鄂州市集中式饮用水源地周边土壤环境质量监测及评价.pdf

第4 3卷第3期黄 冈 师 范 学 院 学 报V o l.4 3N o.32 0 2 3年6月J o u r n a l o fH u a n g g a n gN o r m a lU n i v e r s i t yJ u n e.2 0 2 3鄂州市集中式饮用水源地周边土壤环境质量监测及评价冀 翔1,杨 诺1,叶新生2,李 媛1,刘淑颖1(1.鄂州市生态环境监测站,湖北 鄂州4 3 6 0 0 0;2.鄂州生态环境监测中心,湖北 鄂州4 3 6 0 0 0)摘 要:为监测和评价鄂州市集中式饮用水源地周边土壤环境质量状况,选取2个具有代表性的市级集中式饮用水源地周边土壤为监测对象,对采集样品的理化指标、无机污染物和有机污染物共计1 4项指标进行了监测分析。采用单项污染指数法、内梅罗污染指数法对鄂州市2 0 2 1年的土壤环境质量进行了评价。结果表明:2 0 2 1年凤凰台、雨台山2个饮用水源地5个点位中有3个点位的土壤样品镉元素超过土壤污染风险筛选值,用内梅罗污染指数法评价,凤凰台水源地取水口及一级保护区的土壤状况为清洁(安全),二级保护区的土壤状况为尚清洁(警戒线),雨台山水源地取水口及二级保护区2个点位土壤状况均为轻度污染,一级保护区为尚清洁(警戒线)。研究结果为保护鄂州市集中式饮用水源地周边土壤的安全提供了理论依据。关键词:集中式饮用水源地;土壤;环境质量;监测及评价中图分类号:X 8 2 4 文献标志码:A 文章编号:2 0 9 6-7 0 2 0(2 0 2 3)0 3-0 0 4 9-0 5收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 8 D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 6-7 0 2 0.2 0 2 3.0 3.0 1 0作者简介:冀翔,女,湖北鄂州人,工程师,主要研究方向为环境监测。M o n i t o r i n ga n de v a l u a t i o no f s o i l e n v i r o n m e n t a lq u a l i t ya r o u n dt h e c o n c e n t r a t e dd r i n k i n gw a t e r s o u r c e i nE z h o uc i t yJ IX i a n g1,Y A N GN u o1,Y EX i n-s h e n g2,L IY u a n1,L I US h u-y i n g1(1.E z h o uE c o l o g i c a l a n dE n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n gS t a t i o n,E z h o u4 3 6 0 0 0,H u b e i,C h i n a;2.E z h o uE c o l o g i c a l a n dE n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n gC e n t e r,E z h o u4 3 6 0 0 0,H u b e i,C h i n a)A b s t r a c t I no r d e rt ou n d e r s t a n dt h ee n v i r o n m e n tq u a l i t yo ft h es u r r o u n d i n gd r i n k i n gw a t e rs o u r c ei nE z h o uc i t y,t w or e p r e s e n t a t i v ec e n t r a l i z e dd r i n k i n gw a t e rs o u r c e s,t h eF e n g h u a n g t a iw a t e rs o u r c ea n dY u t a i s h a nw a t e rs o u r c e,w e r es e-l e c t e da s t h em o n i t o r i n go b j e c t s.F o u r t e e n i n d e x e s i n c l u d i n gp h y s i c a l a n dc h e m i c a l i n d i c a t o r s,i n o r g a n i cp o l l u t a n t s a n do r-g a n i cp o l l u t a n t s i ns o i ls a m p l e sw e r em e a s u r e d.S i n g l ef a c t o rp o l l u t i o ni n d e xa n dN e m e r o w m u l t i-f a c t o rp o l l u t i o ni n d e xw e r eu s e dt oe v a l u a t e t h es o i l e n v i r o n m e n t a l q u a l i t y i nE z h o uc i t yi n2 0 2 1.T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ec o n t e n to fC do ft h r e es i t e ss o i l a r o u n dd r i n k i n gw a t e rs o u r c e se x c e e d e dt h es c r e e n i n gv a l u eo fs o i lp o l l u t i o nr i s k.N e m e r o w m u l t i-f a c t o rp o l l u t i o n i n d e x i l l u s t r a t e dt h a t t h eq u a l i t yo fw a t e r i n t a k ea n dp r i m a r yp r o t e c t e da r e aa tt h eF e n g h u a n g t a iw a t e rs o u r c ew a sc l e a n,t h e q u a l i t yo f s e c o n d a r yp r o t e c t e da r e aw a s a t t h ev e r g e o f c l e a n l i n e s s.T h e q u a l i t yo fw a t e r i n t a k e a n ds e c o n d a-r yp r o t e c t e da r e a a t t h eY u t a i s h a nw a t e r s o u r c ew a s s l i g h t l yp o l l u t e d.T h e q u a l i t yo f p r i m a r yp r o t e c t e da r e ao fF e n g h u a n g-t a iw a t e rs o u r c ew a sa t t h ev e r g eo fc l e a n l i n e s s.T h er e s e a r c hr e s u l tp r o v i d e dt h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rp r o t e c t i n gt h es o i ls a f e t ya r o u n dt h ec e n t r a l i z e dd r i n k i n gw a t e rs o u r c e i nE z h o uc i t y.K e yw o r d s c e n t r a l i z e dd r i n k i n gw a t e r s o u r c e;s o i l;e n v i r o n m e n t a l q u a l i t y;m o n i t o r i n ga n de v a l u a t i o n黄 冈 师 范 学 院 学 报 第4 3卷 饮用水源地的环境质量直接关系着一个区域居民的身体健康,关系着经济社会的发展,是生态环境监测重点关注对象,其中土壤环境问题是不可忽视的一部分1-2。随着人类社会工业化程度的不断提高,农药的不合理使用,重金属、有机农药等以多种形式汇集到土壤中,并在一定条件下迁移到水体和水生动植物体内,最终通过饮用水和食 物 链 的 传 递 和 富 集 作 用 影 响 人 体 的 健康3-4。凤凰台、雨台山水源地为鄂州市市级集中式饮用水源地,其生态环境质量关系着全市人民的健康和社会稳定。根据 鄂州市生态环境保护“十四五”规划 要求,为深入打好净土保卫战,提升饮用水安全保障水平,摸清饮用水源地周边土壤污染状况,对土壤污染防治工作具有重大意义。目前,国内很多关于集中式饮用水源地周边土壤环境质量的报道5-6,如陈向等7以湖南省某市的主要饮用水源地为研究对象,分析评估了该水源地周边土壤环境质量状况及潜在生态风险。但鄂州市市级集中式饮用水源地周边土壤环境质量的监测与评价未见报道。因此,开展对鄂州市市级集中式饮用水源地周边土壤的监测与评价工作具有深远意义。本研究拟采用单项污染指数法、内梅罗污染指数法8对鄂州市市级集中式饮用水源地周边土壤的质量状况进行监测分析与评价,以期对保护饮用水源地周边土壤环境安全、加强集中式饮用水源地周边土壤污染防治提供参考依据。1 样品的采集与分析方法1.1 采样点布设及样品采集根据2 0 2 1年度湖北省生态环境监测方案,鄂州市开展了集中式饮用水源地周边土壤环境质量监测工作,分别在雨台山和凤凰台2个集中式饮用水源地设立5个监测点位,监测点位基本信息详见表1。1.2 监测项目及方法土壤样品的监测项目包括理化指标、无机污染物和有机污染物。其中理化指标有土壤p H、阳离子交换量、土壤有机质含量;无机污染物包括铜、锌、铅、镉、镍、铬、砷、汞等8种重金属元素;有机污染物包括有机氯农药(含六六六、滴滴涕)和苯并a 芘。采样及分析方法严格按照 土壤环境监测技术规范 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(G B1 5 6 1 8-2 0 1 8)及相关项目行业标准执行。表1 鄂州市集中式饮用水源地周边土壤监测点位表点位名称代号土壤类型控制类别凤凰台水源地取水口一级保护区二级保护区1#2#3#黄壤黄壤黄壤省控省控省控雨台山水源地取水口一级保护区二级保护区4#3#5#黄壤黄壤黄壤省控省控省控 注:按2 0 2 1年度湖北省生态环境监测方案 要求,每个饮用水源地应在取水口、一级保护区和二级保护区各设1个监测点位,因雨台山一级保护区与凤凰台二级保护区重合,故只布设了5个监测点位。1.3 监测评价标准及依据土壤p H、阳离子交换量和有机质含量是土壤最基本的理化性质。土壤阳离子交换量大小代表土壤中阳离子保存在土壤中的能力,阳离子交换量越大说明土壤的保肥力越强9。土壤保肥力等级划分具体如下:阳离子交换量1 0,土壤保肥力弱;1 0阳离子交换量2 0,土壤保肥力强。有机质含量不仅代表土壤储碳量,也是土壤养分供应能力和肥力的重要指标之一1 0,土壤养分等级9划分具体如下:极低级,有机质含量6;低级,6有机质含量1 0;中级,1 0有机质含量2 0;中上级,2 0有机质含量3 0;高级,3 0有机质含量4 0。其他各项指标的评价标准采用 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准 中农用地土壤污染风险筛选值,具体标准值见表2。根据该标准规定,当土壤污染物含量低于或者等于土壤污染风险筛选值时,土壤生态环境风险低,一般情况下可忽略;超过筛选值时,对土壤生态环境可能存在风险,应当加强土壤环境监测和农产品协同监测,原则上应当采取安全利用措施。表2 农用地土壤污染风险筛选值(m g/k g)项目镉 汞 砷铅铬铜镍锌六六六总量滴滴涕总量苯并a 芘6.57.50.30.62.43.43 02 51 2 01 7 02 0 02 5 01 0 01 0 01 0 01 9 02 5 03 0 00.1 00.1 00.5 51.4 评价方法根据 土壤环境监测技术规范(H J/T1 6 6-2 0 0 4),对土壤样品的监测结果分别采用单项污染指数法进行单因子评价和内梅罗污染指数法进行综合评价1 1。单项污染指数法可以判断出环境中的主要污染因子,污染指数大小代表单个因子的污染程度。05第3期冀 翔,等:鄂州市集中式饮用水源地周边土壤环境质量监测及评价P i=C iS i(1)式中,P i为i污染物的污染指数;C i为i污染物的实测值;S i为i污染物评价标准值。单项污染指数评价标准参考 全国土壤污染状况调查技术规范 中土壤环境质量评价分级,具体分级标准如下:无污染(),P i1;轻微污染(),1P i2;轻度污染(),2P i3;中度污染(),35。采用内梅罗污染指数P n对土壤进行综合污染评价,内梅罗污染指数不仅反映了各污染物的平均污染水平,同时综合考虑了高浓度污染物对环境质量的贡献程度1 2,其公式为P n=P2平+P2m a x2(2)式中,P n为内梅罗污染指数;P平为单项污染指数P i的平均值;Pm a x为单项污染指数中的最大值。内梅罗污染指数的计算及土壤污染程度分级评价参照 土壤环境监测技术规范(H J/T1 6 6-2 0 0 4),具体分级标准如下:清洁(安全)(),P n0.7;尚清洁(警戒限)(),0.7P n1.0;轻度污染(),1P n2.0;中度污染(),23。2 土壤监测结果及评价2.1 理化指标监测结果2 0 2 1年鄂州市市级集中式饮用水源地周边土壤5个监测点位理化指标的监测结果见表3,监测结果显示:鄂州市2个水源地周边为中性土壤,凤 凰 台 和 雨 台 山 土 壤p H范 围 分 别 为7.8 78.4 6和7.3 67.4 9。阳离子交换量均值分别为1 3.1m o l/k g和1 3.8m o l/k g,有机质均值分别为7.0g/k g和1 3.3g/k g。根据土壤保肥力等级划分可以看出,凤凰台和雨台山2个水源地土壤的保肥力处于中度水平。根据土壤养分等级划分表可以看出,凤凰台水源地土壤的养分等级水平较低,雨台山水源地土壤的养分等级水平为中等。2.2 单项污染指数监测结果2 0 2 1年鄂州市市级集中式饮用水源地周边土壤8种重金属的监测结果用单项污染指数法评价(表4),2 0 2 1年凤凰台、雨台山2个饮用水源地5个点位的土壤样品仅有镉元素高于农用地土壤污染风险筛选值(P i1),超过筛选值的点位有3个,分别是凤凰台水源地二级保护区(亦即雨台山一级保护区)、雨台山水源地取水口以及雨台山水源地二级保护区。其余7项无机污染物重金属监测项目均低于农用地土壤污染风险筛选值标准。与鄂州-黄石地区表层土壤背景值1 3对比,凤凰台、雨台山水源地8种重金属元素的均值有铜、镉、汞、砷和镍元素含量高于背景值,表明这五种元素在该地区有一定程度的累积。其中镉元素的累积效应较大,两个点位的均值含量分别是背景值的2.9 7倍和3.4 9倍;汞元素次之,两个点位的均值含量分别是背景值的2.0 1倍和1.7 2倍。2 0 2 1年凤凰台、雨台山2个集中式饮用水源地土壤5个点位的苯并a 芘、六六六和滴滴涕含量均未检出。从单项污染指数法的评价结果看,2 0 2 1年凤凰山、雨台山2个集中式饮用水源地土壤5个点位有机污染物不超过农用地土壤污染筛选值。通过比较2 0 2 1年鄂州市凤凰台、雨台山2个市级集中式饮用水源地5个点位各项指标的单项污染指数值(表4),可以看出2 0 2 1年鄂州市凤凰台、雨台山2个集中式饮用水源地5个点位的土表3 鄂州市饮水源地周边土壤环境质量监测结果一览表项目理化指标p H 阳离子交换量m o l/k g 有机质g/k g无机污染物m g/k g铜锌铅镉铬汞砷镍 凤凰台范围7.8 78.4 61 0.01 7.76.77.3 2 54 06 67 1 2 3.53 4.8 0.4 00.7 7 4 79 20.0 7 40.1 9 5 1 0.11 3.03 13 8均值/1 3.17.03 16 82 8.80.5 86 50.1 4 31 1.43 5雨台山范围7.3 67.4 91 1.11 6.4 1 3.01 3.62 12 65 36 4 1 8.92 0.2 0.5 30.8 2 3 95 50.0 8 00.1 6 3 1 0.21 2.21 74 0均值/1 3.81 3.32 45 8.51 9.60.6 84 70.1 2 21 1.22 9鄂州-黄石地区表层土壤背景值2 9.6 97 9.7 23 0.5 50.1 9 57 7.8 30.0 7 19.93 0.0 615黄 冈 师 范 学 院 学 报 第4 3卷表4 2 0 2 1年鄂州市集中式饮用水源地周边土壤单项污染指数监测点位铜锌铅镉铬汞砷镍六六六滴滴涕苯并a 芘评价凤凰台1#2#3#0.2 9 00.2 5 00.4 0 00.2 2 00.2 2 30.2 3 70.1 6 50.1 3 80.2 0 50.6 7 00.9 2 51.2 80.1 8 80.2 2 80.3 6 80.0 4 70.0 2 20.0 5 70.4 0 40.4 4 80.5 2 00.2 0 00.1 6 30.1 8 90.5 0 00.5 0 00.5 0 00.4 5 00.4 5 00.4 5 00.1 5 50.1 5 50.1 5 5无污染无污染轻微污染雨台山4#5#0.2 1 00.2 6 00.2 1 20.2 5 60.1 6 80.1 5 82.7 41.7 70.1 9 50.2 7 50.0 6 80.0 3 30.4 0 70.3 4 00.1 7 00.4 0 00.5 0 00.5 0 00.4 5 00.4 5 00.1 5 50.1 5 5轻度污染轻微污染壤首要污染物均为镉,其分担率最低的点位是凤凰台水源地取水口,为2 0.4%,最高的点位是雨台山水源地取水口,为5 1.9%。根据单项污染指数法评价等级表可以得出凤凰台水源地取水口及一级保护区的土壤状况是无污染,二级保护区为轻微污染,雨台山水源地取水口为轻度污染,一级保护区和二级保护区均为轻微污染。镉的污染比重较大,究其原因可能是周边交通枢纽、物流码头(如汽车轮渡码头、铁矿码头等)以及企业加工厂,对土壤生态环境产生了较大的影响。2.3 综合评价用内梅罗污染指数法评价,2 0 2 1年鄂州市集中式饮用水源地土壤的5个监测点位的P n值见表5。根据内梅罗污染指数评价标准,凤凰台水源地取水口及一级保护区的土壤状况为清洁(安全),二级保护区的土壤状况为尚清洁(警戒线),雨台山水源地取水口和二级保护区的土壤状况均为轻度污染,一级保护区为尚清洁(警戒线)。表5 2 0 2 1年鄂州市集中式饮用水源地周边土壤状况评价监测点位首要污染物首要污染物分担率内梅罗污染指数土壤污染等级评价凤凰台1#2#3#镉镉镉2 0.4%2 6.4%2 9.4%0.5 1 90.6 9 20.9 4 8清洁(安全)清洁(安全)尚清洁(警戒线)雨台山4#5#镉镉5 1.9%3 8.5%1.9 71.2 9轻度污染轻度污染2.4 土壤污染防治与建议土壤污染具有长期性、不可逆性、隐蔽性和潜伏性等特点1 4,目前鄂州市饮用水源地周边土壤环境状况尚好,有机污染物项目均未高于农用地土壤污染风险筛选值。重金属无机污染物项目中仅有镉高于农用地土壤污染风险筛选值,因此可采取“以防为主,防治结合”的原则对鄂州市市级集中式饮用水源地土壤进行综合管理,重点监管和治理重金属排放带来的无机污染,同时提防和控制工业生产中有机污染物排放带来的污染。戴彬等1 5研究表明,工业“三废”、交通排放以及农药化肥的施用是土壤中铅、镉、锌的主要来源,煤炭燃烧和钢铁冶炼是砷和汞的主要来源。经调查研究发现:其一,凤凰台水源地二级保护区(亦即雨台山水源地一级保护区)曾经为重要的交通枢纽、物流码头集散地,原1 0 6国道及其汽车轮渡码头、武宝集团鄂城钢铁有限公司原铁矿码头、鄂城油库(六五三)码头都集中在这片区域,长期污染土壤。原鄂州市雷江磷肥公司、碳酸锶厂、中石化加油站等工业企业也集中在二级保护区里,工业企业的发展不可避免地带来了土壤生态环境的破坏。这些历史遗留问题通过拆除、搬迁污染源、建设滨江生态公园等措施得到初步解决,但是土壤污染持续时间久,自清洁能力差,因此污染状况调查与风险评估工作亟待开展,治理修复任务重。其二,电镀、钢铁冶炼、电池生产等工业废气中存在一定量的镉元素,镉通过大气沉降或降雨等方式进入土壤中,在土壤中长期累积从而造成污染1 6。针对以上土壤污染成因,除了可以借鉴比较成熟的污染治理策略外1 7,提出以下治理意见:(1)深入打好长江保护修复攻坚战。采取有效措施对污染地块进行治理,做好长江保护修复工作。(2)推进土壤污染源头治理。聚焦鄂钢、球团、程潮矿业等金属采选、冶炼等重点行业,从源头治理管控,支持企业绿色化提标改造,执行颗粒物和镉等重点重金属污染物特别排放限值,将涉镉等重金属行业纳入重点排污单位名录。(3)加强环境监测工作。不断强化环境监测对环境管理的技术支撑作用,完善土壤和地下水监测网络体系,科学合理布设土壤和地下水监测点位,对水源地周边土壤进行加密监测监控,加强环境监测应急演练,确保全市环境安全。(4)持续强化执法监管。强化铁腕执法不动摇,强化对土壤重点监管单位和土壤重点排污单位的监管力度,坚持“全覆盖、零容忍、严执法、重实效”,积极开展长江沿岸尤其是饮水源周边环保专项行动,集中查办一批典型环境违法犯罪案件,推动严格执法、企业守法成为新常态。25第3期冀 翔,等:鄂州市集中式饮用水源地周边土壤环境质量监测及评价3 结论(1)凤凰台和雨台山两个集中式饮用水源地周边土壤铜、砷、镉、汞和镍元素含量高于背景值。8种重金属元素中仅有镉元素超出农用地土壤污染物筛选值标准,两个水源地均不存在有机污染物污染。(2)单项污染指数法评价结果表明,两个水源地的首要污染物均为镉。凤凰台水源地和雨台山水源地5个监测点位中有4个点位为无污染或轻微污染,只有雨台山水源地取水口为轻度污染。内梅罗污染指数法评价结果表明,凤凰台水源地取水口及一级保护区的土壤状况为清洁(安全),二级保护区的土壤状况为尚清洁(警戒线),雨台山水源地取水口和二级保护区的土壤状况均为轻度污染,一级保护区的土壤状况为尚清洁(警戒线)。(3)为确保水源地的环境安全,建议相关部门加强水源地保护区内的管理,坚持“以防为主,防治结合”的原则对鄂州市的土壤进行综合管理,重点加强对土壤中镉、汞等污染物排放管控,预防有机污染物带来的污染风险,积极开展治理修复工作。参考文献:1 陆泗进,王业耀,何立环.某集中式饮用水源地保护区土壤重金属监测与评价J.中国环境监测,2 0 1 7(3):1-7.2 朱柳琴,卢鹏,沈军,等.长江沿岸带黄石段土壤重金属元素分布特征及环境质量评价J.资源环境与工程,2 0 2 2,3 6(2):2 1 8-2 2 4.3 聂紫萌,许云海.饮用水水源地周边土壤环境质量监测与评价 以岳阳铁山水库为例J.湖南农业科学,2 0 1 8(6):4 9-5 5.4 何鹏.土壤污染现状危害及治理J.吉林蔬菜,2 0 1 2(9):5 5-5 6.5 李杨.阜新市集中式饮用水源地土壤环境质量评价与分析J.资源与环境科学,2 0 1 8(8):1 7 6-1 7 7.6 金岩.齐齐哈尔市饮用水源地周边土壤环境质量评价与对策J.黑龙江环境通报,2 0 1 6,4 0(1):8 2-8 6.7 陈向,彭英湘,龙睿,等.典型饮用水水源地周边土壤环境质量及其潜在生态风险评价J.农业现代化研究,2 0 2 1,4 2(2):2 7 5-2 8 3.8 杨海君,张海涛,许云海,等.长株潭地区集中式饮用水水源地周边土壤环境质量监测与评价J.水土保持研究.2 0 1 8,2 5(3):1 5 0-1 5 6.9 王雪婷.沈阳市农村土壤环境质量监测与重金属污染评价D.沈阳:辽宁大学,2 0 2 2.1 0 杨帆,徐洋,崔勇,等.近3 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