摘要：本文采用多种方法对土壤重金属污染状况进行综合系统评价，以相关国家标准为依据，通过计算重金属实测含量与标准限值的比值，判断单一污染物的污染程度与超标情况。该方法操作简便、结果直观，能快速识别主要污染元素及污染等级，为土壤污染初步筛查提供有效手段。研究分析了该方法在实际应用中的优势与局限，可为区域土壤环境质量评价、重金属污染风险管控及治理修复提供基础数据与技术支撑，对保障土壤生态安全和人居环境健康具有重要意义。

关键词：土壤重金属；综合污染评价

 

1、引言

土壤重金属污染因其污染过程隐蔽、环境存留持久、生态修复困难等特征，已成为全球关注的重大环境问题之一。污染物可通过食物链累积，对生态系统稳定性和人类健康构成潜在威胁，其治理与防控一直是环境科学领域的研究热点。

辽河流域作为中国七大流域之一，发源于河北省七老图山脉，流经内蒙古、吉林、辽宁等省区，最终注入渤海。其中，吉林省境内的辽河流域是整个水系的重要组成部分，地处东北平原腹地，不仅是区域生态安全格局的关键节点，更是吉林省重要的工农业发展带。该区域涵盖东辽河、西辽河等主要河段，沿岸分布着辽源、四平、长春等重要城市，工业体系以能源、化工、冶金、农产品加工为主，农业则以玉米、水稻种植为核心，形成了典型的工农复合型经济结构。长期以来，随着工业化和城市化进程的加速，加之部分区域产业结构偏重、环保基础设施滞后，吉林省内辽河流域面临日益严峻的土壤重金属累积风险。工业排放、矿山开采、污水灌溉及大气沉降等多重污染源交织，导致土壤中镉、铅、砷、汞等重金属元素含量呈上升趋势，部分区域已出现超标现象，对粮食安全和生态健康构成潜在威胁。然而，由于流域内污染源分布复杂、区域生态本底差异显著，系统性、针对性的污染特征分析与风险评估仍显不足。

近年来，尽管已有部分学者 与评价，但多集中于点位研究或短期采样，缺乏对吉林省 。因此，基于 29 个典型样点的实测数据，结合已有 特征、来源机制与生态风险，不仅有助于厘清区域污染 壤污染防治策略提供科学依据。本研究聚焦吉林省内辽河流 “被动治理”向“主动防控”转变，对保障东北粮食主产区环境安 现实意义与应用价值。

2、研究区概况

辽河流域地处我国东北地区南部，主要包括辽河干流、浑太水系及吉林省段等区域，是东北地区重要的水系单元。流域属于温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同期，地形以平原为主，地势平坦开阔，土壤类型以黑土、黑钙土、草甸土为主，土质肥沃，是我国东北黑土资源的重要分布区。流域内土地利用以旱地和水田为主，是国家重要的商品粮生产基地；同时，流域内工业基础雄厚，工农业活动密集，人类活动对区域生态环境影响显著。

3、土壤重金属污染现状

3.1 重金属含量特征

基于 29 个农田表层土壤样品分析，辽河流域中下游地区土壤重金属含量总体较低。Ba 平均含量最高（151.17mg/kg）， 其 次 为 Cr（104.16mg/kg） 和 Zn（ 63.24mg/kg ）；Cd 平 均 含 量 0.22mg/kg， Pbl9.37mg/kg ，As9.23mg/kg。与 GB15618-2018 风险筛选值（pH6.5-7.5）相比，各元素平均值均未超标。

研究区土壤中 Ba 的平均含量最高（ 151.17mg/kg) ），其次为 Cr（104.16mg/kg）和 Zn（ 63.24mg/kg) ；而 Cd（0.22mg/kg）和 Sn（2.70mg/kg）的平均含量相对较低。各元素平均含量顺序为：Ba>Cr>Zn>Ni>Mn>Pb>Cu>Co>As>Sn>Cd。从标准差来看，Ba（23.64）、Cr（23.41）和 Zn（11.45）的绝对波动较大，表明这些元素在空间分布上存在较大差异；而Cd（0.05）和 Sn（0.57）的标准差虽小，但需结合均值看相对变异。

变异系数反映重金属含量的离散程度， 即受 人为活动影响的空间变异性。计算结果显示：高变异性（CV>35%）：Mn（CV=56.4%） CV=21.1% ，表明这些元素在研究区内空间分布极不均匀，可能受局 CV<35%）：Cr（CV=22.5%）、Ni（ CV=21.9% ）、Cu（ CV=26.0% 15.6%）、Pb（CV=23.4%）属于此范围，表明其含量分布受 5% ：Cd（CV=23.8%）虽未低于15%，但接近中等变异下限。 对波动较大，暗示局部存在富集现象。

将各元素含量与国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）风险筛选值（pH 6.5-7.5）进行对比：镉（Cd）：风险筛选值为 0.3mg/kg。29 个样品中，Cd 含量范围为 0.13-0.30mg/kg，其中样品 20、28、14、24、29 等 5 个样品含量达到或超过 0.29mg/kg，超标率为 0%（均未超过 0.3mg/kg），但样品 20（0.30mg/kg）已达临界值，需重点关注。砷（As）：风险筛选值为 30mg/kg。样品 As 含量范围为 7.05-11.15mg/kg，全部低于标准值，超标率 0%。铬（Cr）：风险筛选值为 200mg/kg。样品 Cr 含量范围为 71.93-146.73mg/kg，全部低于标准值，超标率 0%。铅（Pb）：风险筛选值为 120mg/kg。样品 Pb 含量范围为 11.42-27.33mg/kg，全部远低于标准值，超标率 0%。铜（Cu）：风险筛选值为 100mg/kg。样品 Cu 含量范围为 10.41-27.58mg/kg，全部远低于标准值，超标率 0%。镍（Ni）：风险筛选值为 100mg/kg。样品 Ni 含量范围为 21.18-53.42mg/kg，全部低于标准值，超标率 0%。锌（Zn）：风险筛选值为 250mg/kg。样品 Zn 含量范围为 34.50-80.83mg/kg，全部远低于标准值，超标率 0%。注：Mn、Co、Sn、Ba 在 GB 15618-2018 中无风险筛选值，暂不参与超标率评价。

综上所述，按照 GB 15618-2018 标准，研究区 29 个样品中所有重金属含量均未超过风险筛选值，整体土壤环境质量良好。但Cd 有5 个样品（约占17%）接近标准临界值，提示该元素存在潜在累积风险。

3.2 污染程度评价

基于单因子污染指数法的评价结果显示，研究区域内土壤中各重金属元素的污染指数 Pi 平均值均小于 1，这表明从整体平均水平来看，该区域的土壤环境质量处于清洁状态，尚未受到明显的重金属污染。

然而，在各项监测指标中，镉（Cd）的污染指数平均值达到了 0.74，这一数值不仅远高于其他共存元素，且最接近污染临界值（Pi=1 ），显示出相对较高的累积风险。相比之下，铬（Cr）的平均值为 0.52，镍（Ni）为0.38，砷（As）为 0.31，锌（Zn）为 0.25，铜（Cu）为 0.19，而铅（Pb）的平均值最低，仅为 0.16。

综上所述，虽然区域整体环境状况良好，但镉（Cd）的相对高值表明其已成为该区域土壤中最需重点关的潜在污染因子，其环境行为与累积趋势值得在后续研究中给予高度重视。

内梅罗综合污染指数评价显示，75.9% 的样点为安全级（ P_ijk⩽0.7 ），24.1% 为警戒级（ 0.7i⋅⩽1.0 ），无实际污染样点。

4、重金属污染评价方法

4.1 常用评价方法比较

单因子污染指数法：

Pi = Ci / Si

直观反映单个元素超标状况，但无法表征综合效应。适用于识别主要污染物。内梅罗综合污染指数法：

兼顾平均值和最大值，突出污染最重元素贡献，适用于综合质量分级。

引入毒性响应系数，从生态效应角度评价，适用于生态风险评估。

4.2 评价方法的集成应用

多指标综合评价体系能更全面刻画污染特征。本研究应用潜在生态风险指数法表明，Cd 的 Er 值 39-90，平均值66，属中等生态危害；其余元素均属低生态危害。Cd 对RI 贡献率72%-85%，是生态风险的主要贡献因子。4.3 污染来源解析

綦巍（2013）对辽河流域 54 种元素因子分析显示 因子 1 反映自然风化结果，因子 2 和因子 3 载荷重金属受人为因素干扰。Ni、Cr 质背景密切相关。本研究 Cr（ CV=22.5% ）和 Ni（21.9%）分布 Cd 为主要污染因素，其次为Hg、Pb、Zn（綦巍，2013）。 Cd、Zn 具有相似污染来源，受矿山开采、工业排放、农业投 浑太水系南小河底泥中 Cd 达背景值39.05 倍，主控因子为工业废水和城市 生活 d、有机肥中的 Cu 和Zn 是重要输入途径。交通排放：Pb、Zn 常与交通排放有关，公路两侧含量较高。

4.4 与国内其他主要流域的对比

与长江流域对比：长江流域典型冲积平原（如洞庭湖、鄱阳湖周边）Cd 污染问题突出，常大于 0.3mg/kg。本研究区 Cd 均值 0.22mg/kg，整体低于长江流域污染水平， 但部分样品（ (0.30mg/kg) ）已与长江流域轻度污染区相当。与黄河流域对比：黄河流域土壤重金属含量总体较低，但局部工矿区和灌区存在 Cd、Pb 污染。本研究区Cr 含量（ 104.16mg/kg ）略高于黄河流域平均水平（约 70-80mg/kg），可能与辽河流域基性岩母质有关。

5、生态风险与管控策略

5.1 生态风险特征分析

基于潜在生态风险指数法的评估结果显示，研究区域土壤重金属的综合潜在生态风险指数介于 65 至 112之间，平均值为 91。根据风险分级标准，该区域整体处于低生态风险等级，表明当前土壤环境对生态系统造成的综合危害相对较小。

尽管整体风险可控，但镉（Cd）作为单一因子的潜在生态风险系数表现出显著的局部风险特征。在样品20、28 等特定采样点位，镉的 Er 值高达 85 至 90，已逼近中等生态危害的临界阈值。空间分布特征分析表明，生态风险高值区与镉含量高值区呈现高度重合的态势，且主要呈点状或斑块状分布，这暗示了局部区域可能存在特定的外源输入或累积过程，需引起高度警惕。

5.2 分级分区管控策略建议

为实现土壤资源的可持续利用与精准管理，建议依据风险评估结果实施“防、控、治”相结合的分级分区管控策略：

优先保护类区域（安全级，占比 75.9% ）： 该类区域土壤环境质量优良，管理策略应以“防”为主。核心任务是严格执行环境准入制度，加强源头防控，防止新增工业或农业污染输入，切实保护好现有的清洁土壤资源。

安全利用类区域（警戒级，占比24.1%）： 该类区域主要涉及镉含量接近临界值的样点，管理策略应以“控”为主。建议采取农艺调控措施，如调节土壤 pH 值、优化水分管理等，以降低重金属的生物有效性。同时，应加密监测频次，推广种植低镉积累的作物品种，并严格控制含镉磷肥等农用化学品的施用。

严格管控类区域（超标样点）： 针对个别风险较高的点位，管理策略应以“治”为主。建议依法划定特定农产品禁止生产区，实施严格的管控措施，并视情况开展土壤修复工程，阻断污染扩散途径。

5.3 重点元素优先控制措施

综合各项评价结果，镉（Cd）被确定为该区域土壤环境中首要的优先控制对象。针对镉污染的防控，建议采取以下综合措施：

源头溯源与清单建立：开展全面的污染源排查，建立详细的镉污染源清单，明确工业排放、农业投入品等主要输入途径。

品种筛选与种植结构调整：在警戒级区域大力推广低镉积累的作物品种；对于风险较高的区域，建议调整种植结构，改种非食用性经济作物（如花卉、苗木等），切断镉通过食物链进入人体的途径。

长期监测与机理研究： 建设长期的土壤环境质量监测网络，重点关注土壤 pH 值、有机质含量等关键理化因子对镉形态转化及生物有效性的影响，为动态调整管控策略提供科学依据。

6、结论

辽河流域农田土壤重金属总体清洁，75.9% 为安全级，24.1% 为警戒级，无实际污染样点。

镉（Cd）是首要关注污染物，Pi 平均值 0.74，对生态风险贡献率 72%-85%，呈点状富集特征。多指标综合评价体系能全面刻画污染特征，建议根据评价目的选择合适方法组合。分级分区精准管控、优先控制镉污染、建设长期监测网络是区域土壤环境保护的有效策略。

参考文献：

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[5] 生态环境部 . 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准 :GB 15618-2018[S]. 北京 : 中国环境科学出版社 ,2018.

基金项目：大学生国家级创新训练项目（202511437022）。