城镇土壤重金属污染评价及管理探索

我国现行的土壤环境管控体系是以《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》为核心的包括土壤采样技术方法、土壤污染物检测分析技术方法、土壤环境污染评价方法、土壤修复技术方法等内容的一套体系。其中，常用的土壤环境重金属的污染评价主要指基于指数模型的土壤环境质量评价法，这些方法主要基于《土壤环境质量标准(GB15618—1995)》和区域土壤环境背景值，能对土壤环境受污染的程度做出快速的评价判断，方法简单易行，能在一定程度上反映土壤被重金属污染的程度，其主要方法包括单因素指数法、内梅罗指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数等:[35-37]

(1)单因子指数法。

单因子指数表示在土壤环境中污染物的实测浓度超过相应评价标准限值的程度，即土壤环境质量指数。它是个无量纲量，数值越大，表示测评项的环境质量越差，污染越严重。其计算公式如下:

式中，Pi表示环境因子i的单因子污染指数；Ci为环境因子i的实测浓度，mg/kg；Si为环境因子i的标准值，mg/kg，一般取《土壤环境质量标准(GB15618—1995)》中i对应的二级标准限值。

(2)内梅罗指数法。

内梅罗指数法是建立在单因素指数法基础上的一种兼顾极值的计权型多因子环境质量指数。其计算公式如下:

式中，IPmax为各单因子指数中最大值；IPav表示各单因子指数的平均值。根据计算所得的内梅罗指数值，可依据表1.1所示分级标准确定对应的污染程度。

表1.1　重金属污染指数分级标准

(3)地累积指数法。

地积累指数法是由德国科学家Muller于1969年提出的，运用地累积指数法一方面可以半定量地判定人为活动对土壤环境中重金属的影响，另一方面表达了重金属累积的自然分布特征。它不仅考虑了自然成岩作用对背景值造成的影响，而且也考虑了人为活动对重金属造成的影响。[37]地累积指数法的计算公式如下:

式中，Ci为土壤污染物i的实测含量的统计平均值，mg/kg；Bi为i元素地球化学背景值，mg/kg；k是为了修正造岩运动引起的背景波动而设定的系数，依据地积累指数值可把土壤中重金属污染程度分为7个等级见表1.2。(www.xing528.com)

表1.2　基于地累积指数的土壤重金属污染程度划分

(4)潜在生态危害指数法。

瑞典科学家Hakanson于1980年提出的潜在生态危害指数法，[38]其是应用较多的土壤重金属污染评价方法之一，主要从重金属的毒理效应角度进行评价，其计算公式如下:

土壤中多种重金属的综合潜在生态风险程度，Hakanson则通过潜在生态风险指数RI来表征:

基于得到的潜在生态危害指数值可判断其对应的污染程度级别，详见表1.3。

表1.3　基于潜在生态危害指数的土壤重金属污染程度划分

上述四种方法在国内外的城镇土壤重金属污染评价中被广泛应用，如刘衍君等利用内梅罗指数法和地累积指数法研究了聊城市部分耕地土壤中砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅和锌的污染水平；[41]王莹等利用内梅罗指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对我国城市土壤重金属的污染格局进行了分析；[3]Karim等借助地累积指数法研究了巴基斯坦卡拉奇市土壤中的重金属污染现状；[42]朱磊利用单因子指数法、内梅罗指数法与地累积指数法分析了青岛地铁北站规划区原工业场地置换土壤重金属的污染风险现状；[43]Nezhada等借助内梅罗指数法分析评价了伊朗阿瓦士市的炼钢厂附近的城镇土壤污染现状；[44]Islam等利用潜在生态危害指数法对孟加拉国不同土地利用方式下的城镇土壤重金属进行了研究评价[45]等。在应用实践中上述四种方法都取得了一定的评价效果，但也存在一些明显不足，[46-47]例如基于上述四种方法并无法支撑合理的量化污染管理决策等。