秦坤坤
（北京市矿产地质研究所，北京 101500）
土壤是生态系统的基本要素，也是人类赖以生存的基础物质条件之一，土壤与大气、水域和生物环境之间不断进行着物质和能量的交换，土壤环境的恶化与污染会通过“土壤—植物（水体）—人体”的路径，间接对人体健康造成潜在危害。近年来国家非常重视重金属引起的土壤污染环境问题，开展了多项研究工作（曾建兵等，2011；
孙小华，2021；
郝彪等，2019；
胡昱欣等，2021）。另外，城市绿地土壤肥力的高低决定了城市植被生态服务功能作用（刘占锋等，2006；
李志国等，2013），城市绿地生态功能的发挥，关键在于土壤，城市的居住适宜性、人类的生活品质和生存环境质量都与城市土壤所行使的生态功能密切相关（贾三满等，2020）。土壤pH、有机质、氮磷钾、土壤密度和有效态等含量的多少决定了土壤肥力的高低，其含量及空间分布也直接影响着植被的生产力和分布特征（纪浩等，2012；
张丽娜等，2013；
Li Jing et al.，2014）。为了掌握北京市城镇道路绿地土壤环境质量状况，本研究以通州区和五环路以内的主干路、次干路、支路附属绿地为调查对象，分析其土壤的物理性质、养分特征和污染物含量，并进行科学合理的评价，以期为相关部门进行土壤综合治理和植被养护提供参考依据。
调查范围为北京市建成区（五环内）以及通州区的环路和市区道路以及主要高速公路周边道路绿地。研究区域所在的平原地区主要由永定河、潮白河、北运河、大清河、蓟运河水系洪冲积作用而成。在大地构造上，处于阴山纬向构造体系，祁连山、吕梁山、贺兰山山字型构造体系和新华夏构造体系的交接部位。地质构造复杂，地貌形态对比鲜明。北京属暖温带半湿润大陆性季风气候，具有四季分明的特点。平原地区年平均气温为11.5℃，无霜期为180～200 d。受地形和大陆季风的影响，北京市形成降水量的时空分布不均，降水量年际变化大，按照统计数据显示，在2021年北京全市平均降水量为627.4 mm，分别较常年同期（373 mm）和近10年同期（395.4 mm）偏多7成和6成，为近20年最多。受地带性和垂直带性因素的影响，土壤从山地到平原的分布，有一定的规律性，同时又受地貌和水热条件的影响。从山地到平原，土壤分为山地草甸土、山地棕壤、褐土、潮土、沼泽土、水稻土和风沙土等，研究区域土壤类型主要为潮土。
2.1 土壤调查点位布设
北京市城市道路绿地土壤环境质量调查点位布设，遵循全面性原则、可行性原则、经济性原则、连续性原则、相对一致性原则，调查点位分高速路、环路、主干道、次干道4级道路布设，点位空间分布具有代表性、均一性，点位间隔超过1 km。分别选择主干路、次干路、支路的典型路段进行土壤环境质量调查。本着经济节约又有代表性的原则，结合道路横断面形式合理点位布设，调查点位总计420个（图1）。
图1 调查点位分布图Fig.1 Distribution map of investigation points
2.2 样品采集
制定相应的采样计划，采集现场挖掘采坑深度为60 cm，采坑大小为60 cm×30 cm。每个土壤调查点的土壤样品按表层（0～＞20 cm）、中层（20～＞40 cm）、下层（40～＞60 cm）3层采集，每个层次5点混合采样，四分法留存样品，共采集了1260个土样。
有机样品单独采样。在中心点的表层取样，用250 mL棕色广口瓶装样，装满玻璃瓶，不留顶上空间，盖紧瓶盖，瓶外贴口取纸，用碳素笔书写样品信息，样品采集后应及时放入样品冷藏箱，4℃以下避光保存。
将采回的土样摊凉在干净的塑料纸上，在室内风干，注意不要暴晒，不要放在阳光直射的地方，在半干时，用手将大土块掰碎，捡去石子和碎草，晾干后，过20目筛，样品量不少于1.1 kg。20目样品分别放入500 g塑料瓶1瓶；
300 g样品2份，分别放入2个牛皮纸袋中，附上标签，送交化验室检测。
2.3 样品分析测试
样品采集完成后，依次进行样品流转、样品加工和实验室分析测试，土壤样品分析测试指标包括常见的影响土壤肥力的各项理化指标、8种重金属和苯并［a］芘。其中，pH值采用电位法（HJ 962-2018）测定，阳离子交换量采用分光光度法（HJ 889-2017）测定，质地采用密度计法（GB/T 50123-1999）测定，有机质采用重铬酸钾-硫酸溶液氧化法（NY/T 1121.6-2006）测定，水解性氮采用碱解-扩散法（LY/T 1228-2015）测定，有效磷采用盐酸-硫酸浸提-钼锑抗比色法（LY/T 1232-2015）测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法（LY/T 1234-2015）测定，汞和砷采用原子荧光法（GB/T 22105-2008）测定，镉、铅、铬、铜、镍和锌采用波长色散X射线荧光光谱法（HJ 780-2015）测定，苯并［a］芘采用气相色谱-质谱法（HJ 805-2016）测定。测试结果均由具有CMA资质认定的检测实验室出具。
2.4 土壤质量评价方法
土壤质量评价包括土壤肥力评价和土壤污染物评价。
2.4.1 土壤肥力评价方法
绿化种植土壤应具备常规土壤的外观，有一定疏松度、无明显可视杂物、常规土色、无明显异味。依据“北京市土壤养分分等定级标准”对土壤肥力进行综合分级评价，并根据北京市土壤养分特点和各养分指标在土壤肥力构成中的贡献，确定土壤养分各参评指标权重值（表1）。
表1 北京市土壤养分指标权重Tab.1 Weight of soil nutrient index in Beijing
按照以下公式计算每个评价地块的土壤综合肥力指数。
式中，I为地块土壤综合肥力指数，Fi为第i个指标评分值，Wi为第i个指标的权重。
根据北京市土壤养分分等定级标准（表2）将土壤养分划分为极高、高、中、低和极低5个等级。
表2 土壤养分等级划分Tab.2 Classification of soil nutrients
2.4.2 土壤污染物评价方法
依据GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第二类用地确定城镇道路绿地适用的土壤污染物评估标准（表3）。
表3 土壤污染物评估标准Tab.3 Soil pollutant assessment standard
采用达标评价和污染指数评价相结合的方法评价城镇道路绿地土壤环境质量。
1）达标评价
达标评价即土壤各污染物监测项目浓度值应低于该类别标准规定的风险筛选值，否则需要依据检出浓度值来具体评价城镇道路绿地土壤环境状况的等级。当污染物含量低于风险筛选值属于优先保护类，超过风险筛选值且低于风险管制值属于安全利用类，超过风险管制值属于严格管控类。然后，按照从严从紧、就高不就低的原则，进行土壤污染风险等级综合评价。即当某一点位某个土壤污染物风险等级为安全利用类（或严格管控类），其他污染物风险等级为优先保护类时，其综合风险等级为安全利用类（或严格管控类）。
2）污染指数评价
土壤污染指数评价分为单项污染指数法和综合污染指数法。土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，当区域内土壤环境质量作为一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时，除用单项污染指数外，采用综合污染指数。计算公式：
根据Pip的大小，园林绿化用地土壤环境质量评估划分为5级（表4）。
表4 土壤环境质量评估分级Tab.4 Soil environmental quality assessment and classification
根据P综的大小，将土壤综合污染指数划分为5级（表5）。
表5 土壤综合污染指数分级Tab.5 Classification of soil comprehensive pollution index
3.1 土壤物理性质
土壤物理性质是直接影响植物生长的重要因素，也是表征土壤肥力状况的重要指标。土壤物理性质的不同会导致土壤中水、气、热的差异，从而影响到土壤中矿质养分的供应情况，最终影响植物的生长发育（李潮海等，2002）。从420个调查点位、1 260个土壤样品分析来看（表6），粉粒占比最大，其中0.075～＞0.02 mm粉粒平均占比44.1%，0.02～0.002 mm粉粒平均占比20.3%，合计粉粒占比达64.4%；
砂粒平均占比31.2%，黏粒平均占比4.4%，土壤含砂率较高。从变异系数来看，砂粒和黏粒受外界影响较大。
表6 土壤粒径组成Tab.6 Soil particle size composition
3.2 土壤肥力评价
土壤阳离子交换量是土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，其含量大小基本上代表了土壤保肥性的高低。水解性氮能反映出短期内土壤的氮素供应情况和氮素释放效率；
有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的总称，它反映了土壤中植物可利用磷的多少；
钾能促进植株茎秆健壮，改善果实品质，增强植株抗寒能力，提高果实糖分和维生素C的含量，所以钾对植物生长也起着十分重要的作用，植物所能利用的钾是速效钾，其含量是表征土壤钾素供应状况的重要指标之一（黄晓曦等，2019）；
土壤有机质是土壤养分的主要来源，它能促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改变土壤孔隙度，提高土壤蓄水能力，增加土壤的保肥能力和缓冲性能，改善土壤的物理性质，其中腐殖质还具有生理活性和络合作用，能促进作物生长发育和消除土壤污染（张效境等，2018）；
土壤酸碱度也是直接影响土壤养分有效性的重要因素之一。
本次调查土壤阳离子交换量平均值达到评估标准，大于10 cmol·kg-1，保肥性满足要求。有机质、水解性氮和有效磷含量总体均偏低，而速效钾含量普遍偏高，详见土壤各项肥力指标的统计结果（表7）。
表7 土壤肥力指标统计结果Tab.7 Statistical results of soil fertility index
通过分析土壤综合肥力指数评价结果（表8）可知，有机质、有效磷和水解性氮含量明显偏低是造成土壤肥力综合指数较低的主要原因，即使表层土的综合肥力指数也只有49.2，中层土和下层土只有45.2、41.7，总体而言本次调查道路附属绿地土壤肥力处于低级水平。
表8 土壤综合肥力指数评价结果Tab.8 Evaluation results of soil comprehensive fertility index
3.3 土壤污染评价
分析420个调查点位表层土壤样品污染物含量统计结果（表9）可知，土壤重金属含量均不超标，随机抽取的27个调查点位土壤中有机污染物多环芳烃（苯并［a］芘）测定结果也均小于风险标准值，通过达标评价评定所调查地块土壤均属于优先保护类。通过污染指数评价得出，土壤单项污染指数均≤1.0，污染评估为无污染；
综合污染指数均≤0.7，污染等级为清洁（安全）。
表9 土壤污染物含量综合统计表Tab.9 Comprehensive analysis of soil pollutant content
3.4 讨论
本次研究选取土壤肥力指标、重金属和有机污染物为评价指标，摸清了420个调查点位土壤质量状况，结果表明所调查土壤8种重金属和苯并［a］芘含量很低，基本处于无风险水平。土壤综合肥力总体处于低级水平，主要是因为土壤有机质含量和有效磷含量过低，其次是水解性氮。
土壤中8种重金属和苯并［a］芘含量不超标，故不需要采取特别措施，只需要在以后的管护过程中合理控制施用化肥或农药等，以防外源输入累计。对于土壤有机质、有效磷和水解性氮含量低导致总体肥力偏低，建议加强措施，培肥地力，改良土壤，如枯枝落叶还田、增施有机肥和种植绿肥等措施改良土壤（秦坤坤等，2021）。
通过对通州区和五环路及以内的主干路、次干路、支路附属绿地420个调查点位土壤样品的采集、分析和土壤物理性质、养分特征和污染物含量研究得出，该区域土壤镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍和锌8种重金属元素和苯并［a］芘均不超标。土壤有机质、有效磷和水解性氮含量较低，土壤综合肥力整体处于低级水平。建议采取相应措施降低土壤重金属含量，并相应提高土壤肥力。
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