基于綜合質(zhì)量影響指數(shù)的耕地土壤質(zhì)量評價與分區(qū)

陳文歡，王 湃，熊昌盛

（海南大學(xué)政治與公共管理學(xué)院，海南·?？?570228）

近年來，我國因耕地土壤重金屬污染而導(dǎo)致的食物中毒事件頻繁發(fā)生，引起社會各界廣泛關(guān)注[1]。土壤重金屬含量是反映土壤環(huán)境質(zhì)量的重要因素，對其進(jìn)行評價有助于促進(jìn)區(qū)域土地資源的合理利用[2]。進(jìn)行耕地土壤質(zhì)量評價是未來耕地土壤環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)，根據(jù)評價結(jié)果進(jìn)行土壤重金屬污染風(fēng)險等級劃分及安全利用分區(qū)與管控，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性耕地土壤污染綜合治理，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)有關(guān)于耕地土壤質(zhì)量評價研究主要集中在兩個方面：一是采用不同評價方法對研究區(qū)土壤質(zhì)量進(jìn)行評價[3-4]；二是對重金屬污染農(nóng)用地進(jìn)行分區(qū)管控[5-6]。在評價方法上，常見的評價方法有單因子指數(shù)法、模糊綜合評價法、灰色聚類法和綜合指數(shù)法等[7-10]。這些評價方法側(cè)重于土壤中重金屬污染的評價，或側(cè)重于農(nóng)產(chǎn)品污染的評價，且評價過程中忽視土壤環(huán)境質(zhì)量背景、元素價態(tài)效應(yīng)，造成評價結(jié)果不夠科學(xué)[11]。對此，有學(xué)者提出土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量相結(jié)合的一種新的土壤重金屬影響評價方法，即綜合質(zhì)量影響指數(shù)法（influence index of comprehensive quality, IICQ）。該方法將土壤背景值和重金屬形態(tài)納入土壤與農(nóng)作物的綜合評價中，克服了現(xiàn)有評價方法存在的問題，使得評價結(jié)果更加客觀可靠和準(zhǔn)確[12]。在分區(qū)管控上，主要采用一定的模型或方法對非點(diǎn)源污染進(jìn)行評價或分區(qū)。如采用SWAT模型對三峽庫區(qū)非點(diǎn)源污染進(jìn)行控制分區(qū)方案的研究[13]；對流域尺度的非點(diǎn)源污染物排放特征進(jìn)行分析與控制分區(qū)[14-15]；也有學(xué)者分析農(nóng)業(yè)面源污染的成因并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行污染排放評價，由此提出針對性的調(diào)控對策[16]?？偟膩碚f，以往研究內(nèi)容存在的問題主要有：現(xiàn)有的重金屬污染指數(shù)評價方法主要考慮土壤中重金屬含量過高的問題，而較少結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行耕地土壤質(zhì)量綜合評價的實(shí)證研究；較少對農(nóng)用地重金屬污染進(jìn)行風(fēng)險分區(qū)，而從土壤和農(nóng)作物污染的視角進(jìn)行風(fēng)險分區(qū)與管控的研究更少。

綜上，本文以儋州市為研究對象，采用空間插值和單因子污染指數(shù)法分析土壤和水稻中重金屬的基本特征，運(yùn)用IICQ對土壤—水稻系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價和分等定級。最后，基于IICQ評價結(jié)果對研究區(qū)耕地土壤污染風(fēng)險進(jìn)行安全利用分區(qū)，并提出合理的管控建議。通過對土壤和農(nóng)作物進(jìn)行綜合質(zhì)量評價得出研究區(qū)土壤重金屬的污染情況，旨在提升區(qū)域耕地土壤重金屬污染評價的準(zhǔn)確性，結(jié)合評價結(jié)果進(jìn)行分區(qū)并提出更具針對性的分類管控治理農(nóng)用地措施，有利于實(shí)現(xiàn)耕地土壤資源的安全利用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

儋州地處海南島西北部，瀕臨北部灣，全市轄16個鎮(zhèn)（圖1），土地面積3400km2，耕地面積為1074.93km2。截至2018年底，戶籍總?cè)丝谶_(dá)96.73萬。儋州市位于亞熱帶地區(qū)，為典型的熱帶季風(fēng)氣候。平均氣溫23.1℃，年均降雨量1823mm，受臺風(fēng)影響較小。全市地勢由東南向西北傾斜，由平原、丘陵、山地三部分構(gòu)成，丘陵占76.5%，濱海平原占23.13%，山地占0.37%。南部屬山地和丘陵地帶，西南屬平原階地及火山熔巖臺地，東南部為砂壤土，海拔多在100～200m之間，中部為河流沖積平原，北部主要為玄武巖和第四紀(jì)的海相沉積層，海拔在5～10m之間，境內(nèi)大部分都在海拔200m以下。全境土壤以磚紅壤為主，紅壤在中亞熱帶濕熱氣候常綠闊葉林植被條件下，發(fā)生脫硅富鋁過程和生物富集作用，發(fā)育成紅色、鐵鋁聚集、酸性、鹽基高度不飽和的鐵鋁土，適應(yīng)各種農(nóng)作物生長。

圖1 研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀Fig.1 Land use status of the study area

1.2 樣本采集與分析

本研究的監(jiān)測對象分別是儋州市重要工礦企業(yè)周邊耕地以及除此以外的一般耕地?；陔S機(jī)性原則和代表性原則，采用混合采樣法在研究區(qū)耕地表層（20 cm）采集土壤樣品[17]。截至2018年底，共采樣710個，在每個土樣采集點(diǎn)同步采集30個稻穗，由90個稻穗組成1個混合樣。將710個土壤點(diǎn)位數(shù)據(jù)根據(jù)經(jīng)緯度信息導(dǎo)入GIS平臺，從而生成采樣點(diǎn)分布圖（圖2）。

圖2 采樣點(diǎn)分布Fig.2 Distribution of sampling points

檢測項(xiàng)目包括pH和鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、砷（As）4項(xiàng)重金屬元素[18]。將土壤樣品經(jīng)過自然風(fēng)干后由瑪瑙研缽研磨并過100目尼龍篩備用待測，土壤樣品經(jīng)消煮后，對As、Hg、Cd、Pb五種重金屬的含量進(jìn)行分析測試：As、Hg含量用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法（HG-AFS）分析；Cd含量用石墨爐原子吸收光譜法（GF-AAS）分析；Pb含量用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）分析[19]。土壤（土水比為1:2.5）pH值采用玻璃電極法（NY/T395-2000，Orion-210酸度計）測定[18]。

1.3 研究方法

1.3.1 單因子污染指數(shù)

單因子指數(shù)法適用于單一的土壤污染物評價，是其他環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量分級和綜合評價的基礎(chǔ)[18]。采用單因子污染指數(shù)法評估研究區(qū)域土壤或水稻中單個重金屬的污染狀況，其計算如下：

式中：Pi為土壤中污染物i的單因子污染指數(shù)；Ci為調(diào)查點(diǎn)位土壤中污染物i的實(shí)測含量；Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)值或參考值，主要參照《農(nóng)田土壤污染土壤環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618-2018）[20]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762-2017）[21]及相關(guān)文獻(xiàn)獲得[22-23]。

1.3.2 土壤—水稻系統(tǒng)重金屬綜合質(zhì)量評價方法

耕地土壤重金屬綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQ）由土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQS）和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQAP）組成，同時考慮了土壤元素背景值、土壤元素標(biāo)準(zhǔn)和價態(tài)效應(yīng)、農(nóng)產(chǎn)品中目標(biāo)元素的含量和污染物限量標(biāo)準(zhǔn)等因素[12]。相較于單因子污染指數(shù)法，IICQ有效解決了土壤和農(nóng)產(chǎn)品在土壤環(huán)境質(zhì)量評價中無法同時兼顧的問題，使評價結(jié)果更加客觀和準(zhǔn)確，更符合耕地土壤環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際情況。采用IICQ評價耕地土壤重金屬的綜合質(zhì)量，包括以下三個過程：

（1）土壤重金屬含量評價

分別求出土壤相對影響當(dāng)量（relative impact equivalent, RIE），土壤元素測定濃度偏離背景值程度（deviation degree of determination concentration from the background value，DDDB），土壤標(biāo)準(zhǔn)偏離背景值程度（deviation degree of soil standard from the background value，DDSB），三個指標(biāo)的計算公式如下：

式中：N是測定元素的數(shù)目，Csi是元素i的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（土壤篩選值），n為測定元素i的氧化數(shù)（Pb為4；Hg為2；Cd為2；As為5）；而PSBi是Ci和CBi的比率，CBi是指元素i的背景值，具體參考相關(guān)文獻(xiàn)獲取[22,24]。其中，RIE值越大意味著外源物質(zhì)影響更顯著；DDDB反映外源物質(zhì)偏離土壤背景值的程度，是衡量當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境承載能力的指標(biāo)，值越大表明土壤標(biāo)準(zhǔn)偏離背景值程度越大，對外源物質(zhì)的緩沖性越強(qiáng)。

（2）農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)指數(shù)（quality index of agricultural products, QIAP）

QIAP表示農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量情況，數(shù)值大小代表重金屬對水稻質(zhì)量影響的狀況，當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬濃度超過污染物限量標(biāo)準(zhǔn)時，數(shù)值越大代表農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)越差[12]。公式如下：

式中：CAPi對應(yīng)土壤點(diǎn)位農(nóng)產(chǎn)品元素i的含量，CLSi為農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素i的限量標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)《國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)食品污染物限量》（GB 2762-2017）得到[21]。

（3）綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQ）

IICQ是土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQS）和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQAP）之和。公式如下：

式中：X和Y分別為土壤測量值中超過篩選值和背景值的個數(shù)；Z為水稻中超過污染物限值標(biāo)準(zhǔn)的元素數(shù)；k為背景校正因子，是水稻污染物限量國家標(biāo)準(zhǔn)與元素背景值之比的參數(shù)，從食品安全性考慮并計算后設(shè)定背景校正因子k為5[12]。

由公式（6）（7），IICQS和IICQAP呈四種可能：

①當(dāng)X=0、0＜IICQS＜1、Z=0、IICQAP＜1時，表示土壤和水稻兩者都未受污染，即在一定指標(biāo)下，土壤環(huán)境質(zhì)量狀況良好；

②當(dāng)X=0、0＜IICQS＜1、Z＞1或IICQAP＞1時，表示土壤未受污染，但水稻受污染，即土壤綜合環(huán)境質(zhì)量已處于亞健康狀態(tài)，不適用于生產(chǎn)水稻，有必要追蹤水稻污染物來源；

③當(dāng)X≥1或IICQS＞1、Z=0、IICQAP＜1時，表示土壤受污染，但水稻在限定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，即土壤綜合環(huán)境質(zhì)量處于亞污染狀態(tài)，需密切關(guān)注；

④當(dāng)X≥1和Z≥1時，表示土壤和水稻都受不同程度污染。

根據(jù)得到的四種情形通過公式（8）將土壤環(huán)境質(zhì)量狀況劃分為五個等級（表1）。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)描述與分級Table 1 Description and classification of soil environmental quality status

2 結(jié)果與分析

21 儋州市土壤與水稻重金屬污染空間分布格局分析

2.1.1 儋州市土壤重金屬污染分布特征

根據(jù)樣本的監(jiān)測分析結(jié)果可知，pH的變化范圍為4.25-7.32，平均值為6.02，研究區(qū)的土壤整體呈弱酸性。采用SPSS對710個樣點(diǎn)的Cd、Hg、As、Pb進(jìn)行分析，主要選取最小值、最大值、平均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)分析土壤重金屬的分布狀況（表2）。

表2 土壤中各元素含量的特征統(tǒng)計Table 2 Characteristic statistics of elements content in soil

710個土壤樣點(diǎn)中Cd、Hg、As、Pb的算數(shù)平均值分別為0.31、0.30、13.16、78.77mg/kg，四種金屬的平均值均高于相應(yīng)的背景值。通過標(biāo)準(zhǔn)差和平均值的比值得到變異系數(shù)，變異系數(shù)主要用于表示數(shù)據(jù)的離散程度，值越大表征離散程度越高，分布越不均勻[25]。研究區(qū)域土壤中變異系數(shù)排序從大到小依次為Pb（64.17%）＞As（56.69%）＞Cd（43.75%）＞Hg（43.33%），其中Pb和As的變異系數(shù)較大，空間變異相對顯著，屬于強(qiáng)變異，易受外界的影響；Cd和Hg變異系數(shù)小于50%，表明Cd和Hg空間變異一般顯著，受外界影響較小。

單一的含量統(tǒng)計缺乏客觀性，需要與當(dāng)?shù)氐耐寥辣尘爸颠M(jìn)行比較。重金屬的污染率指重金屬含量超過背景值點(diǎn)位數(shù)的百分比，得到四項(xiàng)重金屬的污染率都不超過5.00%。而探究重金屬的污染狀況還需參照土壤中重金屬含量的平均值與相對應(yīng)的土壤背景值的比值[26]，得到四種重金屬平均超標(biāo)倍數(shù)由大到小的排序?yàn)锳s＞Cd＞Pb＞Hg。由此得到一個基本結(jié)論，研究區(qū)土壤中重金屬污染物主要為As和Cd。

通過空間插值得到儋州市土壤中Cd、Hg、As、Pb含量的空間分布（圖3）。土壤中Cd、Hg、Pb金屬高含量區(qū)主要集中分布于儋州市北部邊緣，其中，Cd、Hg金屬含量的空間分布相對均勻，而Pb金屬含量的空間分布最不均勻；As金屬高含量區(qū)主要分布于西北角，空間分布不均勻。

圖3 土壤重金屬空間插值分布Fig.3 Spatial interpolation distribution of heavy metals in soil

2.1.2 儋州市水稻重金屬污染分布特征

利用SPSS對水稻中Cd、Hg、As、Pb含量進(jìn)行描述性統(tǒng)計，總結(jié)其數(shù)據(jù)特征（表3）。水稻中Cd、Hg、As、Pb的算數(shù)平均值分別為0.109、0.010、0.111和0.102mg/kg，中位數(shù)分別為0.110、0.010、0.100和0.100mg/kg，水稻中四種金屬的平均值均低于相應(yīng)的背景值。水稻中四項(xiàng)重金屬的變異系數(shù)排序從大到小依次為As（79.20%）＞Pb（60.78%）＞Cd（60.55%）＞Hg（60.00%），變異系數(shù)普遍較大，空間變異顯著，屬于強(qiáng)變異，容易受到外界影響。從污染程度看，水稻受Cd、Hg、As、Pb重金屬輕度污染，污染率分別為7.61%、4.23%、0.15%和6.02%。進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)，得到水稻中四類重金屬含量數(shù)據(jù)都屬于正態(tài)分布。初步判定水稻中重金屬的污染物主要為Pb和Cd，水稻重金屬整體污染程度相對較低。

表3 水稻中各元素含量及基本特征Table 3 Contents and basic characteristics of elements in rice

通過空間插值得到研究區(qū)水稻中Cd、Hg、As、Pb含量的空間分布情況（圖4）。研究區(qū)水稻的Cd和As高含量區(qū)域主要集中在儋州市的北部，受Hg、Pb污染地區(qū)的空間分布較零散，南部地區(qū)受污染程度相對較低。

圖4 水稻重金屬空間插值分布Fig.4 Spatial interpolation distribution of heavy metals in rice

2.2 儋州市耕地土壤質(zhì)量評價結(jié)果分析

通過計算土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQS）和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量影響指數(shù)（IICQAP），將研究區(qū)土壤—水稻系統(tǒng)劃分為四個評價等級，并通過空間插值得到土壤受污染等級空間分布情況（圖5）。

圖5 耕地土壤—水稻系統(tǒng)質(zhì)量狀況圖Fig.5 Quality map of cultivated soil rice system

研究區(qū)1074.93km2耕地中，土壤和水稻都未受污染的面積為130.2km2（占12.11%），分布于除儋州市北部地區(qū)外的各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)；土壤和水稻均受污染的面積為33.27km2（占3.10%），主要集中在研究區(qū)北部地區(qū)；土壤受污染而水稻未受污染的面積為875.13km2（占81.41%），零散分布于不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，其中儋州市東部地區(qū)分布較為集中；土壤未受污染而水稻超限定值的面積為36.33km2（占3.38%），主要集中在儋州市北部地區(qū)，圍繞土壤及水稻均受污染區(qū)域呈圈層擴(kuò)散，另外東北部區(qū)域也有小范圍分布。研究區(qū)只有少部分的土壤和水稻同時處于未污染狀況，南部地區(qū)受污染程度較輕，而絕大部分區(qū)域都受到不同程度的污染。

經(jīng)計算得到研究區(qū)耕地樣點(diǎn)的IICQ，將結(jié)果劃為5個等級，通過ArcGIS的空間插值得到其空間分布格局（圖6）。其中清潔（I級）面積為121.13km2，占比為11.27%，零散分布于除儋州市北部的其他區(qū)域中；輕微污染（II級）面積為870.6km2，占比為80.99%，該等級分布范圍最多且最廣，除了研究區(qū)北區(qū)外，其他區(qū)域都有該等級的分布；中度污染（Ⅲ級）面積為45.33km2，占比為4.22%，分布于研究區(qū)北部和東城鎮(zhèn)北部；重度污染（IV級）面積為21.2km2，占比為1.97%，主要分布于峨蔓鎮(zhèn)和木棠鎮(zhèn)；極度污染（V級）面積為16.67km2，占比為1.97%和1.55%，主要集中分布于儋州西北部的峨蔓鎮(zhèn)和木棠鎮(zhèn)。

圖6 耕地重金屬綜合污染等級圖Fig.6 Comprehensive pollution grade map of heavy metals in cultivated land

2.3 儋州市耕地土壤分區(qū)管制分析

根據(jù)土壤—水稻綜合質(zhì)量評價結(jié)果和污染等級劃分，可將研究區(qū)耕地資源保護(hù)劃分為五大類：安全區(qū)、基本安全區(qū)、低風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)和高風(fēng)險區(qū)5個安全等級（表4和圖7），并可結(jié)合不同分區(qū)的特點(diǎn)提出差別化的管制措施與建議。

圖7 研究區(qū)的耕地安全利用分區(qū)圖Fig.7 Zoning map of cultivated land safety utilization in the study area

表4 安全利用分區(qū)方案Table 4 Division basis of safe utilization zoning

（1）安全區(qū)，該區(qū)121.13km2，占總耕地面積的11.27%，零散分布在除峨蔓鎮(zhèn)和木棠鎮(zhèn)的其他區(qū)域中，但在雅星鎮(zhèn)西北部、排浦鎮(zhèn)東部有較大比重的聚集；此外，在劃分為安全區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，南豐鎮(zhèn)、排浦鎮(zhèn)占比最高，而白馬井鎮(zhèn)、那大鎮(zhèn)只有鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界處有微小分布。安全區(qū)內(nèi)耕地土壤中的重金屬含量均未超過土壤風(fēng)險篩選值，同時水稻產(chǎn)品中的重金屬含量符合食物限量標(biāo)準(zhǔn)。因此，該區(qū)應(yīng)該實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，需要對耕地進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，防止土壤重金屬污染造成農(nóng)作物污染，保證耕地土壤與周邊環(huán)境時刻處于安全狀態(tài)，使土壤和農(nóng)作物維持在安全狀態(tài)。

（2）基本安全區(qū)，該區(qū)870.6km2，占總耕地面積的80.99%，分布在除峨蔓鎮(zhèn)的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，其中蘭洋鎮(zhèn)都為基本安全區(qū)；在海頭鎮(zhèn)、白馬井鎮(zhèn)、光村鎮(zhèn)、新州鎮(zhèn)和王五鎮(zhèn)分布較集中，而大成鎮(zhèn)的基本安全區(qū)是圍繞安全區(qū)呈圈狀分布?；景踩珔^(qū)內(nèi)耕地土壤中的重金屬含量略高于土壤風(fēng)險篩選值，水稻中的重金屬符合食物限量標(biāo)準(zhǔn)，表明土壤中重金屬含量有輕微積累，但不會威脅到農(nóng)產(chǎn)品和人體健康。因此需要對土壤污染源進(jìn)行控制并采取措施防止新的重金屬污染，嚴(yán)禁在周邊建立有色金屬廠、垃圾焚燒廠蓄電池制造廠等可能造成土壤重金屬污染的化工廠，保證耕地土壤和周圍環(huán)境處于較為安全的狀態(tài)。

（3）低風(fēng)險監(jiān)控區(qū)，該區(qū)45.33km2，占總耕地面積的4.22%，集中分布在東成鎮(zhèn)東北部、三都鎮(zhèn)北部、峨蔓鎮(zhèn)北區(qū)和木棠鎮(zhèn)中部，在中和鎮(zhèn)的西北部有較少的分布，光村鎮(zhèn)和新州鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界處有微小分布。低風(fēng)險監(jiān)控區(qū)內(nèi)耕地土壤重金屬含量較高于土壤篩選值，但是水稻中的重金屬含量符合食物限量標(biāo)準(zhǔn)，表明此刻土壤及周邊狀態(tài)對水稻和人體健康基本上構(gòu)不成威脅。應(yīng)切斷重金屬污染源并對土壤、灌溉水、周圍環(huán)境進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，以經(jīng)濟(jì)可行性為前提對土壤進(jìn)行修復(fù)和整治。

（4）中風(fēng)險預(yù)警區(qū)，該區(qū)21.2km2，占總耕地面積的1.97%，集中分布在峨蔓鎮(zhèn)南部和木棠鎮(zhèn)西北部，圍繞著高風(fēng)險限制區(qū)呈圈層擴(kuò)散，此外，在三都鎮(zhèn)與峨蔓鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界處有微小分布。中風(fēng)險預(yù)警區(qū)內(nèi)耕地土壤重金屬含量較高，而且水稻的重金屬已經(jīng)超過食物限量標(biāo)準(zhǔn)，表明土壤以及周圍環(huán)境對水稻質(zhì)量已經(jīng)造成威脅，對人體健康造成較大潛在風(fēng)險。需要對土壤采取重金屬污染風(fēng)險評估，實(shí)施風(fēng)險預(yù)警防控管理，采取合適的土壤修復(fù)和整治措施，比如植物淋浴和固定化處理等。此外，必要時可適當(dāng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，即更換或輪作不同農(nóng)作物類型。

（5）高風(fēng)險限制區(qū)，該區(qū)16.67km2，占總耕地面積的1.55%，該區(qū)的占比最少但最聚集，集中分布在峨蔓鎮(zhèn)南部和與木棠鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界處。高風(fēng)險限制區(qū)內(nèi)耕地土壤重金屬含量嚴(yán)重超過土壤風(fēng)險篩選值，土壤受到嚴(yán)重污染，且水稻安全受到較大威脅，當(dāng)水稻中的重金屬含量超過食物限量標(biāo)準(zhǔn)時，長期食用可能威脅人體健康，增加患病概率。采取土壤綜合整治措施，并深入調(diào)查污染源和檢測土壤、大氣和灌溉水的環(huán)境質(zhì)量，預(yù)警污染范圍；限制農(nóng)用地利用，調(diào)整作物結(jié)構(gòu)或者在必要的情況下可將農(nóng)用地轉(zhuǎn)換為非農(nóng)用地，降低存在的風(fēng)險。

經(jīng)分區(qū)統(tǒng)計分析，結(jié)合該市的統(tǒng)計年鑒和實(shí)地調(diào)研，對高風(fēng)險限制區(qū)、中風(fēng)險預(yù)警區(qū)和低風(fēng)險監(jiān)控區(qū)進(jìn)行了重點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)：木棠鎮(zhèn)有工業(yè)園區(qū)，分布不同類型的工廠；而峨蔓鎮(zhèn)有較大規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖場。而這些主要工業(yè)企業(yè)和畜牧業(yè)集中分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的邊緣區(qū)域和水域密集地帶，將釋放的廢水、廢棄物中的重金屬污染到周圍的農(nóng)作物中，所以有必要以安全利用、因地制宜為原則，提出分區(qū)利用及管理防控的合理性建議[27]。

3 結(jié)論與討論

本文以儋州市為例，首先采用單因子污染指數(shù)法和空間插值分析對土壤和水稻中Cd、Hg、As、Pb四種重金屬的基本特征和空間分布情況，其次運(yùn)用綜合質(zhì)量指數(shù)（IICQ）對土壤—水稻系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價，并依據(jù)土壤—水稻系統(tǒng)的重金屬污染等級和農(nóng)田綜合質(zhì)量狀況對研究區(qū)進(jìn)行安全利用分區(qū)，提出了針對性的分區(qū)管控建議。主要結(jié)論如下：

（1）研究區(qū)土壤中四項(xiàng)重金屬的污染程度由高到低依次為As、Cd、Pb、Hg；而水稻中四項(xiàng)重金屬的污染程度由高到低依次為Cd、Pb、Hg、As。土壤和水稻的四項(xiàng)重金屬在北部地區(qū)含量最高，空間分布不均勻。

（2）運(yùn)用IICQ評價土壤—水稻系統(tǒng)重金屬污染狀況，根據(jù)結(jié)果將其劃分為I級（清潔）和II級（輕微污染）、Ⅲ級（中度污染）、IV級（重度污染）和V級（極度污染）。結(jié)果表明，研究區(qū)主要處于輕微污染狀態(tài)，其次為清潔狀態(tài)和中度污染狀態(tài)，土壤—水稻系統(tǒng)整體處于亞健康狀態(tài)，水稻基本符合國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

（3）基于綜合質(zhì)量指數(shù)（IICQ）的評價結(jié)果，將研究區(qū)劃分為5個安全利用分區(qū)：安全區(qū)、基本安全區(qū)、低風(fēng)險監(jiān)控區(qū)、中風(fēng)險預(yù)警區(qū)和高風(fēng)險限制區(qū)。研究區(qū)主要為基本安全區(qū)，而中風(fēng)險預(yù)警區(qū)和高風(fēng)險限制區(qū)分布最少。并針對不同分區(qū)的特征表現(xiàn)，提出合理化管控建議。

本文采用IICQ法將土壤背景值和重金屬形態(tài)納入土壤與農(nóng)作物的綜合評價中，并從土壤和農(nóng)作物污染的視角進(jìn)行風(fēng)險分區(qū)與管控，有利于實(shí)現(xiàn)耕地土壤資源的安全利用。今后研究可采用不同評價方法驗(yàn)證綜合指數(shù)法的結(jié)果準(zhǔn)確性，同時繼續(xù)深入耕地土壤安全利用定量劃分方案的研究。