湛江市郊蔬菜地土壤重金屬空間分布特征及來(lái)源分析

羅松英 柯思茵 王嘉琦 陳東平 劉諾玲

摘要：【目的】探究湛江市郊蔬菜地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及來(lái)源，為農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)?！痉椒ā繙y(cè)定廣東省湛江市郊麻章區(qū)、赤砍區(qū)和霞山區(qū)蔬菜地29個(gè)土壤樣品的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Ni和Zn 8種重金屬含量，并分析其空間分布特征，對(duì)研究區(qū)污染情況進(jìn)行單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)，結(jié)合相關(guān)性分析和主成分分析探討其重金屬來(lái)源?！窘Y(jié)果】湛江市郊蔬菜地8種重金屬元素含量平均值均未超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，但個(gè)別樣點(diǎn)的Cd、Hg、Cu和Zn等元素含量超標(biāo);除As外，其余重金屬元素含量平均值均超過(guò)廣東省磚紅壤背景值;且含量空間差異較明顯，高值區(qū)多出現(xiàn)在霞山區(qū)。研究區(qū)蔬菜地土壤重金屬綜合污染指數(shù)為安全等級(jí)，但逼近警戒值0.7;土壤重金屬為強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。土壤中Pb、Cu、Cr、Ni、Cd和Zn間具有強(qiáng)相關(guān)性，主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)60.045%，反映這些重金屬元素可能具有相近或相同的污染來(lái)源;As與Hg間相關(guān)性極顯著（P<0.01），但與其他元素相關(guān)性不明顯，主成分方差貢獻(xiàn)率為22.064%，說(shuō)明這兩種重金屬元素具有同源性?！窘Y(jié)論】湛江市郊蔬菜地重金屬污染屬于安全范圍，但存在強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，主要受工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)藥化肥和生活排污的影響。

關(guān)鍵詞： 重金屬污染;空間分布;污染指數(shù);蔬菜地;湛江市郊

中圖分類號(hào)： S155.41;X53? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）08-1709-09

Spatial distribution and source analysis of heavy metals content in vegetable field soils in suburb of Zhanjiang

LUO Song-ying1， KE Si-yin2， WANG Jia-qi1， CHEN Dong-ping2， LIU Nuo-ling1

（1Department of Geography， Lingnan Normal University， Zhanjiang， Guangdong? 524048， China; 2School of Earth Science and Geological Engineering， Sun Yat-sen University， Guangzhou? 510275， China）

Abstract：【Objective】The aim was to investigate the status and sources of heavy metal pollution in vegetable soils in suburbs of Zhanjiang， and provide reference for safe production of agricultural products. 【Method】The contents of As， Cd， Cr， Cu， Hg， Pb， Ni and Zn in 29 soil samples from vegetable fields in Zhanjiang suburbs（Mazhang District， Chikan District and Xiashan District） were determined and its spatial distribution characteristics were analyzed. The single factor pollution index， Nemerow pollution index and potential ecological risk index were used for pollution assessment， and the sources of heavy metals were discussed by correlation analysis and principal component analysis. 【Result】The results were as follows： the average content of the eight heavy metal elements were not exceeding the national soil environment quality level standard， but the content of Cd， Hg， Cu and Zn in some sampling points were exceeding the standard， and most of heavy metals have exceeded the background value of laterite in Guangdong except As. Spatial variations of heavy metals contents were obvious， and high values occurred in Xiashan district. The comprehensive pollution index of soil heavy metals was in a safety grade， but approaching the warning value 0.7. The potential ecological risk assessment indicated that the soil of vegetable fields was in strong pollution. There was strong correlation among Pb， Cu， Cr， Ni， Cd and Zn in soil， and the cumulative contribution rate of the principal components was 60.045%， which reflected that these heavy metals may have similar or the same pollution sources. The correlation between As and Hg was very significant（P<0.01）， but it was not obvious with other elements. The variance contribution rate of the principal components was 22.064%， indicating that the two heavy metals had the same origin. 【Conclusion】Heavy metal pollution in vegetable fields in Zhanjiang suburbs belongs to the safe grade but with strong potential ecological risks， it is mainly affected by industrial activities， pesticide fertilizer and waste water discharge.

Key words： heavy metal pollution; spatial distribution; pollution index; vegetable field; Zhanjiang suburb

0 引言

【研究意義】土壤既是自然環(huán)境的構(gòu)成要素，又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要的自然資源，承擔(dān)著環(huán)境中約90%來(lái)自各方面的污染物（溫雅君等，2013）。在土壤—植物系統(tǒng)中，重金屬污染具有多源性、隱蔽性、不可逆性和高毒性等特點(diǎn)（崔曉峰等，2012）。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)發(fā)展，工業(yè)“三廢”超標(biāo)排放、生活垃圾隨意置放及農(nóng)藥化肥過(guò)度施用等極易引起重金屬元素在土壤中積累，進(jìn)而污染蔬菜進(jìn)入食物鏈，給人體健康帶來(lái)潛在危害（Chai et al.，2015;Meena et al.，2016）。廣東湛江市是南菜北運(yùn)的重要基地之一，隨著城市化快速發(fā)展，其農(nóng)用地的環(huán)境壓力也日益增大。野外實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大量蔬菜種植地零散分布在湛江市郊，部分蔬菜地由于城市擴(kuò)建的原因甚至直接分布在城市邊緣。而城市近郊土壤更容易受到工業(yè)“三廢”、交通運(yùn)輸及城市生活垃圾等重金屬源的污染（Chai et al.，2015;Meena et al.，2016），因此，對(duì)城市邊緣的蔬菜地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及來(lái)源開展深入調(diào)查，對(duì)確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)蔬菜地土壤重金屬污染研究已有較多報(bào)道，研究發(fā)現(xiàn)北京、上海、廣州、天津、成都、南京、蘭州、佛山、海口等各大中城市蔬菜地土壤均存在不同程度的重金屬污染（曾希柏等，2007;陶玲等，2010;何玉生等，2015）。溫雅君等（2013）、索琳娜等（2016）對(duì)北京市蔬菜地土壤重金屬的研究表明，土壤雖未受污染，但重金屬富集明顯;向仲香（2013）對(duì)成都近郊蔬菜基地的調(diào)查結(jié)果表明，土壤受到Ni元素的輕度污染;董騄睿等（2014）調(diào)查南京沿江典型蔬菜基地發(fā)現(xiàn)土壤中Cd、Cu和Zn元素明顯累積。針對(duì)廣東省蔬菜地土壤重金屬污染的研究主要集中在珠三角地區(qū)，吳開華等（2011）調(diào)查發(fā)現(xiàn)深圳蔬菜基地土壤中As和Zn的超標(biāo)率遠(yuǎn)高于珠三角其他城市，主要受肥料和污水灌溉影響;崔曉峰等（2012）對(duì)珠三角地區(qū)蔬菜地的研究發(fā)現(xiàn)，總體上各土壤主要受Pb、Cd和Hg污染，其中廣州和佛山均出現(xiàn)明顯的Hg污染，且個(gè)別菜地土壤為重度污染;王凱等（2018）對(duì)佛山市郊區(qū)部分蔬菜地土壤中Cd、Pb、Cr和Ni含量進(jìn)行研究，認(rèn)為土壤中有少量Pb和Cd超標(biāo)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于湛江市郊蔬菜種植地土壤重金屬污染的研究報(bào)道尚不多見(jiàn)，僅鄭小林等（2004）對(duì)市郊3個(gè)蔬菜樣地土壤中Cd、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn等6種重金屬元素含量進(jìn)行了分析。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】選取廣東省湛江市麻章區(qū)、赤坎區(qū)和霞山區(qū)3個(gè)主城區(qū)郊區(qū)的11個(gè)典型蔬菜種植地為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定土壤重金屬含量，采用ArcGIS分析空間分布特征，結(jié)合3種評(píng)價(jià)方法（單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）對(duì)蔬菜地土壤重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合相關(guān)性分析和主成分分析探討重金屬來(lái)源，為農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 采樣站位設(shè)置及樣品采集

利用谷歌地球衛(wèi)星影像結(jié)合實(shí)地考察對(duì)湛江市郊蔬菜地逐一進(jìn)行篩查，野外實(shí)地考察過(guò)程中詳細(xì)記錄蔬菜地經(jīng)緯度、面積、蔬菜種植類型、土壤類型和蔬菜地周邊環(huán)境等相關(guān)信息。綜合考慮蔬菜地的詳細(xì)分布、種植面積和周邊環(huán)境等因素，于2017年7月在湛江建成區(qū)市郊具有一定面積及潛在污染源的典型蔬菜種植地設(shè)11個(gè)采樣站位（圖1），分別為麻章區(qū)赤嶺村、水溝流村、鴨曹村、西嶺村和東嶺村，赤坎區(qū)陳村仔、北橋一橫路和卷煙廠，霞山區(qū)陳鐵村、后洋村和溪頭墩村。其中，赤坎區(qū)蔬菜采樣地臨近老城區(qū)中心，位于居民區(qū)附近，隨處可見(jiàn)生活垃圾和污水自然排放;麻章區(qū)蔬菜采樣地與主城區(qū)有一定距離，灌溉水源為較清潔的井水，現(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)大量使用化肥農(nóng)藥的痕跡;霞山區(qū)蔬菜采樣地靠近主城區(qū)，交通網(wǎng)密集，臨近鐵路和公路，灌溉水源多為污水渠。各蔬菜地面積大小不等，均大于1 ha。土壤類型主要為磚紅壤，成土母質(zhì)為淺海沉積物和玄武巖。采樣過(guò)程中使用塑料鏟，深度為0～20 cm，采樣點(diǎn)間隔約20 m，每個(gè)樣點(diǎn)采用梅花法和四分法取5個(gè)土樣混合，取重量約1 kg，共采集混合土壤樣品29個(gè)。野外現(xiàn)場(chǎng)使用土壤pH分析計(jì)（ZD-06）測(cè)定pH，結(jié)果顯示樣地土壤pH范圍為6.30～6.73，均值為6.49，其中64%的土壤樣品pH<6.50。

1. 2 樣品處理及重金屬元素測(cè)定

樣品經(jīng)自然風(fēng)干，剔除植物根系和碎屑等雜質(zhì)后，研磨過(guò)100目尼龍篩，封裝備用。樣品送往澳實(shí)分析檢測(cè)（廣州）有限公司進(jìn)行測(cè)試，測(cè)定土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Ni和Zn 8種重金屬元素含量。測(cè)定方法：用高氯酸、硝酸、氫氟酸和鹽酸（均為優(yōu)級(jí)純）消解后，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量，利用原子熒光光譜法測(cè)定As和Hg含量。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，樣品均設(shè)定空白試驗(yàn)和20%的平行樣品。采用標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)（GLG 908-4）進(jìn)行質(zhì)量控制。

1. 3 評(píng)價(jià)方法

采用單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（Nemerow，1974）和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法（Hakanson，1980）對(duì)研究區(qū)重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。3種評(píng)價(jià)方法相結(jié)合能更全面、客觀、有效地反映土壤重金屬污染情況。

1. 3. 1 單因子污染指數(shù) 計(jì)算公式如下：

Pi=Ci/Si （1）

式中，Pi為土壤單個(gè)重金屬元素污染指數(shù)，Ci為單個(gè)元素含量值，Si為單個(gè)元素評(píng)價(jià)背景值。對(duì)單因子污染指數(shù)進(jìn)行分級(jí)，Pi越大，污染水平越高。當(dāng)Pi<1時(shí)，表示未受到污染;1<Pi<2為輕污染，2<Pi<3為中污染，3<Pi為重污染。

1. 3. 2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 由于兼顧單因子污染指數(shù)的最高值和平均值，該評(píng)價(jià)方法能清晰表現(xiàn)出土壤環(huán)境中高濃度重金屬元素的影響，從而綜合反映不同濃度重金屬在土壤中的作用。

P=[（Pimax）2+（Piadv）22] （2）

式中，P為某地土壤重金屬綜合污染指數(shù)，Pimax為某地各重金屬單因子污染指數(shù)的最大值，Piadv為某地各重金屬單因子污染指數(shù)平均值。根據(jù)綜合污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果劃定質(zhì)量等級(jí)（表1）。

1. 3. 3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是應(yīng)用沉積學(xué)原理評(píng)價(jià)重金屬污染的方法，被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬污染評(píng)價(jià)。計(jì)算公式如下：

RI=[i=1nEir=i=1nTir×Cif=i=1nTir×CiCin] （3）

式中，RI為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，C[if]為單個(gè)重金屬污染指數(shù)，Ci為單個(gè)重金屬含量值，C[in]為單個(gè)重金屬背景值，T[ir]為單個(gè)重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)，E[ir]為單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。T[ir]采用Hakanson（1980）制定的標(biāo)準(zhǔn)化重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)表示，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度等級(jí)劃分如表2所示。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析，利用ArcGIS 10.2繪制空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2. 1 土壤重金屬含量描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

從湛江市郊蔬菜地土壤樣品的8種重金屬元素含量特征（表3）可知，土壤中重金屬平均含量表現(xiàn)為Zn>Cr>Cu>Pb>Ni>As>Cd>Hg。與標(biāo)準(zhǔn)差相比，變異系數(shù)可直接反映人類活動(dòng)對(duì)重金屬含量的影響。8種重金屬元素含量范圍差異明顯，As和Hg變異系數(shù)大于100%，屬于強(qiáng)變異性，說(shuō)明受到強(qiáng)烈的人為干擾;其余金屬元素變異系數(shù)在10%～100%，屬于中等變異程度，受到一定程度的人為干擾（銀燕春等，2015）。

除As元素外，其余重金屬元素含量平均值均超過(guò)廣東省磚紅壤的環(huán)境背景值，其中Cd含量平均值為廣東省磚紅壤背景值的9倍。8種重金屬含量平均值雖在國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，但個(gè)別采樣站位的重金屬含量超標(biāo)，如霞山區(qū)溪頭墩村Cd含量超標(biāo)2.32倍;后洋村Hg含量超標(biāo)1.88倍，Cu含量超標(biāo)1.64倍，Zn含量超標(biāo)1.34倍。綜上所述，湛江市郊蔬菜采樣地土壤主要受Cd和Hg元素污染，霞山區(qū)土壤重金屬累積較明顯。

2. 2 土壤重金屬含量空間分布特征

采用ArcGIS 10.2普通克里金插值法繪制8種重金屬元素的空間分布圖（圖2）。從圖2可看出，各重金屬元素在研究區(qū)內(nèi)空間分布差異明顯，大致呈島狀分布，均出現(xiàn)含量高值區(qū)。As高值區(qū)主要分布在研究區(qū)東南部的霞山區(qū)溪頭墩村和后洋村，Cd高值區(qū)分布在霞山區(qū)溪頭墩村，Cr、Cu、Ni和Pb高值區(qū)主要分布在研究區(qū)中部的霞山區(qū)陳鐵村和后洋村;Zn高值區(qū)分布在研究區(qū)北部的赤坎區(qū)北橋一橫路，次高值區(qū)分布在霞山區(qū)溪頭墩村;Hg高值區(qū)主要分布在研究區(qū)東北部的赤坎和霞山區(qū)。綜上所述，各重金屬高值區(qū)多數(shù)分布在霞山區(qū)，其次為赤坎區(qū)。

2. 3 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果

單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果（圖3）顯示，湛江市郊蔬菜地土壤重金屬的單因子污染指數(shù)平均值排序?yàn)镃u>Cd>Hg>Ni>Zn>Cr>Pb>As。各采樣區(qū)域的單因子污染指數(shù)均值均未超過(guò)1，總體上土壤未受到明顯的重金屬污染;但部分采樣站位的單因子污染指數(shù)超過(guò)1，說(shuō)明局部區(qū)域土壤已受到重金屬污染，如溪頭墩村受到Cd和Cu的輕微污染，北橋一橫路受到Cu和Zn的輕微污染，后洋村和陳鐵村分別受到Hg和Ni的輕微污染?？傮w上，霞山區(qū)溪頭墩村和后洋村各金屬土壤單因子污染指數(shù)普遍高于其他采樣區(qū)域，污染相對(duì)嚴(yán)重。

通過(guò)計(jì)算得到湛江市郊蔬菜地土壤重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為0.68（表4），雖然蔬菜地土壤總體上為清潔水平，但已非常逼近警戒值0.7，應(yīng)當(dāng)引起重視。各區(qū)域的綜合污染指數(shù)介于0.32～1.39，依次為后洋村>溪頭墩村>陳鐵村=北橋一橫路>西嶺村>東嶺村>陳村仔>水溝流村>赤嶺村>鴨曹村>卷煙廠。其中，霞山區(qū)的溪頭墩村和后洋村蔬菜地土壤綜合污染指數(shù)大于1，屬于輕度污染，土壤重金屬污染物超標(biāo);陳鐵村綜合污染指數(shù)超過(guò)閾值0.7，處于警戒級(jí)，反映了重金屬累積明顯。

2. 4 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表5可知，8種重金屬元素的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均值排序?yàn)镃d>Hg>Cu>Ni>Pb>As>Zn>Cr;Cd和Hg的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值分別為240.16和197.91，為很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);各采樣站位As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，為輕微潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。其中，陳鐵村、溪頭墩村和東嶺村Cd元素污染達(dá)極強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，鴨曹村、北橋一橫路和后洋村次之，達(dá)很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);后洋村Hg元素污染達(dá)極強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，陳村仔、赤嶺村、水溝流村和溪頭墩村為很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。Cd和Hg元素是影響研究區(qū)域重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。

從綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)看，研究區(qū)土壤重金屬RI均值為484.20，為強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度;各采樣站位的RI指數(shù)排序?yàn)楹笱蟠?gt;溪頭墩村>陳鐵村>北橋一橫路>陳村仔>水溝流村>東嶺村>鴨曹村>赤嶺村>卷煙廠>西嶺村（表5）。從空間分布情況（圖4）來(lái)看，湛江市郊蔬菜地土壤重金屬綜合污染風(fēng)險(xiǎn)屬于中等—很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。其中，很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的站位數(shù)均占總采樣站位數(shù)的18.18%，如霞山區(qū)后洋村和溪頭墩村的RI分別高達(dá)1041.32和866.72，為很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);麻章區(qū)西嶺村和赤坎區(qū)卷煙廠處于150≤RI<300，為中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。而強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)站位比例達(dá)63.64%，赤坎區(qū)北橋一橫路和陳村仔，麻章區(qū)赤嶺村、鴨曹村、水溝流村和東嶺村，以及霞山區(qū)陳鐵村均處于300≤RI<600，為強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，研究區(qū)域蔬菜地土壤重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起重視。

2. 5 土壤重金屬來(lái)源分析結(jié)果

重金屬元素間的相關(guān)性可反映元素間是否具有污染同源性，而重金屬間存在顯著或極顯著相關(guān)說(shuō)明元素可能具有同源關(guān)系，在來(lái)源、遷移、富集等方面有相似的地球化學(xué)行為特征（崔邢濤等，2016）。由表6可知，Cr、Cu、Pb和Ni 4種元素間表現(xiàn)出強(qiáng)相關(guān)性，其中Cr-Cu、Cr-Ni、Cr-Pb、Cu-Ni、Cu-Pb間的相關(guān)性極顯著（P<0.01，下同），反映這些元素具有相似或相同的污染源;As與Hg相關(guān)性極顯著，但與其他元素相關(guān)性不明顯，既反映出其獨(dú)特的地球化學(xué)行為特征，也說(shuō)明這些元素間可能有著不同的污染來(lái)源（吳勁楠等，2018）。

為進(jìn)一步了解湛江市郊蔬菜地土壤重金屬污染來(lái)源，采用主成分分析方法進(jìn)行分析。結(jié)果（表7）顯示，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)82.109%，表明前3個(gè)主成分在一定程度上能反映數(shù)據(jù)的大部分信息。第一主成分（F1）由Pb、Cu、Cr和Ni 4種元素組成，方差貢獻(xiàn)率為33.113%，因子變量在這4種元素濃度上有較高的正載荷，表明這些重金屬元素來(lái)源相似，共同沉淀或吸附累積在土壤中。第二主成分（F2）包括Cd、Zn和Ni，方差貢獻(xiàn)率為26.932%，相應(yīng)的因子載荷值為0.924、0.934和0.521，Cd和Zn有較高的正載荷，說(shuō)明其物質(zhì)來(lái)源相近，且這兩種元素的平均含量遠(yuǎn)超背景值，說(shuō)明其受人類活動(dòng)影響較大，而Ni的來(lái)源具有多樣性，受到自然和人類活動(dòng)的雙重影響。第三主成分（F3）由Hg和As組成，方差貢獻(xiàn)率為22.064%，因子載荷值均大于0.900，表明這兩種重金屬元素具有同源性。

3 討論

綜合3種評(píng)價(jià)方法對(duì)湛江市郊研究區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示污染程度依次為霞山區(qū)>赤坎區(qū)>麻章區(qū)。單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，研究區(qū)土壤總體上未受明顯污染，但局部區(qū)域土壤已受到重金屬污染，如霞山區(qū)溪頭墩村和后洋村;內(nèi)梅羅綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示蔬菜地重金屬污染總體上仍為清潔水平;而潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示土壤重金屬污染為強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，該方法與前兩種方法評(píng)價(jià)結(jié)果不一致，主要是因?yàn)闈撛谏鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法定量分析了生物毒性系數(shù)和生態(tài)效應(yīng)，而單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)在突出高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量影響的同時(shí)，可能會(huì)人為夸大高濃度因子或縮小低濃度因子的影響（曹露等，2017），從而導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定差異。因此，由于土壤重金屬污染具有高隱蔽和多源性等特點(diǎn)，需多種評(píng)價(jià)方法相結(jié)合才能客觀全面地反映出土壤污染情況。

一般認(rèn)為，Cr和Ni代表自然來(lái)源，土壤中這兩種元素主要受成土母質(zhì)影響（Bor?vka et al.，2005;麥麥提吐?tīng)栠d·艾則孜等，2017）。相關(guān)性分析和主成分分析結(jié)果表明Pb、Cu、Cr和Ni 4種元素間相關(guān)性顯著，具有相同或相近來(lái)源?？臻g分布特征顯示Pb和Cu高值區(qū)出現(xiàn)在霞山區(qū)，霞山區(qū)交通網(wǎng)密集，且為中心城區(qū)，汽車尾氣排放及輪胎磨損會(huì)產(chǎn)生大量含Pb、Cu等重金屬有害氣體和粉塵（陳丹青等，2016），同時(shí)生活排污也引起Pb和Cu污染。綜合變異性分析結(jié)果可知，Pb、Cu、Cr和Ni這4種元素可理解為第一主成分所代表的實(shí)際意義，一方面反映了自然因子的輸入，另一方面代表了交通運(yùn)輸和生活排污對(duì)土壤重金屬的污染。

霞山區(qū)溪頭墩村的Cd、Zn及赤坎區(qū)北橋一橫路的Zn污染最嚴(yán)重。綜合重金屬空間分布、污染評(píng)價(jià)結(jié)果及野外實(shí)地調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，霞山區(qū)蔬菜地土壤中重金屬污染均達(dá)警戒級(jí)或輕度污染，溪頭墩村蔬菜地位于生活區(qū)，同時(shí)臨近交通密集區(qū)和工業(yè)區(qū)，汽車尾氣、輪胎磨損、工業(yè)活動(dòng)和生活垃圾排放極易產(chǎn)生Cd和Zn，使其不斷累積在周邊土壤，導(dǎo)致土壤污染（陳丹青等，2016;尹國(guó)慶等，2018;朱秀紅等，2018）。而北橋一橫路位于居民區(qū)，主要受到生活垃圾及生活排污影響。綜合主成分分析結(jié)果可知，Cd和Zn可理解為第二主成分所代表的實(shí)際意義，即反映了工業(yè)活動(dòng)、交通運(yùn)輸和生活排污對(duì)蔬菜地土壤重金屬的污染。

As和Hg的變異系數(shù)最高，受人為因素影響較大。野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)蔬菜地周圍有農(nóng)藥化肥使用的殘留痕跡，大量施用農(nóng)藥化肥容易使As和Hg殘留在土壤中，反映了農(nóng)業(yè)農(nóng)藥化肥的影響，與張繼舟等（2014）的研究結(jié)果相似。綜合主成分分析結(jié)果可知，As和Hg代表了第三主成分的實(shí)際意義，即農(nóng)藥化肥的大量使用對(duì)土壤造成的重金屬污染。

4 結(jié)論

湛江市郊蔬菜地土壤總體上未受到明顯重金屬污染，尚適合無(wú)公害蔬菜生產(chǎn);但霞山區(qū)蔬菜地土壤出現(xiàn)輕度污染，存在很強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明該區(qū)域土壤重金屬累積較明顯。工業(yè)生產(chǎn)、交通污染、城市生活排污及農(nóng)藥化肥的大量使用導(dǎo)致湛江市郊蔬菜地土壤的重金屬污染問(wèn)題應(yīng)引起重視。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）