Evaluation of soil environmental quality and potential ecological hazards in Jinzhou City, Liaoning Province
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摘要:
为研究锦州城区土壤环境质量及潜在生态危害，以城区表层土壤为研究对象，按照2018年发布的土壤环境质量农用地及建设用地土壤污染风险管控标准，分别对城区表层土壤重金属环境质量进行评估，采用潜在生态危害指数法对其潜在生态危害进行评价。结果表明，相对于深层土壤背景值，表层土壤Hg、Cd的元素富集系数较高，分别为2.36、2.27，变异系数Hg、Cd较高，分别为1.28、1.49，城区绿地土壤Hg、Zn、Cu元素含量平均值均高于城郊旱田1.5倍以上；综合评价，锦州城区以一等无风险土壤为主，二等风险可控土壤多分布于城郊，汤河子工业区周边为三等污染风险较高土壤；潜在生态危害评价结果表明，Hg元素易于释放且对生物潜在毒性较大，达到较高生态危害程度，其他元素为低生态危害程度，综合潜在生态危害指数（RI）达到中等生态危害程度。
Abstract:In order to understand the soil environmental quality and potential ecological hazards in Jinzhou urban area, the surface soil of the urban area was taken as the research object; the environmental quality of heavy metals in the surface soil of the urban area was evaluated according to the soil environmental quality control standards for agricultural land and construction land issued in 2018;and the potential ecological hazards were evaluated by the potential ecological hazard index method.The results show that the enrichment coefficients of Hg and Cd in surface soil are 2.36 and 2.27 respectively, and the variation coefficients of Hg and Cd are 1.28 and 1.49 respectively.The average contents of Hg, Zn and Cu in green land soil in urban area are 1.5 times higher than those in dry land in suburban area.The first-class risk-free soil is the main soil in Jinzhou City, and the second-class risk controllable soil is more distributed in the suburb, Tanghezi industrial zone is surrounded by the third-class soil with high pollution risk.The results of potential ecological hazard assessment show that Hg element is easy to release, whose potential toxicity to organisms is relatively high, while other elements are of low ecological hazard, and the comprehensive potential ecological hazard index (RI) is of medium ecological hazard.
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Keywords:
- soil environmental quality /
- ecological hazards /
- Jinzhou, liaoning
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致谢: 本次研究得到中国地质调查局沈阳地质调查中心城市地质研究团队的大力支持和帮助，在论文的修订过程中, 中国地质调查局房浩教授、沈阳地质调查中心蔡贺教授等给予了建设性的意见与建议，在此一并表示感谢。
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图 2 土壤As、Cd、Cr、Cu、Zn单元素环境质量分级及综合分级图
Figure 2. The soil As, Cd, Cr, Cu and Zn single element environmental quality classification and comprehensive classification map
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图 3 锦州城区土壤重金属元素潜在生态危害指数频率分布图
Figure 3. Frequency distribution of potential ecological hazard coefficient of heavy metal in urban soil of Jinzhou City
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图 4 土壤Cd、Hg潜在生态危害指数分布图
Figure 4. Distribution of potential ecological hazard index of Cd and Hg in soil
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图 5 锦州城区土壤重金属潜在生态危害指数空间分布图
Figure 5. Spatial distribution of heavy metals of RI in urban soil of Jinzhou City
表 1 单指标土壤环境地球化学等级划分方法
Table 1 Classification method of single index soil environmental geochemistry
土壤环境地球化学等级 一等 二等 三等 污染风险 无风险 风险可控 风险较高 划分方法 Ci≤Si Si < Ci≤Gi Ci > Gi 注：Ci为土壤中i指标的实测浓度；Si为农用地(或建设用地)土壤污染风险筛选值；Gi为农用地(或建设用地)土壤污染风险管控值 
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表 2 Hakanson潜在生态危害指数法污染程度划分
Table 2 Classification of the potential ecological hazard suggested by Hakanson
单元素潜在生态危害系数(Ei) 潜在生态危害指数(RI) < 40 低生态危害 < 150 低生态危害 40~80 中等生态危害 150~300 中等生态危害 80~160 较高生态危害 300~600 高生态危害 160~320 高生态危害 ≥600 极高生态危害 ≥320 极高生态危害
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表 3 土壤元素地球化学参数
Table 3 Geochemical parameters of soil elements
mg/kg 类别 Cu Pb Zn Cr Ni Cd As Hg 最大值 162.00 122.00 966.00 1457.00 119.00 1.91 31.30 1.55 最小值 10.80 15.50 36.50 34.10 14.10 0.10 4.48 0.02 平均值(X) 33.05 37.94 128.99 115.28 31.89 0.41 7.89 0.16 中位数(M) 28.80 34.10 109.00 74.40 29.00 0.37 7.46 0.10 标准离差(S) 17.27 14.94 82.64 171.37 10.63 0.22 2.49 0.21 变异系数(Cv) 0.52 0.39 0.64 1.49 0.33 0.53 0.32 1.28 深层土壤元素背景值 23.26 25.03 72.34 72.43 29.18 0.18 6.79 0.07 表层土壤元素富集系数 1.42 1.52 1.78 1.59 1.09 2.27 1.16 2.36
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表 4 不同土地利用类型表层土壤元素地球化学参数
Table 4 Soil element geochemical parameters of different used land types
mg/kg 类别 Cu Pb Zn Cr Ni Cd As Hg 旱田(n=82) 27.02 33.22 107.01 118.30 31.38 0.39 8.10 0.13 林地(n=14) 28.34 35.77 107.73 125.00 34.51 0.43 6.98 0.10 城市绿地(n=107) 38.75 42.07 150.88 116.46 31.76 0.43 7.92 0.20 果园(n=5) 32.44 37.46 124.40 85.28 40.28 0.53 7.74 0.19 菜地(n=9) 27.90 35.47 104.63 75.29 29.37 0.36 7.07 0.15
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表 5 土壤环境地球化学等级划分结果
Table 5 Results of soil environmental geochemical classification
指标 总样品数 一等，无风险 二等，风险可控 三等，风险较高 样品数 比例/% 样品数 比例/% 样品数 比例/% As 217 216 99.54 1 0.46 0 0.00 Hg 217 217 100.00 0 0.00 0 0.00 Cr 217 199 91.71 16 7.37 2 0.92 Pb 217 217 100.00 0 0.00 0 0.00 Cd 217 180 82.95 37 17.05 0 0.00 Cu 217 214 98.62 3 1.38 0 0.00 Zn 217 210 96.77 7 3.23 0 0.00 Ni 217 217 100.00 0 0.00 0 0.00
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表 6 锦州城区土壤重金属元素潜在生态危害系数
Table 6 Potential ecological hazard coefficient of heavy metal in urban soil of Jinzhou City
地质单元 As Hg Cr Pb Cd Cu Zn Ni RI 最大值 42.82 885.71 41.29 19.23 163.71 30.86 9.59 22.14 959.65 最小值 6.13 12.57 0.97 2.44 8.31 2.06 0.36 2.62 36.40 平均值 10.79 92.99 3.27 5.98 35.52 6.30 1.28 5.93 162.06 危害程度 低 较高 低 低 低 低 低 低 中等
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