2020年嘉興市農(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量狀況分析

余建林，李 莉，俞麗瑯，蘇營(yíng)營(yíng)，馬艷玲

(浙江省嘉興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 嘉興 314000)

1 引言

土壤是指地球陸地表面具有一定肥力，能生長(zhǎng)作物的疏松表層，對(duì)地球生態(tài)和生物都有極其重要的作用。人類95%的食物都直接或間接的來(lái)源于土壤。除此之外，它還是地球重要的碳庫(kù)、能凈化空氣，減緩氣候變化，維持生態(tài)系統(tǒng)的健康、能過(guò)濾、凈化和儲(chǔ)存水分；它通過(guò)微生物的分解作用來(lái)保證物質(zhì)循環(huán)確保動(dòng)植物能不停地利用這些物質(zhì)；為地球上所有的生物提供基本的生命支撐。

土壤的形成是一個(gè)極其漫長(zhǎng)的過(guò)程，形成1 cm厚的土壤需要1000多年的時(shí)間。由于土壤的不可再生性，一旦一個(gè)地區(qū)被過(guò)度開(kāi)發(fā)，無(wú)序利用或者被嚴(yán)重污染，就會(huì)導(dǎo)致土壤退化。迄今為止，全球33%的土壤已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的退化。中國(guó)的土壤安全形勢(shì)也非常嚴(yán)峻，中國(guó)內(nèi)地耕地面積占世界總耕地面積約8.6%，2019年中國(guó)內(nèi)地人口約14億，約占世界總?cè)丝诘?8.2%。人均耕地面積世界平均水平0.206 hm2約3.1畝，中國(guó)為0.097 hm2約1.5畝，中國(guó)人均耕地面積在195個(gè)國(guó)家中排名第118名，中國(guó)人均耕地資源占有量是世界平均水平的一半。所以了解土壤的環(huán)境質(zhì)量狀況，保證土壤的合理開(kāi)發(fā)和可持續(xù)利用是非常重要的。

在土壤污染中，重金屬污染具有潛伏時(shí)間長(zhǎng)且不能降解的特點(diǎn)，不但對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和質(zhì)量造成長(zhǎng)期不良影響，還會(huì)通過(guò)食物鏈的積累影響人類的健康[1～5]。研究表明，近年來(lái)土壤重金屬污染程度持續(xù)加重，污染速率加快，值得引起足夠的重視[6]。

內(nèi)梅羅指數(shù)法是以單項(xiàng)污染指數(shù)為基礎(chǔ)的綜合污染程度評(píng)價(jià)方法，在突出污染最嚴(yán)重的污染因子的危害性的同時(shí)可以較為全面的反映多種污染物的共同作用[7～13]。本文采用單因子評(píng)價(jià)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法考察了2020年嘉興市農(nóng)村的土壤環(huán)境質(zhì)量。

2 研究區(qū)域概況

嘉興市位于浙江省東北部、長(zhǎng)江三角洲杭嘉湖平原腹心地帶，是長(zhǎng)江三角洲重要城市之一。自古為繁華富庶之地，素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”“絲綢之府”的美譽(yù)，是中國(guó)共產(chǎn)黨誕生地，是我國(guó)近代史上重要的革命紀(jì)念地；是長(zhǎng)三角城市群、上海大都市圈重要城市、杭州都市圈副中心城市。嘉興市雖然一直有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，但是人均耕地面積僅為0.043 hm2約0.645畝，遠(yuǎn)低于全國(guó)水平。并且，隨著人口的增加和城市進(jìn)程的推進(jìn)，嘉興市的人均耕地面積將會(huì)進(jìn)一步下降；工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程也會(huì)對(duì)土壤造成較大的污染。農(nóng)村土壤質(zhì)量，關(guān)系著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，與人民群眾的健康息息相關(guān)，所以了解當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量狀況對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著極其重要的意義。

土壤污染中，比較突出的是重金屬污染。由于重金屬不能為土壤中的微生物所降解，會(huì)在土壤中積累并轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)蓄積，從而嚴(yán)重危害人體健康。了解農(nóng)村土壤中的重金屬污染情況，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是非常重要的。

土壤中的重金屬污染主要是由于人類活動(dòng)的影響造成的。工業(yè)、交通及農(nóng)業(yè)活動(dòng)會(huì)將重金屬等有毒有害物質(zhì)帶入土壤中，致使土壤重金屬含量明顯升高，造成生態(tài)環(huán)境惡化。近年來(lái)土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品安全研究和耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)大量測(cè)定資料，說(shuō)明當(dāng)前土壤環(huán)境污染程度不斷加重[14]。

本文利用內(nèi)梅羅指數(shù)法分析了2020年嘉興市22個(gè)村莊的土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)嘉興市農(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，希望為嘉興市全面開(kāi)展農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。

3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文采用《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)GB15618-2018》中的標(biāo)準(zhǔn)限值。

3.2 評(píng)價(jià)方法與分級(jí)

本文采用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行分級(jí)和評(píng)價(jià)。

單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算：

Pi=Ci/Si

(1)

式(1)中，Pi為某項(xiàng)污染物的污染指數(shù)；Ci為污染物的實(shí)測(cè)值，Si為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

土壤污染物分擔(dān)率的計(jì)算：

Ki=Pi/Pisum

(2)

式(2)中，Pisum為各項(xiàng)污染指數(shù)之和；

綜合污染指數(shù)的計(jì)算：

(3)

式(3)中，i為某調(diào)查點(diǎn)位內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Piave為該點(diǎn)位土壤中各金屬元素污染指數(shù)的算數(shù)平均值，Pimax為該點(diǎn)位土壤重金屬元素的最大單項(xiàng)污染指數(shù)。表1具體列出了單項(xiàng)污染指標(biāo)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 單項(xiàng)污染指標(biāo)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)果與分析

4.1 土壤樣品監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

在土壤監(jiān)測(cè)中，樣品pH≤6.5為酸性土壤；6.57.5為堿性土壤。2020年嘉興市22個(gè)農(nóng)村110個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，有29個(gè)點(diǎn)位樣品為酸性土壤樣品；24個(gè)為中性土壤樣品；57個(gè)為堿性土壤樣品。根據(jù)農(nóng)用地的類型，110個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位被分為水田(28個(gè))、果園(6個(gè))及其他類型(76)。其中28個(gè)水田點(diǎn)中有14個(gè)點(diǎn)位為酸性土壤，占所有水田點(diǎn)位的50.0%，說(shuō)明嘉興市農(nóng)村的耕作土地酸化問(wèn)題較為嚴(yán)重。

根據(jù)《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)GB15618-2018》中的標(biāo)準(zhǔn)限值，2020年嘉興市22個(gè)農(nóng)村110個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)鎘含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值；1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)銅含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值；1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位鉻含量、鋅含量同時(shí)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值；1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位鋅含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值。這些點(diǎn)位可能存在農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 土壤單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)

2020年嘉興市110個(gè)農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，有7個(gè)點(diǎn)位的土壤為輕污染；主要超標(biāo)污染物鎘、鋅和銅；有1個(gè)點(diǎn)位的土壤為中污染，主要超標(biāo)污染物為鎘。具體情況見(jiàn)表2。

表2 2020年嘉興市農(nóng)村土壤單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)

4.3 土壤污染物分擔(dān)率分析

污染物的分擔(dān)率可以用來(lái)考察土壤的主要污染物。從總體來(lái)看，2020年嘉興市110個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，污染物分擔(dān)率從大到小依次為：鋅(0.184)>鉻(0.146)>銅(0.144)>砷(0.133)>鎘(0.127)>鎳(0.125)>鉛(0.098)>汞(0.044)。水田點(diǎn)位中，污染物的分擔(dān)率情況為：鋅(0.184)>銅(0.156)>砷(0.132)=鎳(0.132)>鎘(0.112)>鉻(0.102)>汞(0.099)>鉛(0.081)；果園點(diǎn)位中，污染物分擔(dān)率情況為：鎘(0.221)>鋅(0.217)>鉛(0.134)>鉻(0.132)>鎳(0.110)>砷(0.083)>銅(0.070)>汞(0.033)；其他土地類型中，污染物分擔(dān)率排名為：鋅(0.182)>鉻(0.163)>銅(0.145)>砷(0.138)>鎘(0.124)>鎳(0.123)>鉛(0.102)>汞(0.024)。

從各土地類型的污染物分擔(dān)率來(lái)看，水田點(diǎn)位的主要污染物為鋅、銅和砷；果園點(diǎn)位的主要污染物為鎘、鋅和鉛；其他土地類型的主要污染物為鋅、鉻和銅。綜合來(lái)看，2020年嘉興市農(nóng)村各污染點(diǎn)位中最突出的土壤污染物為鋅，其余為鎘、鉻、銅和鉛。

4.4 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

2020年嘉興市110個(gè)農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)范圍在0.20～1.49之間。其中，99個(gè)點(diǎn)位的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)小于0.7，處于清潔范圍，占比為90.0%；9個(gè)點(diǎn)位的內(nèi)梅羅指數(shù)處于尚清潔的范圍，占8.2%；有一個(gè)農(nóng)田點(diǎn)位和居民區(qū)附近點(diǎn)位土壤屬于輕度污染范圍，它們的內(nèi)梅羅指數(shù)分別為1.46與1.49，占比為1.8%。具體情況見(jiàn)表3。

從農(nóng)用地類型來(lái)看，99個(gè)屬于I級(jí)即土壤屬于清潔的點(diǎn)位中，水田點(diǎn)位有26個(gè)，包括基本農(nóng)田，菜地、灌溉區(qū)和水源地土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)，占到所有水田點(diǎn)位的92.9%，說(shuō)明2020年在開(kāi)展監(jiān)測(cè)的農(nóng)村土壤中，絕大多數(shù)的水田點(diǎn)位土壤屬于清潔的范圍；6個(gè)果園點(diǎn)位中有5個(gè)屬于I 級(jí)，占果園點(diǎn)位的83.3%；68個(gè)其他類型土地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤屬于I級(jí)，占所有其他類型土地的89.5%。屬于尚清潔的9個(gè)(Ⅱ，警戒限)的點(diǎn)位中，1個(gè)為水田中的基本農(nóng)田點(diǎn)位，1個(gè)為果園點(diǎn)位，其余7個(gè)為其他類型農(nóng)用地(包括居民區(qū)周邊、林地、菜地、疑似污染點(diǎn)位、垃圾場(chǎng)周邊)；出現(xiàn)輕微污染的點(diǎn)位有兩個(gè)，一個(gè)為水田中的基本農(nóng)田點(diǎn)位，另一個(gè)為其他類型中的居民區(qū)周邊點(diǎn)位。具體見(jiàn)表3。

表3 2020年嘉興市農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

從不同的酸堿性來(lái)看，29個(gè)酸性土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，有1個(gè)為輕微污染點(diǎn)位，占比3.4%；5個(gè)點(diǎn)位的土壤處于尚清潔(警戒限)，占比17.2%；剩余的23個(gè)點(diǎn)位土壤屬于清潔，占比為79.4%。24個(gè)中性土壤點(diǎn)位中，出現(xiàn)1個(gè)輕微污染點(diǎn)位，4個(gè)點(diǎn)位屬于尚清潔，19個(gè)點(diǎn)位為清潔，分別占4.2%、16.7%和79.1%；57個(gè)堿性土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤全部屬于清潔。

總體來(lái)說(shuō)，嘉興市2020年的農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，嘉興市農(nóng)村土壤基本屬于清潔范疇，只有極少數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了輕微污染的現(xiàn)象，其中堿性土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤均屬于清潔范圍；與此同時(shí)，水源地周邊的土壤沒(méi)有出現(xiàn)重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

(1)2020年對(duì)嘉興市22個(gè)村莊110個(gè)土壤點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，有6個(gè)點(diǎn)位存重金屬指標(biāo)(鎘、鉻、銅、鋅)超標(biāo)，鎘元素最大超標(biāo)倍數(shù)為0.25倍、鋅的最大超標(biāo)倍數(shù)為0.95倍；鉻和銅各超標(biāo)一次，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.02及0.16倍。

(2)單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明，2020年嘉興市110個(gè)農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，有7個(gè)點(diǎn)位屬于輕污染，1個(gè)點(diǎn)位屬于中度污染，超標(biāo)污染物主要為鎘、鋅和銅。

(3)嘉興市110個(gè)農(nóng)村土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，有29個(gè)點(diǎn)位顯示土壤為酸性，占比為26.4%。28個(gè)水田點(diǎn)位中，酸性土壤點(diǎn)位占比達(dá)到50.0%。說(shuō)明嘉興市農(nóng)村的耕作土地酸化問(wèn)題較為嚴(yán)重。主要原因?yàn)榧闻d地區(qū)在農(nóng)田種植過(guò)程中，長(zhǎng)期大量施用銨態(tài)氮肥以及過(guò)磷酸鈣、氯化鉀等酸性和生理酸性肥料造成的。除此之外大氣污染和酸雨頻率、強(qiáng)度的增加也使耕層土壤酸化明顯。

(4)采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)，2020年嘉興市農(nóng)村土壤基本屬于清潔狀態(tài)(90.0%)；8.2%的點(diǎn)位處于警戒限；另有1.8%的點(diǎn)位出現(xiàn)了輕度污染狀況?？傮w來(lái)說(shuō)，嘉興市2020年農(nóng)村土壤屬于清潔的狀態(tài)。其中全部堿性土壤點(diǎn)位都屬于清潔狀態(tài)。

5.2 建議

土壤中重金屬污染來(lái)源眾多，大氣、水源、固體廢棄物及農(nóng)業(yè)投入品都可以成為土壤重金屬污染的源頭。土壤重金屬污染不但可以導(dǎo)致土壤質(zhì)量劣化，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量下降，而且還可通過(guò)徑流、淋失，污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，并可能直接毒害農(nóng)作物和通過(guò)食物鏈危害人體健康。為了保障土壤質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展，需要采取切實(shí)有效措施加強(qiáng)對(duì)土壤污染防控治理[15]。

首先，應(yīng)該從源頭上遏制土壤污染的加劇。土壤中重金屬及其他污染物質(zhì)主要來(lái)源于工業(yè)“三廢”、城鄉(xiāng)污水排放及農(nóng)業(yè)投入品。來(lái)源廣泛，監(jiān)控難度較大。各部門應(yīng)該各司其職，加強(qiáng)合作，加強(qiáng)污染源頭的監(jiān)督管理，嚴(yán)格控制污染物的排放。其次，應(yīng)大力推動(dòng)現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，合理利用化肥、農(nóng)藥，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡及生物多樣性。第三，利用科學(xué)技術(shù)對(duì)污染嚴(yán)重的土壤進(jìn)行修復(fù)[16, 17]。根據(jù)土壤污染的特性、污染程度及范圍，結(jié)合技術(shù)、裝備及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平，采取合適的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行土壤質(zhì)量的修復(fù)。