左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬含量的測定及評價

張志強

摘 要：本文以左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤作為研究對象，并將左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田分為三個區(qū)域：左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)、左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)、左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)。在這三個分區(qū)共布設(shè)了24個采樣點，測定各采樣點土樣中Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr 6種重金屬元素的含量，通過對實驗數(shù)據(jù)的處理分析，得出左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬的整體特征以及污染情況。由結(jié)果可知，左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤中6種重金屬的污染程度是Cd>Pb>Cr>Cu>Zn>Ni;從空間來分析，左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)農(nóng)田土壤中重金屬Cd的超標率為56.94%，Pb的超標率為4.17%，其它重金屬都未超標。從相關(guān)性上分析，在0.01的顯著水平下，Cu-Zn、Zn-Ni、Ni-Pb之間存在極顯著相關(guān)性。3個分區(qū)的綜合污染程度排序為左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)。左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)的PN值為1.37，達到了輕微污染;左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)的PN值為1.30，為輕微污染;左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)的PN值為0.92，為相對清潔。

關(guān)鍵詞：重金屬;農(nóng)田土壤;風險評價

中圖分類號：S-3 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201030039

隨著人口數(shù)量的快速增長、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的不斷推進和現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的重金屬進入土壤，使得土壤重金屬污染愈發(fā)嚴重，當農(nóng)田土壤中的重金屬元素過量并且超過它的自然背景值時就會造成重金屬污染[1-4]。相關(guān)研究顯示，在所有土壤采樣點中，有16.1%的農(nóng)田土壤采樣點超過了土壤環(huán)境質(zhì)量標準規(guī)定的標準值。且在所有超標的土壤樣品中，由于重金屬和類金屬（主要指8種元素，鎘（Cd），鉻（Cr），汞（Hg），鉛（Pb），砷（As），銅（Cu），鋅（Zn和鎳（Ni））導致的點位超標占到了82.4%[5]。為了研究左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬的污染情況，更好地了解當?shù)剞r(nóng)田土壤的現(xiàn)狀，從而進一步提高左衛(wèi)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。本文基于大量的文獻調(diào)研，結(jié)合左衛(wèi)鎮(zhèn)的地形地貌，在左衛(wèi)鎮(zhèn)周邊農(nóng)田中選取了24個土壤采集點，通過對每個采樣點中重金屬含量的測定以及對數(shù)據(jù)的處理分析，研究重金屬間的相關(guān)性，得到該地區(qū)重金屬的污染情況，為農(nóng)田土壤重金屬的防治提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設(shè)與采集

由左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤的分布特征以及地形特點，在左衛(wèi)鎮(zhèn)共選取了24個采樣點，并將這24個采樣地分為3個區(qū)。采樣點的位置見表1。采樣時間是2018年8月的上旬，使用的是蛇形布點法，采集0-20cm深的耕作層土壤，5個點取樣構(gòu)成1個混合土樣，用“四分法”留下約1kg的土樣。將采集好的土樣裝袋并貼好標簽，最后依據(jù)《土壤環(huán)境技術(shù)規(guī)范》做預處理[6]。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品測定

Cu、Zn、Cd、Pb采用王水回流消解原子吸收法（NY/T 1613-2008）進行測定;Ni采用土壤質(zhì)量-火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17139-1997）進行測定;總鉻采用土壤-總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）進行測定。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與評價方法

土壤評價背景值參考生態(tài)環(huán)境部發(fā)表的《土壤環(huán)境質(zhì)量-農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》[7]。利用單因子和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價方法進行污染評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬含量的特征

通過表5的數(shù)據(jù)可以知道，左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤中不同的重金屬的污染存在著很大的差異。6種重金屬的Pi值分別為Cd（1.56）>Pb（0.56）>Cr（0.50）>Cu（0.46）>Zn（0.44）>Ni（0.43）。通過計算土樣中各個重金屬的超標率可以看到，Cd的超標率最高，達到了56.94%，其次為重金屬Pb，它的超標率達到了4.17%，而重金屬Cu、Zn、Ni、Cr的超標率都為零。由此可以看出左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤中重金屬Cd的污染范圍最為廣泛，Pb的污染范圍較為廣泛，Cu、Zn、Ni、Cr的幾乎不存在污染。通過計算各個重金屬的變異系數(shù)，得出各金屬變異系數(shù)的排序為Cd（0.79）>Pb（0.44）>Cu（0.22）>Zn（0.18）>Ni（0.13）>Cr（0.07），可見該地重金屬元素Cd受人類干擾最大，Cr受人類活動的影響最小。

2.2 左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬元素間相關(guān)性分析

驗數(shù)據(jù)進行處理，得到各金屬元素間的相關(guān)性，即表6。由表6可以得出：在0.01的顯著水平下，Cu-Zn、Zn-Ni、Ni-Pb之間存在極顯著相關(guān)性，可能這幾種重金屬元素的某些來源是相同或者相似的。在0.05的顯著水平下，Cu-Ni、Cu-Pb、Cu-Cr、Zn-Pb、Zn-Cr、Ni-Cd、Ni-Cr、Cd-Cr、Pb-Cr之間存在顯著相關(guān)性，說明這些重金屬的某些來源可能是相同或者相似的。

2.3 左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬污染評價

用單因子污染指數(shù)法以及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對左衛(wèi)鎮(zhèn)不同分區(qū)的土壤進行污染評價，得到表7。

由表7可以看出，無論在左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)、北側(cè)、東南側(cè)，重金屬Cd的Pi值均超過了1，為輕微污染水平。其它金屬均不存在污染情況。左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)單因子污染指數(shù)排序為：

Cd>Pb>Cu>Cr>Zn>Ni;左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)單因子污染指數(shù)排序為：Cd>Pb>Cr>Cu>Zn>Ni;左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)單因子污染指數(shù)排序為：Cd>Cr>Pb>Ni=Zn>Cu。通過對比3個分區(qū)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)值可以看出：3個分區(qū)的污染程度為左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)。左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)的PN值為1.37，為輕微污染，左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)的PN值為1.30，為輕微污染;左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)的PN值為0.92，為相對清潔。從整體上看，左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤屬于輕微污染水平。

3 討論

為了了解左衛(wèi)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬的污染情況，對土壤中重金屬Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、Cr進行了檢測，并采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進行評價。結(jié)果顯示，3個分區(qū)的綜合污染排序為左衛(wèi)鎮(zhèn)北側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)>左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)和北側(cè)的污染較為嚴重，推測其原因，可能是因為左衛(wèi)鎮(zhèn)西側(cè)和北側(cè)靠近公路，而且有許多人為建造的景點旅游區(qū)，使得這兩個分區(qū)的土壤重金屬污染加劇。左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)大部分農(nóng)田與交通干線相距遠，減少了人為污染，所以左衛(wèi)鎮(zhèn)東南側(cè)的土壤重金屬污染較輕。

參考文獻

[1] 陳丹，周于杰，章佳文，等.基于什邡市農(nóng)田土壤中Pb、Zn的人體健康風險評估.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2018，37（12）：2687-2693.

[2]王貴，王芳.重工業(yè)城市土壤重金屬含量分布特征及污染評價[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22（8）：170-173.

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[4]顧繼光，周啟星，王新.土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進展[J].應用基礎(chǔ)與工程科學學報，2003，11（2）：143-151.

[5]黃穎.不同尺度農(nóng)田土壤重金屬污染源解析研究[D].浙江大學博士論文，2018.

[6]國家環(huán)境總局.HJ/T 166-2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[S].北京：中國環(huán)境出版社，2004.

[7] 生態(tài)環(huán)境部.GB/T 15618-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》[S].北京：中國環(huán)境出版社，2018.

（責任編輯 李媛媛）