路橋主要菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量與評價

馮先橘，林 媚，張偉清，王天玉，姚周麟，平新亮

（浙江省柑橘研究所，浙江黃巖 318026）

路橋主要菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量與評價

馮先橘，林 媚，張偉清，王天玉，姚周麟，平新亮

（浙江省柑橘研究所，浙江黃巖 318026）

對路橋區(qū)主要蔬菜種植地的83個土壤樣點進(jìn)行取樣調(diào)查，分析土壤重金屬含量，并采用4種不同的評價標(biāo)準(zhǔn)對其環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行評價。結(jié)果表明，路橋區(qū)主要蔬菜種植生產(chǎn)基地土壤無嚴(yán)重重金屬污染現(xiàn)象，能滿足國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，符合國家對無公害食品和綠色食品蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)地的基本要求。以溫黃平原土壤環(huán)境背景值上限為參考標(biāo)準(zhǔn)，從單因子污染指數(shù)均值來看，各重金屬元素污染的風(fēng)險程度依次為Zn＞Cu＞As＞Cr＞Pb=Ni＞Hg＞Cd；從污染等級來看，Cu，Cr處于安全警戒狀態(tài)的占80%以上，近1/3土壤的Zn，As處于輕污染狀態(tài)；從綜合污染指數(shù)來看，高達(dá)93.98%的土壤都處在安全警戒狀態(tài)，6.02%的樣點 （5個樣點）土壤屬于輕微污染，無一樣點屬于清潔安全級別。

土壤重金屬；環(huán)境質(zhì)量；評價；菜地

土壤重金屬污染不像大氣污染和水污染那樣“看得見、摸得著”，具有不可逆性、高毒性、持久性和生物蓄積性。一旦農(nóng)業(yè)用地土壤被污染，會導(dǎo)致農(nóng)作物中重金屬的蓄積，并最終轉(zhuǎn)移到人體，嚴(yán)重危害人體健康［1］。近幾年，土壤重金屬污染問題越來越突出，嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命安全和健康，發(fā)生在路橋區(qū)上陶村的 “血鉛事件”更是為環(huán)境安全問題敲響了警鐘。菜地是一類利用強度大、投入產(chǎn)出高、受人類活動影響大的農(nóng)業(yè)土壤。為此，本研究擬對路橋區(qū)主要蔬菜種植地的土壤重金屬進(jìn)行調(diào)查和風(fēng)險評價。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

金清鎮(zhèn)、蓬街鎮(zhèn)是路橋區(qū)的主要蔬菜種植地，地處浙江溫黃平原東部，東臨東海，擁有豐富的濱海資源，現(xiàn)已發(fā)展成為筍菜、西蘭花、茄子生產(chǎn)基地。該區(qū)域的蔬菜種植時間較長，復(fù)種指數(shù)高，土地規(guī)?；⒓s化經(jīng)營程度亦較高。

1.2 樣品采集與檢測方法

1.2.1 樣品采集

依據(jù)農(nóng)戶、地塊及作物種類等信息，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦巍⒌孛蔡卣?，按?《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（NY/T395—2012），采用GPS定位采集土壤耕層樣品，同時記錄樣品種植信息。本次采集的樣品共83個，其中，西蘭花地樣品26個、茄子地樣品24個、萵苣地樣品18個、筍菜地樣品15個。采用木鏟采樣，采樣深度20cm。帶回實驗室風(fēng)干，磨碎，分別過2和0.149mm篩，備用待測。

1.2.2 檢測方法

根據(jù)相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參照GB/T 17137—1997， GB/T 17138—1997， GB/T 17139—1997，GB/T17141—1997分別測定土壤中的Cr，Cu，Zn，Ni，Pb，Cd含量。土樣經(jīng)鹽酸-硝酸-高氯酸消解后，石墨爐原子吸收分光光度法測定。參照GB/T22105.1—2008和GB/T 22105.2—2008中規(guī)定方法測定土壤總 As和總Hg含量。pH采用玻璃電極法測定 （土水質(zhì)量比為1.0：2.5）。檢測過程中，以土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-1，GSS-2，GSS-4作為重金屬檢測的質(zhì)控樣，以ASA-2a和ASA-4a作為土壤陽離子交換量檢測的質(zhì)控樣。

1.3 土壤重金屬評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

本研究采用國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值（GB15618—1995）、浙江溫黃平原土壤環(huán)境背景值［2］和蔬菜種植產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量要求 （NY5010—2002無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件和NY/T391—2013綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量）限值作為評價標(biāo)準(zhǔn)，各參考值列于表1。評價方法及分級標(biāo)準(zhǔn)參照NY/ T395—2012農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范推薦的單項污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法進(jìn)行。

表1 溫黃平原土壤環(huán)境背景值及土壤重金屬限量標(biāo)準(zhǔn) mg·kg-1

1.3.1 單項污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)評價法計算公式：

式中：Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物的實測濃度；Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)。具體分級指標(biāo)為：Pi≤0.7，土壤環(huán)境質(zhì)量處于清潔安全狀態(tài)；0.7＜Pi≤1.0，土壤重金屬含量沒有超標(biāo)，土壤環(huán)境質(zhì)量尚清潔，作物生長發(fā)育正常，對人體健康無害，但土壤重金屬污染已處于安全警戒狀態(tài)；Pi＞1.0，土壤重金屬含量超標(biāo)污染，對作物的生長發(fā)育有影響，并可能通過食物鏈進(jìn)而影響人體健康，其中，1.0＜Pi≤2.0為輕度污染，2.0＜Pi≤3.0為中度污染，Pi≥3.0為重度污染。

1.3.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)的計算方法有多種，本文采用內(nèi)梅羅 （Nemerow）污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅污染指數(shù)可反映各污染物對土壤環(huán)境的不同作用，同時突出高濃度污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，其計算公式：

式中：Pn為土壤污染綜合指數(shù)；Pimax為土壤污染物中最大的污染分指數(shù)；Pi為各污染分指數(shù)的算術(shù)平均數(shù)。具體分級指標(biāo)與單因子污染指數(shù)評價法相同。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值和陽離子交換量

不同pH值的土壤有不同的重金屬限值標(biāo)準(zhǔn)，分析測定土壤pH值，是對土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分類評價的基礎(chǔ)。本研究共采集土壤樣品83份，其中，pH值＞7.5的有69份，在6.5～7.5的有9份， ＜6.5的只有5份，中、酸性土壤的樣品均來自于設(shè)施栽培的茄子種植地，這可能是因為長期的設(shè)施栽培容易造成土壤酸化［3-4］。

有些標(biāo)準(zhǔn)限值，如土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的鉻、砷和無公害食品標(biāo)準(zhǔn)的所有限值，受陽離子交換量的影響。若土壤陽離子交換量≤5cmol·kg-1，其限值將是表1規(guī)定限值的1/2。在本調(diào)查中，所有樣品經(jīng)檢測，陽離子交換量均＞5cmol·kg-1，故均不受此影響。

2.2 土壤重金屬含量狀況

從表2可以看出，本研究所采集土壤樣品的重金屬含量水平分別為：Hg0.062～0.200mg·kg-1，As4.3～14.3mg·kg-1，Cd0.055～0.251mg· kg-1，Pb9.8～48.7mg·kg-1，Cr58～108mg· kg-1，Cu24.5～56.6mg·kg-1，Ni24.1～45.1mg· kg-1，Zn79～159mg·kg-1。參照國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，以及無公害食品和綠色食品生產(chǎn)要求，所有采樣點土壤Hg，As，Cd，Pb，Cr，Zn均未超標(biāo)，Cu，Ni由于受pH的影響，不能直觀看出其是否超出要求。對照溫黃平原土壤環(huán)境背景值，除Ni外，其他重金屬在所測樣品中均有部分超出溫黃平原土壤環(huán)境背景值上限。

從變異系數(shù)來看，Hg，Cd的變異系數(shù)最大，達(dá)30%以上，說明土壤中Hg，Cd受外界干擾影響明顯，空間分布差異較大，這種差異很大程度上可歸結(jié)于耕作方法、管理措施、種植制度、人為污染等人類活動的影響；Cr，Cu，Ni，Zn的變異系數(shù)較小，均小于16%，空間分布較為均勻，在該區(qū)的來源可能具有同源性。

表2 土壤樣品重金屬含量情況

2.3 土壤環(huán)境質(zhì)量評價

各采樣點的重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)匯總于表3。參照國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值，無論從單因子污染指數(shù)還是從綜合污染指數(shù)來看，所有采樣點的土壤重金屬狀況都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，即所采集的土壤樣品適用于一般農(nóng)田、蔬菜地生產(chǎn)，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染，且大部分的土壤樣品都處于尚清潔水平。

表3 土壤重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù) （n=83）

從食品生產(chǎn)的安全角度考慮，以 NY5010—2002為評價標(biāo)準(zhǔn)，所有樣點的土壤重金屬強制性指標(biāo)均滿足要求。除了2個采樣點的Cd處于尚清潔水平外，其他所有樣點所調(diào)查重金屬從單因子污染指數(shù)來看，都屬于清潔安全狀態(tài)。以 NY/T 391—2013為評價標(biāo)準(zhǔn)，所調(diào)查土壤樣品全部符合要求。隨著綠色食品標(biāo)準(zhǔn)中重金屬限量要求的提高，以單因子污染指數(shù)法評價時，Pb，Cr，Cu分別有37，36，12個樣點，Hg，As，Cd分別有1， 1，2個樣點土壤處于安全警戒狀態(tài)。以綜合污染指數(shù)進(jìn)行評價時，有20個樣點處于警戒狀態(tài)。

以溫黃平原土壤環(huán)境背景值上限為參考標(biāo)準(zhǔn)時，從單因子污染指數(shù)均值來看，污染的風(fēng)險程度是Zn＞Cu＞As＞Cr＞Pb=Ni＞Hg＞Cd。Cu，Cr處于安全警戒狀態(tài)的占80%以上，Ni，Zn，Pb處于安全警戒狀態(tài)的也達(dá)60%以上，近1/3土壤的Zn，As處于輕污染狀態(tài)。除Ni外，供試土壤均有部分樣品的某一種或某幾種重金屬含量超出溫黃地區(qū)土壤環(huán)境背景值上限。從綜合污染指數(shù)來看，高達(dá)93.98%的土壤樣品都處在安全警戒狀態(tài)，6.02%的樣點 （5個點）的土壤樣品屬于輕度污染，沒有一個樣點屬于清潔安全狀態(tài)。

3 小結(jié)與討論

本調(diào)查表明，路橋區(qū)主要蔬菜種植生產(chǎn)基地土壤無嚴(yán)重重金屬污染現(xiàn)象，能滿足國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，符合國家對蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)地的基本要求。按臺州市菜籃子工程建設(shè) “十二五”規(guī)劃，要從源頭保障蔬菜供應(yīng)，為臺州市民提供安全可靠的無公害蔬菜。不考慮水、氣等環(huán)境條件，僅從土壤重金屬一項來看，本調(diào)查所涉及樣點均可打造成安全可靠的菜園子。

本文采用4種標(biāo)準(zhǔn)對調(diào)查樣品的土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量與污染風(fēng)險進(jìn)行評價，主要是由于評價的目的并不相同。以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，可用來描述該地區(qū)是否存在重金屬污染；以無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件和綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量這兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，可用來描述該地區(qū)是否符合食品安全生產(chǎn)要求：但這三者均不考慮土壤母質(zhì)的影響，因此土壤中的重金屬是來自土壤本身還是外源物質(zhì)并不清楚。以當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境背景值為標(biāo)準(zhǔn)，其評價結(jié)果可指征外源重金屬的影響。在本研究中，以浙江溫黃地區(qū)土壤環(huán)境背景值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，除Ni外，其他所查重金屬元素在供試樣品中均有不同程度的超標(biāo)；從綜合污染指數(shù)來看，高達(dá)93.98%的土壤樣品都于安全警戒狀態(tài)，已有6.02%的樣點 （5個點）的土壤屬于輕度污染，沒有一個樣點屬于清潔安全狀態(tài)。近1/3土壤的Zn，As屬于輕度污染，Cu，Cr處于安全警戒狀態(tài)的占80%以上。汪慶華等［2］研究表明，溫黃平原區(qū)與杭嘉湖、寧紹平原區(qū)相比，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn等絕大多數(shù)元素背景均值偏高，這與本研究中這5種重金屬多處于安全警戒狀態(tài)的結(jié)論是一致的。As在本調(diào)查中屬于變異系數(shù)較大，且輕污染率較高的重金屬，這可能是由于蔬菜地常施用含As的殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等，易造成土壤 As累積［5］。在本調(diào)查中，大多數(shù)的土壤Hg處于清潔安全狀態(tài)，而4個Hg含量處于輕度污染狀態(tài)的土壤樣品均來自于中酸性土壤，而且均來源于設(shè)施栽培地。這一現(xiàn)象應(yīng)引起足夠注意。

總體來看，施用含重金屬元素過高的農(nóng)用化肥、有機(jī)肥，污水灌溉是土壤重金屬超標(biāo)的不可忽視的原因［6-9］。污泥、垃圾等固體廢棄物的農(nóng)業(yè)化利用，也在一定程度上提高了農(nóng)田土壤的環(huán)境風(fēng)險，并成為菜地土壤重金屬含量升高的重要原因［10-11］。盡管目前研究區(qū)域土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量尚符合國家對蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)地的基本要求，但應(yīng)充分認(rèn)識到其潛在的風(fēng)險，盡早探明重金屬來源，及早防治，防患于未然。

［1］ CHENGZ，LEEL，DAYANS，etal.Speciationofheavy metalsingardensoils：evidencesfromselectiveandsequential chemicalleaching［J］.JournalofSoils&Sediments，2011，11：628-638.

［2］ 汪慶華，董巖翔，周國華，等.浙江省土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值與環(huán)境背景值 ［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2007，23（2）：81-88.

［3］ 朱余清，王軍，崔素蘭.不同使用年限蔬菜大棚土壤鹽漬化程度及其改良措施 ［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（5）：482-485.

［4］ 史春余，張夫道，張俊清，等.長期施肥條件下設(shè)施蔬菜地土壤養(yǎng)分變化研究 ［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2003，9（4）：437-441.

［5］ 曾希柏，蘇世鳴，吳翠霞，等.農(nóng)田土壤中砷的來源及調(diào)控研究與展望 ［J］.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2014，16（2）：85-91.

［6］ 熊禮明.施肥與植物的重金屬吸收 ［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，1993（5）：217-222.

［7］ 高強，劉淑霞，王宇，等.施肥對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，22（專輯）：106-112.

［8］ 韓晉仙，馬建華，魏林衡.污灌對潮土重金屬含量及分布的影響—以開封市化肥河污灌區(qū)為例 ［J］.土壤，2006，38（3）：292-297.

［9］ 董騄睿，胡文友，黃標(biāo)，等.南京沿江典型蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)土壤重金屬異常的源解析 ［J］.土壤學(xué)報，2014，51（6）：1251-1261.

［10］ 楊軍，郭廣慧，陳同斌，等.中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢 ［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2003，23（5）：561-569.

［11］ 金燕，李艷霞，陳同斌，等.污泥及其復(fù)合肥對蔬菜產(chǎn)量及重金屬積累的影響 ［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2002，8（3）：288-291.

（責(zé)任編輯：高 峻）

X825

A

0528-9017（2016）05-0772-04

2016-02-22

臺州市科技局項目 （2011ky1902）

馮先橘 （1974—），女，浙江臨海人，助理研究員，本科，主要從事農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與營養(yǎng)研究工作，E-mail：citrus-hy @126.com。

文獻(xiàn)著錄格式：馮先橘，林媚，張偉清，等.路橋主要菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量與評價 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（5）：772-775.

10.16178/j.issn.0528-9017.20160549