喀什市農田土壤重金屬污染評價研究

摘要：通過測定喀什市農田土壤中的重金屬Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量，利用單因子污染指數(shù)法和內梅羅綜合污染指數(shù)法，結合喀什市土壤背景值及國家標準（GB 15618-1995），進行重金屬污染評價。結果表明，喀什市農田土壤中重金屬Cr、Cu、Pb、Zn的含量分別為109.6、36.9、34.3、100.1 mg/kg，Cd未檢測出。以國家土壤環(huán)境質量標準（二級）為標準評價，各元素的污染指數(shù)排序為Cr>Zn>Cu>Pb，綜合污染指數(shù)為0.465，污染程度為安全。

關鍵詞：農田土壤；重金屬；污染；評價

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）15-3891-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.15.021

Abstract： This Based on the determination of Kashgar in the farmland soil heavy metal Cr，Cu，Pb，Zn，Cd content，using the single factor contaminant indexmethod and inside Nemerow Pollution Index method，combined with a predominantly soil background values and national standard（GB15618-1995），heavy metal pollution evaluation. Results show that the city of farmland soil heavy metal content of Cr 109.6 mg/kg，Cu 36.9 mg/kg，Pb 34.3 mg/kg，Zn 100.1 mg/kg，however，Cd was not detected. With the state soil environment quality standard（level 2） as evaluation standard， the pollution index of each element ordering for Cr>Zn>Cu>Pb，the comprehensive pollution index is 0.465，pollution levels for safety.

Key words： farmland soil； heavy metal；pollution；evaluaton

土壤是土地資源的主要物質基礎，其稀缺性、非可再生性等特點決定了土壤承載量的有限性[1，2]。土壤一旦遭受重金屬的污染，由于重金屬污染的特點以及重金屬不易在生物體內循環(huán)和能量中分解，所以很難治理和恢復。此外，土壤中的重金屬在通過食物鏈傳遞過程的富集和放大效應，最終將影響人類的健康[3]。喀什市是地區(qū)重要的糧食、蔬菜生產基地，其土壤環(huán)境質量的好壞直接影響全市和周邊地區(qū)居民的健康[4]?？κ彩修r田土壤污染分析研究可以對喀什地區(qū)提供參考依據(jù)，對評價重金屬在實際環(huán)境中的影響和預測農田土壤重金屬的污染趨勢和經濟特區(qū)建設具有理論和實際意義。

1 研究區(qū)概況

喀什市地理位置坐標為東經73°20′-79°57′，北緯35°20′-40°18′[5]。地形特點是北高南低，地貌上則屬于喀什噶爾河流域沖積平原。由于氣候等自然因素的原因，喀什市的自然成土過程比較弱，在自然成土過程和人為熟化過程的作用下，形成了棕漠土、灌淤土、灌淤風沙土、灌淤棕漠土等主要土壤類型，以灌淤土為主，農田區(qū)形成的土壤類型基本上都是土層深厚的灌淤土[6，7]。

喀什市行政區(qū)所轄土地總面積為1 394.79萬 hm2，約占新疆土地總面積的1/12，其中耕地總面積1.23萬hm2，人均耕地面積為800 m2[5，8]，是中國優(yōu)質商品棉重要生產基地，同時也是瓜果之鄉(xiāng)，現(xiàn)有林果地面積25.6萬hm2，是全國最大的干鮮果基地[9]。

2 樣地布設與樣品采集

按照我國《農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范》的規(guī)定確定監(jiān)測單元，土壤采樣點以能代表監(jiān)測區(qū)土壤環(huán)境質量為原則進行布設，首先在研究區(qū)地圖上選定典型樣區(qū)，經過野外實地考察后確定采樣點，采樣點的選擇標準是它能夠代表所選監(jiān)測區(qū)或監(jiān)測地段的土壤質量，選取具有代表性的樣點采集0～20 cm的表耕層土壤。在采集過程中每個樣品都進行了GPS精確定位，共選擇了20個具有代表性的采樣點。具體采樣原則為：①在土壤環(huán)境好的區(qū)域調制采樣點；②避免在住宅、路旁、溝渠等有人為干擾明顯地點采樣；③以具有代表性的樣點為中心，以其周圍半徑100 m的區(qū)域內采集3～5個土壤樣品，將采集的樣品混勻后用四分法取約1 kg作為該點的土壤樣品；④研究區(qū)所有土地利用類型中都有樣點的布設，采樣點的具體位置見圖1所示。

采樣時間為2013年4月，根據(jù)調查總體的特點采用梅花五點法進行取樣，用木鏟刀將樣點表層0～20 cm耕層土壤取出后混勻，每個樣品經登記編號后，及時放在樣品盤上并平鋪成厚度很薄的一層，置于干凈處自然風干，研磨過100目篩、備用。采用HNO3-HF-HClO4消解法制樣、備測。

3 評價依據(jù)

3.1 土壤污染評價方法

土壤污染評價以國家土壤環(huán)境質量標準（GB 15618-1995）二級標準值為參考標準，見表2。

單因子指數(shù)法是目前國內普遍采用的方法之一，其計算公式為：

Pi=Ci /Si （1）

式中，Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質量指數(shù)；Ci為污染物i的實測濃度（mg/kg）；Si為污染物i的評價標準（mg/kg）。

為全面反映各污染物對土壤的不同作用，突出高濃度污染物對環(huán)境質量的影響，采用內梅羅綜合污染指數(shù)法對土壤環(huán)境質量進行評價，計算公式為：

P綜=[■]■ （2）

式中，（Ci/Si）max為土壤污染中污染指數(shù)最大值；（Ci/Si）ave為土壤污染中污染指數(shù)的平均值。

3.2 土壤質量分級

根據(jù)土壤的應用功能和保護目標，將土壤環(huán)境質量分級，用以表明不同土壤質量的好壞。通過計算綜合污染指數(shù)并按照我國農業(yè)部頒發(fā)的行業(yè)標準《農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范》中的分級方法，將農田土壤污染水平分為安全、警戒、輕污染、中污染、重污染5個等級，具體分級標準見表3。

4 結果與分析

由表4可知，Cr的含量范圍為76.1～143.1 mg/kg，均值109.6 mg/kg，標準差75.88 mg/kg，變異系數(shù)0.692，是喀什背景值的2.37倍，中國土壤平均值的2.03倍；Cu的含量范圍為18.7～40.1 mg/kg，均值36.9 mg/kg，標準差27.20 mg/kg，變異系數(shù)0.737，為喀什背景值的1.44倍，中國背景值的1.85倍；Pb的含量范圍為22.3～62.4 mg/kg，均值34.3 mg/kg，標 準差12.00 mg/kg，變異系數(shù)0.349，為喀什背景值的1.53倍，中國背景值的1.45倍；Zn的含量范圍83.0～154.2 mg/kg，均值100.1 mg/kg，標準差85.05 mg/kg，變異系數(shù)0.849，為喀什背景值的1.59倍，中國土壤平均值的1.48倍。

綜上表明，研究區(qū)土壤中的重金屬元素，Cr、Cu、Pb、Zn四種元素含量均高于喀什地區(qū)土壤元素背景值，也高于中國土壤平均值，以該區(qū)背景平均值作為比較標準，重金屬含量超過背景值倍數(shù)由高到低依次為Cr>Zn>Pb>Cu。

由表5可知，通過計算列表得到Cr、Pb、Cu、Zn這4種重金屬的單項污染指數(shù)都小于1，沒有出現(xiàn)超標現(xiàn)象；Cr、Pb、Cu、Zn這4種重金屬的綜合污染指數(shù)都小于1，沒有出現(xiàn)超標現(xiàn)象；這4種重金屬的土壤質量等級為安全級別。喀什市農田土壤尚屬安全等級。

由圖2可知，人類活動已對喀什市農田土壤的化學組成產生了明顯的影響。Cr、Cu、Pb、Zn的平均含量超過喀什市背景值，與全國土壤背景值相比，Cd、Cu、Zn、Cr的平均含量均超過背景值，其中Cr的值為中國背景值的2.03倍。這表明人類農業(yè)活動使喀什市農田土壤質量受到影響，土壤已受到重金屬的污染。

5 小結與討論

1）從各采樣點的測定結果來看，Cr、Cu、Pb、Zn均超過喀什地區(qū)土壤元素背景值，說明Cr、Cu、Pb、Zn都受到不同程度的污染，其中，Cr和Zn的污染最嚴重，都在某一區(qū)域呈現(xiàn)嚴重的污染，這主要與這一地方的工業(yè)污染有關，Cr的最大值為中國背景值的2.65倍，但卻沒有超出《土壤質量環(huán)境標準》中的二級標準，通過以上對喀什市農田土壤重金屬的單因子評價和多因子評價，兩者平方公里結果基本一致，即總體來說喀什市的農田土壤質量現(xiàn)狀良好，但土壤中Cr和Zn兩種重金屬濃度高出背景值，表明土壤已受到這兩種重金屬的污染。

2）新疆各大城市之間多以荒漠和戈壁相隔，城市圍繞綠洲，交通不便，經濟發(fā)展和基礎設施建設水平差異較大，造成喀什地區(qū)主要大型企業(yè)都集中在喀什市，即使在現(xiàn)階段實施產業(yè)轉移或產業(yè)轉型，也因為交通問題，許多大型企業(yè)仍附著在喀什市周邊，污染威脅長期存在。加之城市規(guī)劃中生產區(qū)和生活區(qū)沒有合理的緩沖地帶，缺乏足夠的防范措施等造成區(qū)域內生產和生活中重金屬污染交叉重疊。此外，喀什市處于嚴重缺水的西北干旱地區(qū)，污水灌溉現(xiàn)象比較嚴重，污灌使土壤中Cr、Cu、Pb、Zn等重金屬含量增加，調查地點附近大大小小磚廠較多，對周圍農田作物生長有一定的影響，污染現(xiàn)象比較明顯，加之化肥和農藥的使用，都導致土壤重金屬污染增加。

3）雖然喀什市農田土壤尚屬安全等級，但數(shù)據(jù)圖表顯示喀什市農田土壤重金屬有所累積，這說明土壤存在一定的污染風險，在農業(yè)生產過程中應根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的具體狀況，結合喀什自然條件特征及作物生理特性，選擇適宜的作物種類，注重農藥化肥等的合理使用，合理布局，提高土地利用效率，以確保農產品品質以及經濟與環(huán)境效益。

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