李苗，王敏

（江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221018）

世界人口增长及高强度工业活动催生大量的生活垃圾和工业废物。目前，垃圾处理广泛采用填埋法，然而垃圾填埋场的渗滤液对土壤安全存在潜在威胁。渗滤液通常会泄漏到地表水、地下水和土壤等环境中，对植物和动物造成不利影响[1-3]。垃圾填埋场是环境中重金属污染的主要来源之一。

垃圾填埋场土壤重金属污染是全球关注的问题[4-6]。垃圾填埋场内及附近土壤中的铅、汞和镉等金属可被植物和其他生物吸收而产生副作用。垃圾填埋场的部分垃圾含有重金属，随着腐蚀和燃烧，这些重金属可能最终进入底层土壤，随后被淋溶到附近的水体中，从而危害植物和动物的健康[7-8]。垃圾填埋场重金属会显著影响土壤的理化性质，并改变土壤的养分平衡，最终影响生物多样性[9-10]。因此，必须对垃圾填埋场土壤进行风险评估，确定重金属含量[11-12]。本文以徐州市雁群垃圾填埋场为研究对象，分析垃圾填埋场内及周围土壤的重金属污染程度，明确其对土壤理化性质的影响。研究结果可为环境保护决策提供参考。

1 研究方法

1.1 研究地点

徐州市地处江苏省北端，属于温带季风气候区。夏热多雨，冬寒干燥，降雨多集中在夏季，往往形成春旱、夏涝、秋旱，有时旱涝急转。年平均气温为14.3 ℃；年平均降水量为866.7 mm，集中在每年的6—8月，年最大降水量为1 213.4 mm，最大日降水量为216.7 mm；年平均蒸发量约为1 787 mm。徐州市全年盛行东风，风向以正东为主，其次为东偏北、东偏南，其他方向均较少。

1.2 土样采集

徐州市雁群垃圾填埋场地下径流流向为自东向西，在垃圾填埋场中心、正东方向20 m 处和正西方向20 m 处采集土样。3 个采样点分别简称为填埋场、正方向（正西方向为地下径流正方向）、反方向（正东方向为地下径流反方向）。使用土壤螺旋钻，在每个区域距地表0～30 cm 处采集土壤样品。每个区域采集5 个土壤样品，采集的土壤样品集中在一起混合，待土样充分混合后，分样装入塑料袋进行实验室分析。同时，进行容重、通气孔隙度的测定。为对比分析垃圾填埋场对土壤的影响，采用相同采样方法，在距离该场地1 km 处（对照点）采集土壤对比样。

1.3 实验室分析

土壤样品前处理参照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166—2004）。在进行理化分析之前，从研究地点采集的土壤样品都经过风干、粉碎和筛网筛分。其中，过2 mm 筛的样品用于土壤质地、酸碱度与电导率测定，过100 目筛的样品用于土壤有机质、全氮和全磷测定，过200 目筛的样品用于土壤重金属测定。

pH 测定采用电位法，土壤全氮测定采用半微量凯氏法。土壤全磷测定采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法。土壤有机碳含量测定采用重铬酸钾氧化-分光光度法。土壤样品中砷（As）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）的测定采用波长色散X 射线荧光光谱法，镉（Cd）的测定采用石墨炉原子吸收光谱仪。容重和通气孔隙度测定采用环刀法，质地测定采用虹吸法。

1.4 重金属检测

在垃圾填埋场各采样点土壤重金属污染评价中，采用地质累积指数评估其土壤重金属含量相对于正常土壤的水平[9]。

式中：Igeo为地质累积指数；Cn为待测土壤样品中重金属n的含量；Bn为重金属n的含量参考值；1.5为修正系数。

土壤重金属地质累积指数采用的分类方法[10]为：Igeo＜0，表示土壤未污染（0 级）；0 ≤Igeo＜1，表示土壤未受污染至中度污染（1 级）；1 ≤Igeo＜2，表示土壤中度污染（2 级）；2 ≤Igeo＜3，表示土壤中度至重度污染（3 级）；3 ≤Igeo＜4，表示土壤严重污染（4 级）；4 ≤Igeo＜5，表示土壤严重至极度污染（5 级）；Igeo＞5，表示土壤极度污染（6 级）。

2 结果与讨论

2.1 化学性质

该垃圾填埋场不同采样点土壤的化学分析结果如表1所示。各采样点土壤样品的pH介于7.67～8.19，填埋场的pH 最高（8.19），其次是正方向（7.84），而反方向（7.67）最低，这表明填埋场的土壤呈偏碱性。研究表明，作物生长需要大量的氮（N）、磷（P）和钾（K）[13-14]。经分析，全磷含量与土壤pH 变化趋势类似，填埋场全磷含量最大，为0.102%，其次是正方向（0.057%），而反方向全磷含量最小，为0.043%。不同采样点土壤样品的全氮含量存在显著差异，填埋场为0.45%，正方向和反方向分别为0.19%和0.16%。不同采样点土壤速效钾含量有显著差异，填埋场为248.0 mg/kg，正方向为108.0 mg/kg，反方向为93.6 mg/kg，填埋场速效钾含量为对照点的2.97 倍。各采样点土壤有机碳（OC）含量介于2.36%～6.10%，差异显著，其中填埋场最高（6.10%），为对照点的4.42倍。各采样点土壤的电导率（EC）差异显著，介于0.131～0.197 mS/cm，其中填埋场电导率最高。这说明该垃圾填埋场不存在盐害现象，但是养分比较缺乏。

表1 不同采样点土壤的化学性质

2.2 物理性质

该垃圾填埋场不同采样点土壤的物理分析结果如表2 所示，各采样点的土壤质地均为粉质黏土。不同采样点土壤容重存在显著差异，填埋场为1.31 mg/m3，反方向为1.52 mg/m3，正方向为1.55 mg/m3。3 个采样点的孔隙度介于2.17%～2.45%。经分析，城市垃圾分解会产生有机质，使得土壤中有机磷含量不断增加，可能导致填埋场土壤容重显著降低与孔隙度增加[12]。

表2 不同采样点土壤的物理性质

2.3 重金属含量分析

垃圾填埋场的垃圾组成和微生物分解率对土壤中重金属含量有显著影响。经测定，该垃圾填埋场不同采样点的土壤重金属含量如表3 所示。不同采样点土壤重金属含量的排序均为Zn ＞Cu ＞Pb ＞As ＞Cd。从土壤中5 种重金属含量来看，各采样点都明显高于对照点，分别为对照点的24.70 倍、19.12 倍、13.97 倍、12.04 倍和10.48 倍。这表明垃圾填埋场土壤受到垃圾渗滤液中重金属的严重污染。徐州市于2021 年启动垃圾分类，之前未对垃圾进行分类处理，而有害垃圾可能含有Zn、Cu、Pb、As、Cd 等重金属。这些重金属在土壤里发生物理、化学、生物作用，导致土壤重金属累积，从而造成严重的重金属污染[15]。

表3 不同采样点土壤的重金属含量

2.4 地质累积指数

经计算，该垃圾填埋场不同采样点土壤中重金属的地质累积指数结果如表4 所示。结果表明，该垃圾填埋场土壤中不同重金属（As、Pb、Cd、Cu 和Zn）的地质累积指数介于1.12～4.04，这说明土壤受到中度到严重的重金属污染。地质累积指数的分级显示，填埋场的重金属污染程度最高，其次是正方向，而反方向的污染程度最低。

表4 不同采样点土壤中重金属的地质累积指数及分级

2.5 多变量相关性分析

研究土壤理化性质与重金属含量的协同作用，可揭示它们在土壤中的活动规律。该垃圾填埋场土壤理化性质与重金属含量的相关性分析结果如表5 所示。土壤中As 与Pb、Cu、Zn 含量显著正相关（概率P＜0.05），皮尔逊相关系数r接近1，表明四者来源可能相同。Cd 与Cu、Zn 含量密切相关（P＜0.05），r均为0.998，表明三者来源可能相同。表5 结果表明，土壤理化指标与pH、P、EC 不存在较强的相关性（P＞0.05）。土壤中N 与K、OC 呈强正相关（r=1，P＜0.05），表明土壤中OC 含量增加显著提高了N和K 的含量。

3 结论

本文以徐州市雁群垃圾填埋场为例，在不同采样点采集土壤样品进行理化分析。从不同采样点来看，填埋场土壤的营养成分含量最高，其次是正方向，反方向最低。各采样点土壤样品的pH 介于7.67～8.19，最适宜微生物活动，吸收营养成分。该垃圾填埋场土壤中，氮、磷、钾含量较高，可能与处理较多的生活垃圾有关。填埋场有机碳含量高，对土壤容重和孔隙度有显著影响。填埋场区域土壤中存在As、Pb、Cd、Cu 和Zn 等重金属。重金属含量排序为Zn ＞Cu ＞Pb＞As ＞Cd，不同采样点中，填埋场重金属含量最高。总体来看，Zn 含量最高（1 860 mg/kg），而其余重金属（As、Pb、Cd 和Cu）则不大于401 mg/kg。研究表明，反方向和正方向的土壤重金属地质累积指数均为2级，土壤处于中度污染。重金属可能被作物吸收，因而该垃圾填埋场周围不适合开展农业活动。环境监测单位有必要对垃圾填埋场区域进行定期监测，以减少不断增加的污染物（重金属）可能造成的环境风险。