桂林市青獅潭水庫(kù)周邊土壤和辣椒汞含量及污染評(píng)價(jià)

摘要：對(duì)桂林青獅潭水庫(kù)周邊區(qū)域的土壤和常見(jiàn)蔬菜辣椒進(jìn)行了汞污染調(diào)查。采集的樣品包括58個(gè)土壤樣和14個(gè)辣椒樣。土壤樣品包括29個(gè)岸土，7個(gè)公平鎮(zhèn)垃圾土，22個(gè)菜地土壤。結(jié)果表明，由北向南，水庫(kù)周邊土壤總汞含量呈現(xiàn)出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢(shì)。其中菜地土總汞含量均值為0.134 6 μg/g，31號(hào)樣點(diǎn)土壤總汞含量為0.445 3 μg/g，超過(guò)了我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008）》第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最低限值（Hg≤0.2 μg/g），表明水庫(kù)南側(cè)土壤已有一定程度的污染。辣椒果實(shí)平均總汞含量為0.008 2 μg/g，沒(méi)有超出國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限定值。

關(guān)鍵詞：青獅潭水庫(kù)；土壤；辣椒；總汞含量；污染評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X82；X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）23-5718-04

汞是一種具有嚴(yán)重生理毒性的化學(xué)物質(zhì)，環(huán)境中各種形式的汞均可在一定條件下轉(zhuǎn)化為劇毒的甲基汞。甲基汞進(jìn)入人體后主要侵害神經(jīng)系統(tǒng)，尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)[1，2]。汞在自然界分布極廣，汞及其化合物是分布廣泛的環(huán)境污染物，在土壤、植物、大氣等環(huán)境介質(zhì)中普遍存在。汞還是一種具有持久性、易遷移性和高度生物蓄積性的化學(xué)品，已成為嚴(yán)重危害環(huán)境和人體健康的全球性污染物，受到了各國(guó)的高度重視[3]。

環(huán)境中的汞主要通過(guò)大氣傳播，根據(jù)釋放出來(lái)汞的形態(tài)及周圍環(huán)境的氣象條件，汞可以通過(guò)濕沉降或干沉降作用沉積在汞源附近甚至更遠(yuǎn)的地方，所以汞污染是地方性的，也是區(qū)域性的乃至全球性的。土壤中汞的來(lái)源是多方面的。首先是土壤母質(zhì)本身含汞，不同母質(zhì)形成的土壤，其含汞量存在很大差異；另一方面，由于人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，使汞進(jìn)入環(huán)境，污染大氣、水體和土壤，如有機(jī)汞農(nóng)藥的施用曾一度是造成大面積農(nóng)田土壤含汞量普遍增加的一個(gè)重要原因。雖然近幾十年來(lái)限制含汞農(nóng)藥的生產(chǎn)與使用，由含汞農(nóng)藥帶來(lái)的土壤汞污染已大大減輕，但由污水灌溉污泥施肥等引起的局部地區(qū)的土壤汞污染卻在逐漸增加[4]。研究表明，被淹沒(méi)土壤和植被是水庫(kù)魚(yú)體甲基汞增高的重要原因[5]：一方面，被淹沒(méi)的土壤和植被在腐解過(guò)程中主動(dòng)或被動(dòng)地將甲基汞釋放到水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)中[6]；另一方面，被淹沒(méi)的土壤和植被再腐解使水庫(kù)底部形成厭氧環(huán)境[7]，有利于無(wú)機(jī)汞從被淹沒(méi)土壤和植被中溶解出來(lái)，從而為汞的甲基化反應(yīng)提供充裕的無(wú)機(jī)汞[8]。

青獅潭水庫(kù)位于桂林市西北32 km，1960年建成，總庫(kù)容6億m3，是一座以灌溉為主，兼顧漓江旅游補(bǔ)水、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水庫(kù)[9]。由于漓江及支流都是典型的雨源型河流，水量季節(jié)性變化十分懸殊。隨著城市化進(jìn)程及市區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，取水量不斷增長(zhǎng)，2010年日供水量達(dá)到121.97萬(wàn)m3，需要供水流量超過(guò)10 m3/s，按現(xiàn)有水廠的取水能力，漓江滿足不了桂林市的供水要求[10]。實(shí)施青獅潭水庫(kù)向桂林市供水，改變了桂林市從漓江取水的單一供水方式，緩解了漓江枯水期水量短缺問(wèn)題，但水庫(kù)水質(zhì)好壞也會(huì)因此影響漓江水質(zhì)狀況。

對(duì)青獅潭水庫(kù)周邊環(huán)境土壤-植物系統(tǒng)的汞污染調(diào)查，其目的一方面是了解水庫(kù)環(huán)境汞污染的現(xiàn)狀，另一方面是了解汞在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)土壤和植物樣品采自青獅潭水庫(kù)周圍居民區(qū)、農(nóng)田區(qū)。

1.2 采集與處理

由圖1可見(jiàn)，此次在青獅潭水庫(kù)周邊區(qū)域共采得土壤樣品58個(gè)，其中9～15號(hào)樣點(diǎn)為公平鎮(zhèn)內(nèi)的垃圾土，16～37號(hào)樣點(diǎn)為菜地土，其余樣點(diǎn)為岸土。同時(shí)對(duì)水庫(kù)周邊區(qū)域常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)作物辣椒進(jìn)行了采樣，共14個(gè)樣品（圖2）。

土壤樣品采集深度0～20 cm，去除表層垃圾、殘葉等雜物后，均勻混合后用四分法從中選取1 kg土壤，代表該點(diǎn)的混合樣品。

辣椒樣品采集時(shí)將植物樣整株連根拔起，每個(gè)樣點(diǎn)通常采集植物3～4株合并成混合樣，裝袋并編號(hào)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤總汞含量分布

采集青獅潭水庫(kù)周邊土壤進(jìn)行分析，各采樣點(diǎn)總汞含量分布見(jiàn)圖3。

58個(gè)采樣點(diǎn)中3種不同類型土壤總汞含量有所差異。其中岸土總汞含量范圍為0.040 2～0.180 4 μg/g，平均值為0.057 6 μg/g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.032 6 μg/g，變異系數(shù)為56.6%；公平鎮(zhèn)內(nèi)垃圾土總汞含量范圍為0.071 1～0.251 8 μg/g，平均值為0.130 3 μg/g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.062 6 μg/g，變異系數(shù)為48.0%；菜地土總汞含量范圍為0.041 1～0.445 3 μg/g，平均值為0.134 6 μg/g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.104 7 μg/g，變異系數(shù)為77.7%。不同類型土壤平均總汞含量表現(xiàn)為岸土<垃圾土<菜地土（表1、表2）。

2.2 植物總汞含量分布

采集青獅潭水庫(kù)周邊區(qū)域農(nóng)作物辣椒樣品（整株）分析表明，辣椒（整株）總汞含量范圍為0.021 9～0.050 6 μg/g，平均值為0.038 0 μg/g，標(biāo)準(zhǔn)差為0.008 0 μg/g，變異系數(shù)為22.1%（圖4、表3、表4）。

3 污染評(píng)價(jià)

3.1 青獅潭水庫(kù)周邊區(qū)域土壤總汞污染評(píng)價(jià)

青獅潭水庫(kù)北側(cè)所采土壤樣品主要為岸邊自然土，中部西側(cè)為公平鎮(zhèn)內(nèi)垃圾土，南側(cè)主要為菜地土。由北向南，總汞含量呈現(xiàn)出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢(shì)。水庫(kù)東湖岸邊由于沒(méi)有什么人為活動(dòng)，基本為山坡自然土壤，總汞含量與西湖北邊東側(cè)山坡自然土壤總汞含量相近。31號(hào)點(diǎn)菜地土中總汞含量0.445 3 μg/g，超過(guò)了我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008）》第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最低限值（總汞≤0.2 μg/g）[11]。

在系統(tǒng)分析了土壤總汞含量水平的基礎(chǔ)上采用地累積指數(shù)法對(duì)水庫(kù)周邊區(qū)域土壤總汞含量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

地累積指數(shù)是德國(guó)學(xué)者M(jìn)uller于1969年提出的一種廣泛應(yīng)用于土壤、沉積物中重金屬污染評(píng)價(jià)的方法，其不僅反映自然地質(zhì)過(guò)程造成的背景值的影響，而且還注重人類活動(dòng)對(duì)重金屬污染的影響。由于土壤樣品采集區(qū)域的地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)及土壤類型一致，遂將3個(gè)山坡自然土壤（0.041 0、0.040 3、0.042 2 μg/g）的平均總汞含量作為研究的土壤總汞背景值：B=0.041 2 μg/g。

地累積指數(shù)計(jì)算公式為：Igeo=log2[C0/（K×B）]

式中，C0為樣品中總汞的實(shí)測(cè)濃度；B為土壤中總汞的背景值；K為修正指數(shù)，一般取值為1.5。依據(jù)地累積指數(shù)將總汞污染程度分為7個(gè)等級(jí)如表5。

根據(jù)青獅潭水庫(kù)地勢(shì)情況，對(duì)水庫(kù)周邊區(qū)域3種不同類型土壤共58個(gè)樣品進(jìn)行地累積指數(shù)及總汞污染程度分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

分析結(jié)果表明，岸邊自然土總汞超標(biāo)率較低，為17.2%，大部分為輕度污染；垃圾土和菜地土總汞超標(biāo)率較高，分別為100%和68.2%，主要為輕度污染，垃圾土有1個(gè)點(diǎn)為中度污染，而菜地土則有2個(gè)點(diǎn)為中度污染。

總體而言，部分岸邊自然土總汞含量已稍微受到影響，但大部分仍與山坡自然土壤總汞含量相近；公平鎮(zhèn)內(nèi)垃圾土壤總汞含量全部超標(biāo)，是因?yàn)殒?zhèn)內(nèi)生活垃圾污染所致；水庫(kù)周邊的菜地土壤總汞含量均值最高，受污染程度最大，很可能是由于農(nóng)藥、化肥常年累積造成重金屬汞含量增加。

3.2 青獅潭水庫(kù)周邊區(qū)域辣椒總汞污染評(píng)價(jià)

水庫(kù)周邊區(qū)域辣椒（整株）總汞平均含量為0.038 0 μg/g，但辣椒果實(shí)總汞平均含量為0.008 2 μg/g，沒(méi)有超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 2715-2005）》[12]和《食品中污染物限量（GB 2762-2005）》規(guī)定的限量值（總汞≤0.02 μg/g）[13]。

4 結(jié)論

1）不同類型土壤平均總汞含量表現(xiàn)為岸土<垃圾土<菜地土，由北向南汞含量呈現(xiàn)出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢(shì)。31號(hào)樣點(diǎn)總汞含量超過(guò)了我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008）》第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最低限值（總汞≤0.2 μg/g）。

2）根據(jù)地累積指數(shù)法，岸邊自然土總汞超標(biāo)率為17.2%，總汞含量均值最低，污染程度最低；公平鎮(zhèn)內(nèi)垃圾土壤總汞含量全部超標(biāo)，為鎮(zhèn)內(nèi)生活垃圾污染所致；水庫(kù)周邊的菜地土總汞超標(biāo)率68.2%，總汞含量均值最高，污染程度最大，為農(nóng)藥、化肥常年累積造成的。

3）水庫(kù)周邊區(qū)域辣椒樣品（整株）總汞含量范圍為0.021 9～0.050 6 μg/g，變異系數(shù)為22.1%。雖然辣椒（整株）總汞含量較高，但辣椒果實(shí)總汞含量范圍為0.004 4～0.017 8 μg/g，沒(méi)有超過(guò)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的限值，說(shuō)明在沿岸菜地土總汞含量超標(biāo)嚴(yán)重的情況下，尚未對(duì)辣椒食用部分造成影響。

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