn)象。該區(qū)土壤受Hg污染最重，共有10.8%的樣點(diǎn)（17個(gè)）受到了污染，其中，處于輕度、中度、重度污染的樣點(diǎn)比例分別為8.3%（13個(gè)）、1.9%（3個(gè)） 和0.6%（1個(gè)），污染最嚴(yán)重的樣點(diǎn)（PHg(單)最大值4.100） 位于園博園最南邊接鐵路的區(qū)域；其他89.1%的樣點(diǎn)尚未受到Hg的威脅和污染。土壤受Cd污染次之，有77.6%的樣點(diǎn)（121個(gè)）尚未受到污染，其他樣點(diǎn)（22.4%）均處于輕度污染水平，無中度和重度污染的樣點(diǎn)。有2個(gè)樣點(diǎn)As污染處于輕度水平，均位于園博園的東邊區(qū)域。Cu、Pb和Cr的未污染樣點(diǎn)比例均為100%，說明目前三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)尚未受到這3種重金屬元素的污染。

綜上分析可以看出，無論是垃圾填埋區(qū)還是非垃圾填埋區(qū)，均以Cd和Hg的污染性和污染程度較大，其次是As，而其他3種重金屬尚未造成污染。表明園博園建設(shè)區(qū)域土壤受Cd和Hg的污染較重，其次是As污染。

表3 三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤單因子污染物富集程度評價(jià)Table 3 Assessment of enrichment degree of single factor pollutants in soil samples around the neighboring third-ring area

2.2.2 利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價(jià) 垃圾填埋區(qū)土壤綜合污染指數(shù)平均值為1.205（表4），處于輕度污染水平。說明總體來看垃圾填埋區(qū)域土壤已經(jīng)受到了相關(guān)重金屬的輕度污染。其中，有42.4%的樣點(diǎn)（72個(gè)）尚未受到污染；有17.1%的樣點(diǎn)（29個(gè)）受到潛在污染；處于輕度、中度和重度污染水平的樣本數(shù)分別占樣本總數(shù)的32.9%、4.7%和2.4%，污染最嚴(yán)重的樣點(diǎn)（P綜最大值4.118，重度污染）位于垃圾填埋場北邊管理處附近。

三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)土壤綜合污染指數(shù)平均值為0.545，處于清潔水平。說明總體來看三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤尚未受到相關(guān)重金屬的污染。其中，有74.4%的樣點(diǎn)（116個(gè)）未受到污染；有17.3%的樣點(diǎn)（27個(gè)）處于潛在污染；有8.3%的樣品（13個(gè)）處于輕度和中度污染，無達(dá)到重度污染的樣點(diǎn)，污染最嚴(yán)重的樣點(diǎn)（P綜最大值2.107，中度污染）位于園博園建設(shè)區(qū)域的最南邊。

表4 垃圾填埋區(qū)和三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤污染物綜合富集程度評價(jià)Table 4 Assessment of comprehensive enrichment degree of pollutants in soil samples around Jinkou landfill and the neighboring third-ring area

3 結(jié)論與討論

選擇園博園建設(shè)區(qū)域土壤為調(diào)查對象，采用全面踏查與典型調(diào)查相結(jié)合的方法，依據(jù)湖北省土壤背景值和GB 15618—1995二級標(biāo)準(zhǔn)，分別對垃圾填埋區(qū)和非垃圾填埋區(qū)（三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)）的土壤重金屬積累與污染狀況進(jìn)行了全面調(diào)查；以GB 15618—1995二級標(biāo)準(zhǔn)限制值為評價(jià)基準(zhǔn)值，分別采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，對2個(gè)區(qū)域的土壤重金屬污染狀況進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明：

從整體來看，垃圾填埋區(qū)土壤Cu、Pb、Cd、Cr、Hg和As的含量平均值均明顯高于三環(huán)內(nèi)自然土壤區(qū)和湖北省土壤背景值；三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤Pb、Hg和Cd的含量平均值高于其當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸担硗?種重金屬的含量平均值均低于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?。與GB 15618—1995相比，除垃圾填埋區(qū)域土壤受到了嚴(yán)重的Cd污染（Cd含量平均值超過了國家土壤二級和三級標(biāo)準(zhǔn)）外，其他區(qū)域總體的重金屬含量均處于國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)范圍，但有部分區(qū)域土壤出現(xiàn)了重金屬超標(biāo)。

單因子污染指數(shù)法評價(jià)結(jié)果顯示，垃圾填埋區(qū)土壤同時(shí)受到了6種重金屬的潛在污染，其中，受Cd污染最重，土壤總體污染水平為中度，但是僅10.6%的樣點(diǎn)（18個(gè)）未受到Cd污染，受到中度和重度污染的樣點(diǎn)（共85個(gè)）比例高達(dá)50.0%；土壤受Hg污染次之，總體污染水平為輕度，但是有33.0%的樣點(diǎn)（56個(gè)）受到了Hg污染，其中中度和重度污染的樣點(diǎn)（36個(gè)）比例為21.2%；As污染總體水平雖然處于安全狀態(tài)，但是有39.4%的樣點(diǎn)（67個(gè)） 受到了As污染；Cu、Pb和Cr的單因子污染指數(shù)平均值均＜1，未對土壤造成污染。三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤尚未受到6種重金屬的污染，但是個(gè)別重金屬和點(diǎn)位存在污染現(xiàn)象，其中，受到Hg輕度、中度、中度污染的樣點(diǎn)比例分別為8.3%（13個(gè)）、1.9%（3個(gè)） 和0.6%（1個(gè)），有22.4%的樣點(diǎn)Cd污染達(dá)到了輕度水平。無論是垃圾填埋區(qū)還是非垃圾填埋區(qū)，均以Cd和Hg污染較重，其次是As，尚未受到Cu、Pb和Cr的污染。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價(jià)結(jié)果顯示，垃圾填埋區(qū)域土壤的重金屬綜合污染水平為輕度，其中，尚未受到污染和處于潛在污染（P綜≤1）的樣本數(shù)占樣本總數(shù)的59.5%，處于輕度、中度和重度污染水平的樣本數(shù)分別占樣本總數(shù)的32.9%、4.7%和2.4%；三環(huán)內(nèi)區(qū)域土壤的綜合污染水平為清潔，其中，有74.4%的樣點(diǎn)（116個(gè)）未受到污染，有17.3%的樣點(diǎn)（27個(gè)）處于潛在污染狀態(tài)，有8.3%的樣品（13個(gè)）處于輕度和中度污染狀態(tài)，無達(dá)到重度污染的樣點(diǎn)。

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