揚(yáng)州市耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀與演變趨勢

申義珍，徐俊兵，馬麗麗　(江蘇省揚(yáng)州市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇揚(yáng)州 225002)

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揚(yáng)州市耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀與演變趨勢

申義珍，徐俊兵，馬麗麗(江蘇省揚(yáng)州市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇揚(yáng)州 225002)

摘要[目的]研究2012年揚(yáng)州市耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及2002年以來的變化趨勢。[方法]采集揚(yáng)州市耕地土壤樣品，分別測定總鎘、總砷、總鉻、總汞、總鉛含量，加權(quán)統(tǒng)計計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等，并與2002年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。[結(jié)果]2012年揚(yáng)州市不同重金屬元素污染指數(shù)從高到低依次為總鎘、總砷、總鉻、總汞、總鉛，不同重金屬元素污染超標(biāo)面積比例從高到低為總鎘、總汞、總砷、總鉛，總鉻全部合格。與2002年相比，土壤中總鎘、總鉛含量均顯著上升，總汞、總鉻含量上升未達(dá)顯著水平，總砷含量則顯著下降；總鎘、總汞、總砷、總鉛超標(biāo)面積比例均上升。[結(jié)論]重金屬污染特別是總鎘、總汞污染亟需引起高度重視。土壤總鎘、總汞、總鉛含量變異系數(shù)明顯增大，說明總鎘、總汞、總鉛有明顯的點(diǎn)源污染特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞土壤；重金屬；現(xiàn)狀；演變；揚(yáng)州市

近年來，重金屬污染是環(huán)境污染的主要問題之一，當(dāng)前環(huán)境中重金屬主要指汞、砷、鉛、鎘、鉻等生物毒性顯著的元素，學(xué)者對這幾種重金屬污染的研究較多。徐俊兵等[1]在2005年進(jìn)行了揚(yáng)州市土壤重金屬含量的調(diào)查；段文艷等[2]在2007年研究了揚(yáng)州市農(nóng)產(chǎn)品主要重金屬含量狀況；易強(qiáng)等[3]研究發(fā)現(xiàn)，揚(yáng)州市某工業(yè)用地存在重金屬污染潛在生態(tài)危害。為了全面掌握揚(yáng)州市耕地土壤的重金屬污染現(xiàn)狀與演變趨勢，筆者于2012年采集了揚(yáng)州市2 924個耕層土樣，測定了汞、砷、鉛、鎘、鉻5種重金屬含量，并與2002年的相關(guān)測定數(shù)據(jù)[1]進(jìn)行了比較，旨在為重金屬污染土壤的修復(fù)及農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集2012年在揚(yáng)州市采集土壤耕層樣品，一般農(nóng)田每100 hm2采1個土樣，疑似工業(yè)污染區(qū)及大中城市郊區(qū)每10 hm2采1個土樣，委托國土資源部南京礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心進(jìn)行檢測。

1.2項目測定土壤中總鉛、總鎘、總鉻的測定，采用硝酸-氫氟酸-硫酸全消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法(NJTC/DM07—CH14)；土壤中總汞、總砷的測定，采用硝酸-鹽酸混合試劑在沸水浴中加熱消解-原子熒光光度計法(GB/T 22105—2008)。

1.3數(shù)據(jù)分析對土壤重金屬含量測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算加權(quán)平均值、加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等，以土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995中的中性土2級土壤為標(biāo)準(zhǔn)，計算各重金屬平均單項污染指數(shù)，并與2002年的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

2結(jié)果與分析

2.1土壤總鎘含量由表1可知，2012年2 924個耕層土樣，總鎘含量為0.041～12.700 mg/kg，加權(quán)平均總鎘含量0.178 mg/kg，變異系數(shù)88.80%，平均污染指數(shù)0.59，其中，Ⅰ 級污染土壤面積占比77.40%，Ⅱ 級占比16.40%，Ⅲ 級占比6.01%，劣于Ⅲ級占比0.24%。與2002年相比，土壤鎘含量上升了0.058 mg/kg，統(tǒng)計學(xué)檢驗差異達(dá)極顯著水平(t=14.96，t0.01=2.58)，上升幅度達(dá)48.33%，導(dǎo)致Ⅰ 級污染土壤減少14.30個百分點(diǎn)，而Ⅲ級及劣于Ⅲ級污染土壤上升了4.65個百分點(diǎn)。2012與2002年結(jié)果相比，土壤鎘含量變異系數(shù)明顯增大，標(biāo)志著鎘具有明顯的點(diǎn)源污染特點(diǎn)。2.2土壤總汞含量由表2可知，2012年2 924個耕層土樣，總汞含量為0.004～2.000 mg/kg，加權(quán)平均總汞含量0.113 mg/kg，變異系數(shù)112.00%，平均污染指數(shù)0.23，其中，Ⅰ 級污染土壤面積占比85.60%，Ⅱ 級占比12.50%，Ⅲ級占比1.87%，劣于Ⅲ級占比0.05%。與2002年相比，土壤汞平均含量變化不大，增加2.73%，統(tǒng)計學(xué)檢驗差異不顯著(t=0.60)，變異系數(shù)明顯增大，說明汞具有明顯的點(diǎn)源污染特點(diǎn)。Ⅰ 級污染土壤面積增加了4.80個百分點(diǎn)，而Ⅲ級及劣于Ⅲ級污染土壤則上升了1.42個百分點(diǎn)。土壤汞含量變異系數(shù)增大，Ⅰ 級與Ⅲ級及劣于Ⅲ級土壤比例同時增加，標(biāo)志著汞含量呈現(xiàn)出2種變化趨勢，對于未受到點(diǎn)源污染影響的土壤，汞含量有下降趨勢，這可能與近年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的汞制劑明顯減少有關(guān)；對于受到點(diǎn)源污染影響的土壤，則汞含量有上升趨勢。

2.3土壤總砷含量由表3可知，2012年2 924個耕層土樣，總砷含量范圍0.400～81.200 mg/kg，加權(quán)平均總砷含量8.724 mg/kg，變異系數(shù)36.60%，平均污染指數(shù)0.35，其中，Ⅰ級污染土壤面積占比98.70%，Ⅱ 級占0.94%，Ⅲ級占0.25%，劣于Ⅲ級占0.08%。與2002年相比，土壤砷含量減少了1.036 mg/kg，統(tǒng)計學(xué)檢驗差異達(dá)極顯著水平(t=5.23)，減少幅度達(dá)10.59%，Ⅰ 級污染土壤面積增加7.30個百分點(diǎn)，而Ⅲ級及劣于Ⅲ級污染土壤則上升了0.33個百分點(diǎn)。由此可以看出，除了極少數(shù)受點(diǎn)源污染的土壤砷含量增加外，絕大多數(shù)土壤砷含量減少，這可能與近些年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的砷制劑大幅度減少直至完全消失有關(guān)。

2.4土壤總鉛含量由表4可知，2012年2 924個耕層土樣，總鉛含量范圍12.900～1 062.000 mg/kg，加權(quán)平均總鉛含量27.553 mg/kg，變異系數(shù)51.60%，污染指數(shù)0.09，其中，Ⅰ 級污染土壤面積占比92.50%，Ⅱ 級占比7.45%，劣于Ⅲ級占比0.02%。與2002年相比，土壤鉛含量上升了2.85 mg/kg，統(tǒng)計學(xué)差異達(dá)極顯著水平(t=6.24)，上升幅度為11.60%，土壤鉛含量變異系數(shù)也明顯增加，具有明顯的點(diǎn)源污染特點(diǎn)。

2.5土壤總鉻含量由表5可知，2012年2 924個耕層土樣，總鉻含量范圍 31.100～172.000 mg/kg，加權(quán)平均總鉻含量72.000 mg/kg，變異系數(shù)13.90%，污染指數(shù)0.24，其中，Ⅰ 級污染土壤面積占比96.53%，Ⅱ 級占比3.47%，無Ⅲ級及劣于Ⅲ級土壤。與2002年相比，土壤鉻含量上升了1.500 mg/kg，統(tǒng)計學(xué)檢驗差異未達(dá)顯著水平(t=2.13，t0.05=2.71)，上升幅度為2.13%，而土壤鉻含量變異系數(shù)減小。

2.6不同重金屬元素含量的相關(guān)性由表6可知，不同重金屬元素間存在著明顯的相關(guān)性(r0.01=0.081)，其中以鎘與鉛之間的相關(guān)性最大，其次是砷與鉻之間的相關(guān)性，說明鎘與鉛之間、砷與鉻之間存在著某種程度的污染同源性。

表6不同重金屬元素含量相關(guān)性

Table 6Correlatiion of the contents of different heavy metals

2.7土壤總體污染情況土壤污染既有單元素污染，又有多元素復(fù)合污染。2 924個土壤樣品檢測結(jié)果，土壤重金屬超標(biāo)面積比例為7.110%。其中，3種重金屬元素同時超標(biāo)的面積比例為0.008%，超標(biāo)重金屬為鉛、鎘、砷；2種重金屬元素同時超標(biāo)的面積比例為1.000%，主要為鎘、汞；其他超標(biāo)面積均為單個重金屬元素超標(biāo)。

3結(jié)論與討論

(1)2012與2002年相比，土壤中總鎘、總汞、總鉛、總鉻含量均上升，其中總鎘上升48.33%，總汞上升2.73%，總鉛上升11.55%，總鉻上升2.13%，上升幅度以總鎘最高，其次為總鉛，總鎘、總鉛含量上升達(dá)統(tǒng)計學(xué)極顯著水平，總汞、總鉻含量增加未達(dá)顯著水平；而總砷含量則明顯下降，下降幅度為10.59%，統(tǒng)計學(xué)檢驗達(dá)極顯著水平。

(2)以Ⅱ 級污染土壤為標(biāo)準(zhǔn)，2012年不同重金屬元素平均污染指數(shù)從高到低為總鎘(0.59)、總砷(0.35)、總鉻(0.24)、總汞(0.23)、總鉛(0.09)。而據(jù)揚(yáng)州市農(nóng)產(chǎn)品主要重金屬污染狀況研究[4]，農(nóng)產(chǎn)品中鎘、砷、鉻、汞、鉛的污染指數(shù)分別為0.19、0.97、0.43、0.24、0.63。土壤污染指數(shù)與農(nóng)產(chǎn)品污染指數(shù)間，鎘、鉛的差異較為明顯，鎘的土壤污染指數(shù)明顯高于農(nóng)產(chǎn)品污染指數(shù)，而鉛的土壤污染指數(shù)明顯低于農(nóng)產(chǎn)品污染指數(shù)。據(jù)王國慶等[4]研究，我國的GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中鎘的Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)值，比國際標(biāo)準(zhǔn)值更嚴(yán)格，這可能是造成鎘的土壤污染指數(shù)顯著高于農(nóng)產(chǎn)品污染指數(shù)的原因。

(3)以Ⅱ 級污染土壤為標(biāo)準(zhǔn)，2012年不同重金屬元素污染超標(biāo)面積比例從高到低為鎘(6.25%)、汞(1.92%)、砷(0.33%)、鉛(0.02%)，鉻全部合格，超標(biāo)面積比例以鎘最高，其次為汞，與2002年相比，鎘、汞、砷、鉛超標(biāo)面積比例均上升，重金屬污染特別是鎘、汞污染亟需引起高度重視。易強(qiáng)等[3]在揚(yáng)州市工業(yè)用地重金屬污染潛在生態(tài)危害分析研究中，也得到了相似結(jié)論。

(4)2012與2002年相比，土壤總鎘、總汞、總鉛含量變異系數(shù)明顯增大，說明鎘、汞、鉛有明顯的點(diǎn)源污染特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐俊兵，徐青，吳家躍.揚(yáng)州市土壤重金屬含量的調(diào)查[J].土壤與肥料，2005(3)：13-16.

[2] 段文艷，申義珍，魏林陽，等.揚(yáng)州市農(nóng)產(chǎn)品主要重金屬含量狀況研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2007，24(6)：110-112.

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[4] 王國慶，鄧紹坡，馮艷紅，等.國內(nèi)外重金屬土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值比較：鎘[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2015，31(6)：808-821.

Heavy Metal Pollution Situation and Changing Tendency in Farmland Soil of Yangzhou City

SHEN Yi-zhen, XU Jun-bing, MA Li-li

(Yangzhou Agricultural Environment Monitoring Station, Yangzhou,Jiangsu 225002)

Key wordsSoil; Heavy metal; Present situation; Changing tendency; Yangzhou City

Abstract[Objective] To research the heavy metal pollution situation in farmland soil of Yangzhou City in 2012 and the changing tendency since 2002. [Method] Farmland soil samples in Yangzhou City were collected. The contents of total cadmium, arsenic, chromium, mercury and lead were detected. The average value, standard deviation and coefficient of variation were calculated by weighting statistics, and compared with the data in 2002. [Result] According to the pollution index, the order of heavy metal elements from high to low was total cadmium, total arsenic, total chromium, total mercury and total lead in Yangzhou City in 2012. Excessive polluting area ratios of heavy metal elements were in the order of total cadmium, total mercury, total arsenic, total lead and total chromium, which were all qualified. Compared with data in 2002, contents of total cadmium and lead enhanced significantly in 2012; contents of total mercury and chromium showed no significant enhancement; but content of total arsenic reduced significantly. Excessive area ratios of total cadmium, total mercury, total arsenic and total lead increased. [Conclusion] More attention should be paid to heavy metal pollution, especially total cadmium and mercury pollution. Variance coefficients of total cadmium, total mercury and total lead had obvious characteristics of point pollution.

基金項目2012年江蘇省財政專項。

作者簡介申義珍(1963- )，男，江蘇姜堰人，推廣研究員，從事農(nóng)業(yè)環(huán)保工作。

收稿日期2016-01-24

中圖分類號S 158.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-179-03