某鉛鋅農(nóng)田土壤重金屬污染的調(diào)查與防控對策

鄭艷芹

（深圳市立拓環(huán)保科技有限公司，廣東 深圳 518000）

目前，土壤重金屬污染的最主要來源是采礦和金屬冶煉產(chǎn)業(yè)，鉛鋅冶煉廠周邊金屬污染情況證實(shí)了這一分析。土壤重金屬污染是一種較為穩(wěn)定持久的污染類型，重金屬可以以不同形態(tài)存在于土壤之中，只有部分有效形態(tài)下的重金屬可以被植物所吸收，伴隨著食物鏈的發(fā)展最終進(jìn)入到人體之中[1]。我們分別利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)評價(jià)方法對某地區(qū)的農(nóng)田鉛鋅污染情況給予評估分析。

1 污染土壤區(qū)域樣品采集

1.1 樣品采集與處理

實(shí)驗(yàn)采用的土壤布點(diǎn)方法為網(wǎng)格法，隨機(jī)選擇其中的3個(gè)采樣點(diǎn)作為樣品采集的基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)土壤分層取四個(gè)深度的土壤，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的土壤采集方法為五點(diǎn)法，每個(gè)點(diǎn)均對四個(gè)相應(yīng)深度的土壤進(jìn)行采集，每個(gè)深度采集混合土壤樣品約為3 kg，去除多余石塊、植物等雜物后，利用四分法統(tǒng)一留取樣品約為1 kg。所有土壤樣品集中存放在實(shí)驗(yàn)室，粉碎、混勻、過篩后備用。

1.2 樣品分析與測試方法

樣品pH值測試方法：電位法測定土壤樣品，保持水土比例為1∶2.5；重金屬消解方法：HNO3-H2O2；重金屬含量測定儀器：電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定。測試標(biāo)準(zhǔn)：《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于pH、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鉻（Cr）、砷（As）、汞（Hg）的測定標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與評價(jià)

1.3.1 數(shù)據(jù)處理

將收集到的數(shù)據(jù)通過SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，等級(jí)資料選擇獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)，相關(guān)性分析選擇原始數(shù)據(jù)。

1.3.2 土壤重金屬污染評價(jià)方法

采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對土壤內(nèi)各個(gè)污染物質(zhì)進(jìn)行測定，測定標(biāo)準(zhǔn)參照內(nèi)梅羅污染指數(shù)法中污染等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 土壤重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法對土壤重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬含量情況統(tǒng)計(jì)

重金屬的含量情況（見表1），我們可以發(fā)現(xiàn)重金屬的變異系數(shù)均在0.1至1.0之間，說明不同采樣點(diǎn)重金屬的空間分布差異較小，整體污染情況分布較為均勻。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中pH≤5.5的風(fēng)險(xiǎn)篩選值的較嚴(yán)格項(xiàng)[3]。土壤背景值參照CNEMC，1990。

表1 土壤中重金屬含量情況統(tǒng)計(jì)

在該地塊重金屬污染情況具體分析過程中，發(fā)現(xiàn)鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）這三種重金屬之間存在正相關(guān)，說明這三類污染重金屬的同源性及遷移性均有相似，而土壤中的鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）的累積量和土壤pH值之間呈現(xiàn)正相關(guān)，這說明該區(qū)域內(nèi)土壤的pH值越高，重金屬累積量越多。

2.2 土壤重金屬污染評估

在研究地塊內(nèi)，主要對污染較為嚴(yán)重且存在明顯重金屬超標(biāo)情況的表層土壤進(jìn)行污染指數(shù)評估。各污染物的污染指數(shù)（見表2），從表2中數(shù)據(jù)可以看出，該區(qū)域內(nèi)表層土壤鉛（Pb）、鋅（Zn）的內(nèi)梅羅污染指數(shù)的極大值分別為3.05和4.62，均已達(dá)到重度污染水平，其均值分別為2.27和2.01，也達(dá)到中度污染水平，其余重金屬的內(nèi)梅羅污染指數(shù)均小于1，屬于非污染水平。由此可判斷鉛（Pb）、鋅（Zn）為該地塊主要的土壤污染因子。

表2 土壤重金屬污染情況評估

2.3 土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

對研究地塊內(nèi)土壤的重金屬采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法進(jìn)行分析，表達(dá)式如下：

經(jīng)計(jì)算可知，其中鋅（Zn）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、砷（As）、銅（Cu）的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40（分別為5.79，37.20，1.77，10.18，3.60），這說明該地塊內(nèi)以上重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低；鎘（Cd）的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于40且小于80（為60.64），其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為中級(jí)；汞（Hg）的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于80且小于160（146.67），潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為高級(jí)。重金屬的綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）為265.84，屬于較高級(jí)別，由此得出主要原因是鎘（Cd）和汞（Hg）的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)值比較大。

3 重金屬污染處理與防治措施

針對農(nóng)田土壤重金屬污染情況，目前國內(nèi)外比較常用的修復(fù)方法有客土法、固土法、生物修復(fù)法等[3]。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)地塊的實(shí)際情況，建議從鉛（Pb）、鋅（Zn）污染入手，根據(jù)區(qū)域內(nèi)土壤污染范圍的大小，以及對污染技術(shù)的適用性等角度，我們認(rèn)為對該區(qū)域土壤的重金屬污染治理采取分階段處理的方式較佳，即第一階段采用生物修復(fù)法，依靠動(dòng)植物和微生物的活性，將重金屬轉(zhuǎn)移到目標(biāo)植物中，再進(jìn)一步的對目標(biāo)植物進(jìn)行處理[4]；第二階段采用固土法，通過向污染的土壤中添加固化劑，限制重金屬在土壤中的轉(zhuǎn)移，最大限度降低農(nóng)作物對重金屬的吸收富集，從而保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和安全[5]。

4 結(jié)論

通過對本實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)土壤的重金屬污染情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)土壤的pH值與重金屬含量之間存在正相關(guān)的聯(lián)系，這說明土壤中的pH值越高，重金屬的累積情況就越嚴(yán)重；我們通過內(nèi)梅羅污染指數(shù)對該地區(qū)土壤表層的重金屬污染指數(shù)進(jìn)行了測算，結(jié)果表明，本區(qū)域內(nèi)土壤的鉛（Pb）、鋅（Zn）超標(biāo)嚴(yán)重；通過潛在生態(tài)危害指數(shù)法計(jì)算可知，鉛（Pb）、鋅（Zn）的潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均較低，然而重金屬的綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI較高，其中主要是鎘（Cd）和汞（Hg）的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)值比較大。修復(fù)工作應(yīng)重點(diǎn)針對鉛（Pb）、鋅（Zn）的污染，且后期應(yīng)對鎘（Cd）、汞（Hg）的污染進(jìn)行持續(xù)跟蹤和重點(diǎn)關(guān)注。