呂艷俠，陳發(fā)揚(yáng)，王立

（1.安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,安徽蕪湖241003；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083）

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，土壤環(huán)境污染問題越來越突出，其中土壤環(huán)境重金屬污染尤為世界各國所關(guān)注問題[1]。土壤重金屬特別是有毒重金屬污染是近幾年來環(huán)境科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[2]。土壤重金屬污染具有難降解、易積累、毒性大、隱蔽性強(qiáng)、不可逆等特性,對作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)都有影響,并可通過食物鏈對人體健康造成潛在威脅[3]。而中國蔬菜基地化生產(chǎn)已較為普遍，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的要求，尤其是農(nóng)產(chǎn)品的安全性更是引起了人們的普遍關(guān)注[4]。

老洲鄉(xiāng)隸屬安徽省銅陵市銅陵縣，是銅陵市“菜籃子”生產(chǎn)基地，屬獨(dú)立江心洲，東與銅陵縣城隔江相望，西與無為縣、樅陽縣隔江相鄰，總面積4.2×107m2，耕地面積8.7×106m2,其中約3.3×105m2已經(jīng)通過省無公害基地認(rèn)定,年產(chǎn)蔬菜2.0×107kg[5]。筆者選擇銅陵市種植面積較大、產(chǎn)量較高的蔬菜生產(chǎn)基地作為調(diào)查對象，調(diào)查測定老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤中重金屬的含量，并對結(jié)果進(jìn)行分析與評價(jià)，旨在為無公害蔬菜基地建設(shè)和重金屬元素污染控制提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

蔬菜基地分布在銅陵市老洲鄉(xiāng)。研究區(qū)域同時(shí)也是銅陵市城區(qū)綠葉蔬菜和瓜類的主要供應(yīng)點(diǎn)。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤樣品的取樣與制備。老洲鄉(xiāng)蔬菜基地的面積約3.3×105m2，主要集中在光輝村11隊(duì)、20隊(duì)、科技示范園和中心村，為了比較各個(gè)區(qū)域的污染情況，采集土壤樣品的時(shí)候?qū)⑹卟嘶匕凑者@4個(gè)區(qū)劃分，分別為A、B、C、D區(qū)，每個(gè)區(qū)又布置了6個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)采用梅花布點(diǎn)法，用取樣器采集15～20個(gè)樣點(diǎn)的0～20 cm土壤，充分混合后，采用四分法留取1 kg左右，該研究共采集了24個(gè)土壤樣品。

采回的土壤樣品攤晾在樣品盤上,置于干凈整潔的室內(nèi)通風(fēng)處自然風(fēng)干。同時(shí)剔除土壤中的侵入體和植物須根。風(fēng)干后的土樣用木棒研碎后過2 mm尼龍篩，棄去石塊、沙子等，將過2 mm的土樣繼續(xù)研磨并過150 μm尼龍篩后，裝瓶貼上標(biāo)簽待測[6]。

1.2.2 測定項(xiàng)目及方法。土壤中重金屬的測定采用《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（HJ332～2006）公布的測定方法：土壤中汞、砷含量測定分別采用冷原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法；銅和鋅含量測定都采用火焰原子吸收分光光度法；Cr含量測定采用二苯碳酰二肼光度法；土壤pH采用玻璃電極測定（土∶水=1.0∶2.5）[7]。

1.2.3 評價(jià)方法及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。土壤評價(jià)方法采用單因子污染指數(shù)法與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行蔬菜基地土壤污染評價(jià)[2]。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的二級標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(G B 15618-1995)m g/k g

（1）單因子污染指數(shù)。計(jì)算公式：

式中，Pi為土壤（蔬菜）中污染物i的單因子污染指數(shù)；Ci為土壤（蔬菜）中污染物i的實(shí)測濃度（mg/kg）；Si為污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg）。

Pi≤1表示未污染；1＜Pi≤2表示輕度污染；2＜Pi≤3表示中度污染；Pi＞3表示重度污染。

（2）內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。計(jì)算公式：

式中，（Ci/Si）max為土壤污染中污染指數(shù)最大值；（Ci/Si）ave為土壤污染中污染指數(shù)的平均值。

P綜≤0.7表示安全；0.7＜P綜≤1表示警戒級；1＜P綜≤2表示輕污染；2＜P綜≤3表示中污染；P綜＞3表示重污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬平均含量

由表2可知，老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤Hg的含量范圍在0.034～0.065 mg/kg,平均值為0.046 mg/kg，含量高的樣品主要分布在D區(qū)的采樣點(diǎn)。As的含量在5.2～22.1 mg/kg，平均值為12.2 mg/kg，含量高的樣品主要分布在C區(qū)采樣點(diǎn)。Cr含量范圍在6.6～23.4 mg/kg,平均值為11.5 mg/kg,含量高的樣品主要分布在D區(qū)的采樣點(diǎn)。Cu的含量在45.0～100.0 mg/kg，平均值為63.0 mg/kg,含量高的樣品主要分布在A區(qū)的采樣點(diǎn)。Zn的含量在45.7～82.7 mg/kg,平均值為57.6 mg/kg,以A區(qū)的采樣點(diǎn)含量較高。

表2 老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬平均含量

2.2 老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬污染評價(jià)結(jié)果

與土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[8]中的二級標(biāo)準(zhǔn)（表1）和安徽省土壤環(huán)境背景值[9]比較可知,銅陵市老洲鄉(xiāng)蔬菜基地Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超過國家土壤重金屬污染物二級標(biāo)準(zhǔn)。但Hg、As和Cu的平均含量分別超過安徽省自然土壤背景39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超過安徽省自然土壤背景值。

2.3 老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬變異情況

變異系數(shù)反映了總體樣本中各采樣點(diǎn)的平均變異程度。一般情況下,變異系數(shù)在0～10%屬于弱變異強(qiáng)度，在10%～100%屬于中等變異強(qiáng)度，100%以上屬于強(qiáng)變異強(qiáng)度。在整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)，4種重金屬的變異系數(shù)由大到小依次為Hg（17.92%）、As（42.43%）、Cr（43.16%）、Cu（21.42%）和Zn（10.59%），都屬于中等變異（表2）。Hg、Cu和Zn的變異系數(shù)較小且接近，說明這3種金屬含量主要受土壤背景控制，人為活動對這3種重金屬的污染貢獻(xiàn)率相似，或在該區(qū)內(nèi)3種重金屬具有同源性。As和Cr的變異系數(shù)較大且接近，一般相關(guān)性較好的可以認(rèn)為同源，所以As和Cr具有同源性。相關(guān)性分析表明，Cu和Zn相互之間存在顯著相關(guān)，進(jìn)一步說明這2種元素為復(fù)合污染。As與Cr之間的相關(guān)系數(shù)為-0.72，說明研究區(qū)土壤重金屬As含量與Cr含量顯著負(fù)相關(guān)（表3）。

表3 研究區(qū)土壤重金屬的相關(guān)性

2.4 結(jié)果評價(jià)

以環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為評價(jià)依據(jù)所得單項(xiàng)污染指標(biāo)如下：Hg的Pi范圍是0.03~0.07；As的Pi范圍是0.21~0.88；Cr的Pi范圍是0.03~0.09；Cu的Pi范圍是0.23~0.45；Zn的Pi范圍是0.21~0.66。從單項(xiàng)污染指標(biāo)看，銅陵市老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬中As的單項(xiàng)污染指標(biāo)較大，但是都未超過1.00，其中C區(qū)的第15和第16個(gè)采樣點(diǎn)As的單項(xiàng)污染指標(biāo)都接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的單項(xiàng)污染指標(biāo)均未超過1.00。

以環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為評價(jià)依據(jù)所得綜合污染指數(shù)為0.21~0.66，綜合污染指數(shù)都在0.70以下，屬安全范圍，其中C區(qū)第15和第16個(gè)采樣點(diǎn)綜合污染指數(shù)都非常接近0.70，屬于安全范圍。

3 結(jié)論與討論

（1）銅陵市老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超過國家土壤重金屬污染物二級標(biāo)準(zhǔn)。但Hg、As和Cu的平均含量分別超過安徽省自然土壤背景值39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超過安徽省自然土壤背景值。Hg和Cr含量高的樣品主要分布在中心村；As含量高的樣品主要分布在科技示范園和中心村；Cu和Zn以光輝村11隊(duì)含量較高。

（2）從單項(xiàng)污染指標(biāo)看，銅陵市老洲鄉(xiāng)蔬菜基地土壤重金屬中As的單項(xiàng)污染指標(biāo)較大，但是都未超過1.00，其中科技示范園有2個(gè)采樣點(diǎn)的單項(xiàng)污染指標(biāo)都非常接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的單項(xiàng)污染指標(biāo)均未超過1.00。從綜合污染指數(shù)分析，綜合污染指數(shù)都在0.70以下，屬安全范圍，其中科技示范園有2個(gè)采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)都接近0.70。

（3）從老洲鄉(xiāng)的地理位置可知，銅陵市主要有色金屬冶煉、化工等企業(yè)均沿江布置,掃把溝工業(yè)區(qū)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園距老洲鄉(xiāng)在1500~15000 m,距老洲鄉(xiāng)“菜籃子”種植基地2000~8000 m。因兩大工業(yè)園區(qū)內(nèi)的有色金屬冶煉及化工企業(yè)廢氣大多以中、高架排氣筒對外排放,“菜籃子”種植基地基本在排氣筒排放污染物的落點(diǎn)范圍內(nèi),廢氣中酸性物質(zhì)（二氧化硫、酸霧）及含重金屬煙塵粉塵對基地土壤、農(nóng)產(chǎn)品等產(chǎn)生一定程度的影響。銅陵地區(qū)冬季以東北風(fēng)為主,夏季以西南風(fēng)為主,從老洲鄉(xiāng)不同調(diào)查區(qū)域來看,光輝村11隊(duì)、20隊(duì)距掃把溝工業(yè)區(qū)距離較近（約2000 m）且基本位于其主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向,科技示范園、中心村7隊(duì)距循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園距離較近（約1800 m）且位于其主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向,而“菜籃子”種植基地主要集中在光輝村11隊(duì)、20隊(duì)、科技示范園和中心村。

（4）通過分析數(shù)據(jù)，對銅陵市老洲鄉(xiāng)無公害蔬菜生產(chǎn)基地蔬菜種植提出以下幾條建議：加強(qiáng)對蔬菜基地重金屬污染的監(jiān)測力度，嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”的排放，禁止工業(yè)廢品的農(nóng)用化；嚴(yán)格按照無公害生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，重點(diǎn)把握好無公害蔬菜生產(chǎn)中的4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施；合理安排蔬菜生產(chǎn)布局，可在遠(yuǎn)離污染源的地區(qū)開發(fā)新蔬菜基地以保證蔬菜質(zhì)量；合理布局，搞好無公害蔬菜基地規(guī)劃和建設(shè)；對已污染的土壤，應(yīng)采取相應(yīng)的措施降低重金屬活性。

[1]李靜,謝正苗,徐建明,等.杭州市郊蔬菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評價(jià)[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(3):277-280.

[2]蔣光月,郭熙盛,朱宏斌,等.合肥地區(qū)大棚土壤7種重金屬相關(guān)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)[J].土壤通報(bào)2008,39（5）：1230-1232.

[3]宋啟道,方佳,王富華,等.廣東省主要蔬菜產(chǎn)地土壤中重金屬含量調(diào)查與評價(jià)[J].環(huán)境污染與防治2008,30（5）：91-93.

[4]李精超,胡小鳳,李文一,等.設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬污染分析及防治研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)2010,26（18）：393-396.

[5]閔利,董道明.銅陵市蔬菜基地重金屬污染現(xiàn)狀與評價(jià)[J].銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2008(2):68-76.

[6]張義.淺談土壤樣品采集的方法及有關(guān)注意事項(xiàng)[J].黑龍江科技信息,2010(7):108.

[7]國家環(huán)境保護(hù)總局.食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)H J 332-2006[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2007.

[8]中國科學(xué)院南京土壤研究所.中華人民共和國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)G B 15618-1995[S].上海：上?？萍汲霭嫔?1978.

[9]中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值[M].中國環(huán)境科學(xué)出版社,1990.