晉城市部分礦區(qū)蔬菜地土壤重金屬含量調(diào)查與評價(jià)

戚新革，王曰鑫，秦慧娟

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，山西 太谷030801）

（編輯：武英耀）

晉城市位于山西省東南部，是我國重要的煤炭工業(yè)基地。市區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，蘊(yùn)藏著煤、煤層氣、錳鐵礦、鋁土礦、銅、鋅、金等數(shù)十種礦產(chǎn)資源，特別是煤、鐵的儲(chǔ)量十分可觀，有“煤鐵之鄉(xiāng)”之美稱。而隨著生活水平的提高，食品安全已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注，煤炭開采地區(qū)人口密度大，污染源較多，食品安全也逐漸進(jìn)入人們關(guān)注的話題。導(dǎo)致蔬菜中重金屬和其他污染物含量超標(biāo)的主要原因是其種植環(huán)境或產(chǎn)地環(huán)境的污染。我國大部分地區(qū)開展了對土壤中重金屬的研究，如對城市、郊區(qū)蔬菜基地、優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)區(qū)及農(nóng)業(yè)土壤等進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果；中國北京、南昌、珠三角地區(qū)等都較系統(tǒng)的對蔬菜地重金屬做過一系列詳細(xì)的研究，基本摸清了蔬菜地重金屬污染現(xiàn)狀［1～3］。除了成土母質(zhì)的差異影響外，人類活動(dòng)（工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等）也是影響土壤重金屬元素含量的主要因素。近年來，晉城市煤炭的大量開采，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、生活環(huán)境造成很大的影響。煤粉塵對蔬菜的影響也備受關(guān)注，尤其是在礦區(qū)附近，針對煤粉塵污染對綠色蔬菜生產(chǎn)的影響研究也逐漸多起來。本文旨在探究晉城市煤礦區(qū)附近蔬菜生產(chǎn)基地土壤重金屬的含量和污染狀況，為發(fā)展綠色蔬菜生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 樣品采集與處理

為滿足所取樣品的代表性、合理性，選擇晉城市不同縣區(qū)的3個(gè)煤礦（高平市長平礦、晉城市城區(qū)鳳凰礦、沁水縣寺河礦）附近的蔬菜基地作為研究對象，在各基地布點(diǎn)采樣，共采集土壤分析樣品15個(gè)。采樣方法：每個(gè)樣品按農(nóng)田面積大小，采用梅花形多點(diǎn)采樣方式，設(shè)置5個(gè)采集點(diǎn)，耕層取樣深度為0～15 c m 亞耕層取樣深度為15～30 c m在各采樣點(diǎn)，不同耕層樣點(diǎn)分別取等量土壤200 g左右，混合后即為該點(diǎn)的土樣約2 kg。用四分法減至1 kg，用塑料袋包裝送回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干后，用木棒壓碎，過孔徑為0．149 mm的篩待測。

1．2 土壤重金屬含量測定

檢測土樣中的 As（砷）、Cd（鎘）、Cr（鉻）、Cu（銅）、Hg（汞）、Pb（鉛）6種重金屬含量。檢測方法按文獻(xiàn)［4］進(jìn)行。

1．3 p H值的測定

測定采用電位測定法（PHS－2C型p H）［5］。

1．4 評價(jià)方法與模式

通過計(jì)算單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)［1～3］，對土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評價(jià)。其計(jì)算公式：

式中Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為污染物實(shí)測值，Si為污染物的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 。

式中P綜為綜合污染指數(shù)，Pmax為單項(xiàng)污染指數(shù)中最大值，Pave為單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同蔬菜基地土壤重金屬含量的差異

土樣中不同耕層的重金屬實(shí)際檢測濃度如表1和表2。

表1 礦區(qū)附近蔬菜基地耕層（0～15 c m）土壤重金屬含量測定結(jié)果／mg·kg－1Table 1 The vegetable topsoil（0 ～ 15 c m）of soil heavy metal assay results near the mine／mg·kg－1

表2 礦區(qū)附近蔬菜基地亞耕層（15～30 c m）土壤重金屬含量測定結(jié)果／mg·kg－1Table 2 The vegetable base in subsoil（15 ～ 30 c m）of soil heavy metal assay results near the mine／mg·kg－1

三個(gè)蔬菜基地耕層（0～15 c m 土壤樣品中，Cu含量變化較大，范圍6．63～21．25 mg·kg－1，平均值為12．67 mg·kg－1，變異系數(shù)為60．25；Hg含量范圍為0．025～0．050 mg·kg－1，平均值為0．038 mg·kg－1，變異系數(shù)為32．97；As含量范圍為10．85～16．15 mg·kg－1，平均值為14．25 mg·kg－1，變異系數(shù)為20．71；Cd、Cr、Pb、Zn、Ni的變幅較小，平均值分別為0．107、53．63、30．92、54．42、39．88 mg·kg－1，變異系數(shù)分別為14．32、15．35、17．08、9．21、11．45（表1）。

2．2 耕層（0～15 c m）與亞耕層（15～30 c m）土壤重金屬含量比較

三個(gè)蔬菜基地亞耕層土壤樣品中，Cd、Cr、Pb、As Hg Cu Zn Ni平均含量分別為0．118 58．92、16．94、0．042、28．79、21．38、56．38、41．84 mg·kg－1。其中Cu增幅較大，約為69%；Pb平均含量明顯低于耕層，減幅為6．8%，而其他元素含量均高于耕層（表2）。

2．3 土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

2．3．1 評價(jià)參數(shù)與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評價(jià)參數(shù)為p H及汞、鎘、鉛、砷、鉻、銅7項(xiàng)，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》，評價(jià)限值見表3。

2．3．2 評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)

土壤中各項(xiàng)污染物的分級標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表3 土壤中各項(xiàng)污染物的濃度限值／mg·kg－1Table 3 Soil of the various pollutants concentration li mits／mg·kg－1

表4 土壤中各項(xiàng)污染物的分級標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Of t he pollutants classification standard in soil

2．3．3 土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

從表5中可以看出，晉城市蔬菜基地土壤中各重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，未超標(biāo)。由各項(xiàng)污染指數(shù)的均值來看，晉城市蔬菜產(chǎn)地污染物由高到低依次為As＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu＞ Hg。從綜合污染指數(shù)來看，各采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)均小于0．7，為安全級，晉城市各采樣點(diǎn)土壤重金屬的綜合污染指數(shù)順序?yàn)殚L平礦＞寺河礦＞鳳凰礦。

表 土壤污染指數(shù)及分級結(jié)果Table 5 Soil pollution index and grading results

3 小結(jié)與討論

晉城市煤礦區(qū)附近蔬菜基地耕層與亞耕層土壤重金屬含量有一定的差別。除Pb外，耕層土壤中As、Cr、Cd、Cu、Hg含量均低于亞耕層含量。這說明耕層土壤的重金屬尚未威脅到亞耕層，今后要防止土壤的進(jìn)一步污染。

晉城市煤礦區(qū)附近蔬菜基地重金屬污染總體較輕，未檢測出有明顯污染和嚴(yán)重污染的樣品。長平礦、鳳凰礦和寺河礦附近的重金屬元素的單向污染指數(shù)均小于1，未超標(biāo)；且綜合污染指數(shù)均小于0．7，為安全級。因此，晉城煤礦區(qū)附近蔬菜基地測試區(qū)土壤中重金屬均符合《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》中確定的各項(xiàng)污染物濃度限值，具備開發(fā)綠色蔬菜基地的條件。蔬菜基地主要重金屬污染物為As和Pb，因此控制治理蔬菜基地土壤中的As和Pb污染是發(fā)展當(dāng)?shù)鼐G色蔬菜生產(chǎn)的重要工作之一。

［1］陳玉娟，溫琰茂，柴世偉．珠江三角洲農(nóng)業(yè)土壤重金屬含量特征研究［J］．環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（3）：76－87．

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［4］中國綠色食品發(fā)展中心．綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則［S］．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001：5－10．

［5］章家恩．生態(tài)學(xué)常用實(shí)驗(yàn)研究方法與技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：63－64．

［6］朱建方，王儀春，邱利江，等．湖州市蔬菜基地土壤重金屬污染狀況調(diào)查與評價(jià)［J］．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（1）：9－11．