隴南市中藥材基地土壤重金屬含量及評(píng)價(jià)

史久英，李曉蓉，胡 梅，許文艷，徐美蓉，焦 潔

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，甘肅 蘭州 730070）

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題，其中土壤重金屬污染尤為關(guān)注。土壤環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)受多種因素影響的開(kāi)放系統(tǒng)，人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤環(huán)境系統(tǒng)后，使土壤環(huán)境質(zhì)量發(fā)生變化，進(jìn)而影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，危害人類健康。重金屬污染是土壤污染的主要種類之一，它以累積的形式殘留在作物體內(nèi)，通過(guò)食物鏈最終進(jìn)入人體，使人體產(chǎn)生慢性中毒。中藥材是重金屬進(jìn)入人體的重要途徑之一，因此，研究中藥材基地土壤重金屬污染狀況，確定其污染水平，提出防治的有效措施，對(duì)保障人體健康具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 采樣

根據(jù)行政區(qū)劃、土壤和成土母質(zhì)、不同污染源三兼顧的原則，在隴南市宕昌縣、岷縣、武都區(qū)中藥材主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中藥材基地布點(diǎn)采樣，共采集土壤樣品32個(gè)。用不銹鋼土壤采樣器采集0～20 cm耕層土壤，每個(gè)樣品由10～15個(gè)點(diǎn)取土點(diǎn)混合，四分法舍至1 kg左右，用塑料袋包裝送至檢測(cè)地點(diǎn)，經(jīng)自然風(fēng)干后過(guò)60目篩處理，然后用塑料袋包裝待測(cè)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

Pb、Cd采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定，Cr采用原子吸收分光光度法測(cè)定，As、Hg采用原子熒光光度法測(cè)定。pH采用森林土壤pH測(cè)定法測(cè)定［1］。

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用單向污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)土壤重金屬污染況［2］。

1.3.1 單因子指數(shù)法 是目前國(guó)內(nèi)普遍采用的方法之一，其單因子評(píng)價(jià)模式公式為：

式①中，Pij為第j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)i污染物的單項(xiàng)污染指標(biāo)，Cij為第j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)i污染物的實(shí)測(cè)值，Si為i污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 綜合污染指數(shù)法 為突出污染較重的因子作用，全面反映污染物對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅（Nemerow）污染指數(shù)計(jì)算污染綜合指數(shù)。其計(jì)算公式為:

式②中P綜為第j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤質(zhì)量污染綜合指數(shù)；（Ci/Si）ave為污染物中污染指數(shù)平均值；（Ci/Si）max為污染物中污染指數(shù)最大值。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

選擇Hg、As、Pb、Cd、Cr等5種重金屬作為土壤污染評(píng)價(jià)因子，以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）（表1）一級(jí)土壤和甘肅省土壤環(huán)境背景值（Hg 0.020 mg/kg、 As 12.60 mg/kg、Pb 18.80 mg/kg、Cd 0.116 mg/kg、 Cr 70.20 mg/kg）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［1～4］，對(duì)土壤污染指數(shù)進(jìn)行單因子指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)，綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量水平

根據(jù)表3和表4所列結(jié)果，隴南市32個(gè)中藥材基地的土壤重金屬含量差異大，變異系數(shù)在18.80%～99.20%，其含量高低相差數(shù)倍至數(shù)十倍，說(shuō)明均存在不同程度的Hg、As、Pb、Cd、Cr重金屬污染，As、Hg、Pb、Cd、Cr檢出率均為100%。Hg含量范圍在0.004 3～0.150 0 mg/kg，平均為0.035 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣哈達(dá)鋪鄉(xiāng)。As含量范圍在8.180 0～18.670 0 mg/kg，平均為12.690 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣泰咯鄉(xiāng)。Pb含量范圍在13.800 0～27.200 0 mg/kg，平均為18.090 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣八力鄉(xiāng)。Cd含量范圍在 0.100 00～0.480 0 mg/kg，平均為0.200 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣好梯鄉(xiāng)。Cr含量范圍在 74.540 0～156.180 0 mg/kg，平均為106.680 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣車(chē)?yán)l(xiāng)。32個(gè)土樣的pH均大于7.5，均屬堿性土。

表3 隴南市32個(gè)中藥材基地土壤的5種同重金屬含量

表4 隴南市32個(gè)中藥材基地土壤5種重金屬含量

2.2 污染指數(shù)評(píng)價(jià)

2.2.1 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù) 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算32個(gè)土樣中Hg、As、Pb、Cd、Cr的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)（背景污染指數(shù)），單因子污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表5）表明，Hg的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.215～7.500，66%的樣品測(cè)定值超過(guò)土壤污染的背景值。As的單因子污染指數(shù)變化范圍0.649～1.482，50%的樣品測(cè)定值超過(guò)土壤污染的背景值。Pb的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.734～1.447，34%的樣品測(cè)定值超過(guò)土壤污染的背景值。Cd的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.862～4.138，97%的樣品測(cè)定值超過(guò)土壤污染的背景值。Cr的單因子污染指數(shù)變化范圍為1.602～2.225，100%的樣品測(cè)定值超過(guò)土壤污染的背景值。綜合污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表5）表明，32個(gè)樣品中有25個(gè)樣品屬于輕污染，占總樣品數(shù)的78%；4個(gè)樣品屬于中污染，占總樣品數(shù)的13%；3個(gè)樣品屬于重污染，占總樣品數(shù)的9%。

表5 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù)

2.2.2以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù) 以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算土壤樣品中各重金屬As、Hg、Pb、Cd、Cr的單項(xiàng)因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)（背景污染指數(shù)）。單項(xiàng)因子污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表6）表明，Hg的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.029～1.000，As的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.545～1.245，Pb的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.314～0.777，Cd的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.500～2.400，Cr的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.828～1.735，32個(gè)土樣的 As、Hg、Pb、Cd、Cr達(dá)標(biāo)率均為100%。69個(gè)土樣的單因子污染指數(shù)在安全范圍內(nèi)，屬于清潔（Pij≤0.7）；47個(gè)土樣（0.7＜Pij≤1.0）屬于在警戒線內(nèi)尚清潔；42個(gè)土樣（1.0＜Pij≤2.0）屬于輕污染；2個(gè)土樣屬于中污染（2.0＜Pij≤3.0）。說(shuō)明As和Cd污染嚴(yán)重，這2種有害重金屬元素的單因子污染指數(shù)是Hg、Pb、Cr的幾倍甚至幾十倍，即隴南市的As和Cd污染較嚴(yán)重；而Hg的污染指數(shù)最小，污染不嚴(yán)重。綜合污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表6）表明，14個(gè)土壤樣品屬于在警戒線內(nèi)尚清潔（P綜≤0.7），占44%；18個(gè)土壤樣品屬于輕污染（1.0＜P綜≤2），占56%。32個(gè)土壤樣品均在無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品基地環(huán)境的限量指標(biāo)內(nèi)，符合無(wú)公害生產(chǎn)基地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，按國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，隴南市的武都區(qū)、宕昌縣、岷縣3縣（區(qū)）的土壤重金屬污染并不嚴(yán)重，可作為中藥材基地，正常種植中藥材。

表6 以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的土壤污染指數(shù)

2.2.3 2種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果比對(duì) 此次評(píng)價(jià)分別采用了國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，計(jì)算了單因子污染和綜合污染指數(shù)，采用2種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)得出的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，表明隴南市的武都區(qū)、宕昌縣、岷縣3縣（區(qū)）20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤的As、Hg、Pb、Cd、Cr均有不同程度的污染。以甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)甘肅省土壤環(huán)境背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，有25個(gè)土樣有輕度污染，4個(gè)土樣屬于中污染，3個(gè)土樣（次）屬于重污染，分別為宕昌縣哈達(dá)鋪鄉(xiāng)、韓院鄉(xiāng)和好梯鄉(xiāng)。以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，有14個(gè)土樣屬于警戒線內(nèi)尚清潔，有18個(gè)土樣屬輕度污染。如以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，則32個(gè)土樣的綜合污染指數(shù)結(jié)果均在警戒線范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

對(duì)采自隴南市宕昌縣、岷縣、武都區(qū)中藥材產(chǎn)區(qū)的32個(gè)無(wú)公害中藥材基地土壤樣品，分別采用甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)甘肅省土壤環(huán)境背景值和國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)分析評(píng)價(jià)了土壤環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)果顯示，若以甘肅省土壤環(huán)境背景值為依據(jù)，則25個(gè)樣品屬于輕度污染，4個(gè)樣品屬于中度污染，3個(gè)樣品屬于重度污染；按照國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，14個(gè)樣品尚屬清潔，18個(gè)樣品屬于輕度污染。說(shuō)明隴南市中藥材基地土壤環(huán)境存在不同程度的重金屬污染，其中以宕昌縣韓院鄉(xiāng)和好梯鄉(xiāng)污染最為嚴(yán)重，武都區(qū)和岷縣的土壤重金屬污染現(xiàn)象并不嚴(yán)重。32個(gè)中藥材基地土壤的5種重金屬含量均在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，符合國(guó)家無(wú)公害中藥材基地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，適宜中藥材生產(chǎn)。

［1］ 王利軍.平?jīng)鍪胁颂锿寥乐亟饘僭乩鄯e現(xiàn)狀調(diào)查及評(píng)價(jià)［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（6）：30-32.

［2］ 劉瀟威，何 英，趙玉杰，等.農(nóng)產(chǎn)品中重金屬分險(xiǎn)評(píng)估的研究與發(fā)展［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（1）：15-18.

［3］ 邱黛玉，藺海明，劉學(xué)周.當(dāng)歸成藥期生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其早期抽薹規(guī)律研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2008（6）：15-18.

［4］ 國(guó)家藥典編委會(huì).中華人民共和國(guó)藥典（2005年版）一部［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.