郭彬 仝霞 魏志遠

摘 要 在瓊海市12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的典型土壤中采集21個混合土壤樣本，并對各土壤樣本中重金屬元素Hg、Cd、Cr、Pb和As的含量進行測定，以了解瓊海市水稻土重金屬含量及污染現狀。依據國家土壤環(huán)境質量二級標準，采用單項污染指數法以及內梅羅綜合污染指數法評價土壤中重金屬的污染程度。結果表明：瓊海市水稻土各重金屬元素的平均含量均小于二級標準值；表層土壤Pb和Hg、Pb和Cd、As和Cd、As和Pb之間存在顯著相關性（P<0.01）；從單項污染指數來看，除了大路鎮(zhèn)存在Cr元素輕度污染外，其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均未受到重金屬Hg、Cd、Cr、Pb和As的污染；從全市范圍來看，僅有大路鎮(zhèn)為警戒級程度，其他11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)安全清潔，全市的綜合污染指數僅為0.32，說明全市水稻土環(huán)境質量狀況整體清潔，處于安全水平。

關鍵詞 水稻土 ；重金屬污染 ；污染指數法 ；瓊海市

分類號 X825

重金屬具有不易分解、易積聚的特點，是土壤環(huán)境中具有潛在危害的一類污染物。近年來，國內土壤重金屬污染事故發(fā)生較為頻繁，不但嚴重威脅土壤環(huán)境與農產品質量安全，還可以通過食物鏈進入人體，危害人們身體健康，甚至危及社會穩(wěn)定[1]。據統(tǒng)計，我國約有56%的蔬菜，34%的農畜產品和20%的糧食存在質量安全隱患，損害民眾健康[2]。因此，土壤重金屬污染問題越來越受到人們的關注，并試圖運用各種手段對重金屬污染進行評價。就海南而言，土壤重金屬污染也已引起了人們的普遍關注。趙志忠[3]、李福燕[4]、郝麗虹[5]等人對海南農用地重金屬污染進行了研究。筆者曾參與了海南儋州、文昌地區(qū)水稻土重金屬污染的調查與評價工作[6-7]。為了進一步摸清海南冬季瓜菜主產區(qū)的農田重金屬污染現狀，作者對瓊海市水稻田土壤Hg、Cd、Cr、Pb、As等5種重金屬元素的污染狀況進行評價，以期為創(chuàng)建農產品質量安全生產基地提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

瓊海市地處海南省東部，東鄰南海，東北連文昌市，南靠萬寧市，西與定安、屯昌、瓊中縣交界，位于北緯18°58′～19°28′和東經110°07′～110°40′。全市轄嘉積鎮(zhèn)、塔洋鎮(zhèn)、萬泉鎮(zhèn)、長坡鎮(zhèn)、石壁鎮(zhèn)、大路鎮(zhèn)、中原鎮(zhèn)、會山鎮(zhèn)、博鰲鎮(zhèn)、潭門鎮(zhèn)、龍江鎮(zhèn)、陽江鎮(zhèn)等12個鎮(zhèn)，轄區(qū)內還有5個國營農場、1個華僑農場和1個國營林場，總面積1 692 km2，總人口49.6萬人。該市屬于熱帶季風及海洋濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫24℃，年平均降雨量2 072 mm，年平均日照2 155 h，年平均輻射量為4.974×105 J，終年無霜雪。轄區(qū)內土壤類型主要包括：磚紅壤、水稻土、燥紅土、赤紅壤、濱海沙土、新積土、珊瑚沙土、黃壤、紫色土、沼澤土、石灰（巖）土、火山灰土、石質土、酸性硫酸鹽土、濱海鹽土等15大類，其中以稻土、磚紅壤水分布范圍最廣[8]。

1.2 方法

1.2 樣品采集與處理

研究樣品為水稻土，主要分布在瓊海市12個鎮(zhèn)。樣品采集考慮重金屬空間變異的分布特性，布點采用非均勻性方法，保證每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不少于1個樣品。采樣布點主要在遠離交通道路和工業(yè)區(qū)，且集中連片的水稻田洋。每個樣品分別在100 m×100 m范圍內，視情況采用梅花法、對角線法或蛇形法采集15～20個樣點，取0～20 cm耕層土壤組成混合樣品，按四分法保留分析樣品1 kg左右。本研究共采集21個樣本，樣點分布情況詳見表1。在樣品采集、混合、裝袋、粉碎、研磨等處理過程中，為防止人為因素的干擾，均采用瑪瑙、木頭和塑料等材質用具[9]。

土壤pH值采用電位法測定[10]；土壤中總砷的測定采用硼氫化鉀—硝酸銀分光光度法[11]；土壤中總汞的測定采用冷原子吸收分光光度法[12]；土壤中鉛、鎘的測定采用 KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法[13]；土壤中總鉻的測定采用火焰原子吸收分光光度法[14]。上述5種重金屬分析嚴格按GB/T（17134-17140）-1997的要求，由通過國家質量雙認證的“地質礦產部海南省中心實驗室”進行測定。

1.2.2 土壤評價

1.2.2.1 評價標準

依據國家土壤環(huán)境質量標準（GB15618—1995）的二級標準值進行評價[15]，具體指標與限值詳見表2。

1.2.2.2 評價模式

在單項污染指數評價的基礎上，采用內梅羅綜合指數法對土壤重金屬污染現狀進行評價[16-17]。

單項污染指數法：Pi=Ci/Si

式中：Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質量指數；Ci為污染物i的實測值（mg/kg）；Si為污染物i的評價標準（mg/kg）。當Pi≤1時，表示土壤未受污染；Pi>1時，表示土壤已受污染，且Pi值越大污染越嚴重。

綜合污染指數法（N. L. Nemerow）：

P綜=

（

）

+

（

）

式中：P綜為土壤環(huán)境綜合污染指數；（）max為污染物中污染指數最大值；（）ave為各污染指數平均值。當P綜<0.7時，表示土壤清潔安全；當0.73時，表示土壤屬于重度污染。

土壤污染物分擔率[18]：Wi=（Pi/Pi）×100%

式中：Wi為土壤污染物的分擔率（%），n為樣品個數。

1.2.3 統(tǒng)計分析

采用Excel和 SPSS軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 重金屬含量

從表3可知，全市土壤5種重金屬的含量僅有20號樣（大路鎮(zhèn)）的Cr元素超標，超標率占4.8%。各元素的平均含量依次為：Hg 0.061、Cd 0.101、Cr 50.08、Pb 19.73、As 3.53 mg/kg，均小于GB15618-1995的二級標準值，表明土壤環(huán)境總體良好。各元素變異系數的大小依次為：Cr（136.17%）>As（106.53%）>Hg（83.76%）>Pb（50.40%）>Cd（50.01%），變異系數均大于50%，這與柯賢忠等人的研究相符[19]，表明各樣點間的重金屬數據均具有一定的離散度，其中Cr和As的變異系數相對于其它3種重金屬元素較大，說明Cr和As的離散度較高，在各樣點的分布不均勻，易受人為因素擾動[20]。

2.2 重金屬含量的相關分析

重金屬之間的相關系數可以反映是否存在相似的來源途徑，一般相關系數較高的重金屬之間依存關系較強，說明來源于相似途徑的可能性較大；相關系數較低則依存關系弱，來源途徑也不盡相同[21]。由表4可知，Pb和Hg、Pb和Cd、As和Cd、As和Pb之間存在顯著的相關性（P<0.01），說明這些重金屬存在相同污染源的可能性較大。

2.3 土壤環(huán)境質量評價

通過表5分析可知，全市水稻土單項污染指數僅有20號樣（大路鎮(zhèn)）的Cr大于1，說明此樣點已遭受Cr污染；各重金屬元素的單項污染指數平均值依次為：Cd（0.34）>Hg（0.20）=Cr（0.20）>As（0.12）>Pb（0.08），平均值都小于1，說明全市水稻土整體上處于安全水平。

從土壤污染物分擔率來看，各重金屬元素分擔率的平均值依次為：Cd（39.12%）>Hg（21.49%）>Cr（18.24%）>As（12.13%）>Pb（9.02%），Cd元素指數的分擔率與其它元素相比，總體處在較高水平，說明重金屬Cd對土壤的污染貢獻率較大，即全市的綜合污染程度主要受Cd元素的影響。因此，今后如果要將全市水稻土環(huán)境質量控制在安全水平，須重點監(jiān)測重金屬Cd的動態(tài)變化。

從綜合污染指數看，全市水稻土各樣點的綜合污染指數在0.14～0.98，僅有20號樣（大路鎮(zhèn)）達到警戒級程度，主要原因是由于Cr元素的超標，其污染尚處于清潔水平；除了20號樣點，其它樣點的綜合污染指數均小于0.7，說明全市水稻土環(huán)境狀況良好。從全市來看，綜合污染指數平均值為0.32，屬于安全水平。

3 討論與結論

研究表明，瓊海市水稻土pH值均小于6.5，土壤中5種重金屬元素的平均含量依次為：Hg 0.061、Cd 0.101、Cr 50.08、Pb 19.73 mg/kg和As 3.53 mg/kg，均小于GB15618-1995的二級標準值，僅有一處（20號樣點）Cr元素超標，表明土壤環(huán)境總體良好。經相關性分析表明，As和Cd、As和Pb、Pb和Hg、Pb和Cd之間來自相同污染源的可能性較大，在土壤環(huán)境污染治理中要考慮是否存在多種元素的復合污染問題。

瓊海市水稻土各重金屬元素的單項污染指數整體處在安全水平范圍，其平均值都小于1，僅有一處遭受Cr污染（20號樣點）。從土壤污染物分擔率來看，各元素單項污染指數分擔率的平均值為：Cd>Hg>Cr>As>Pb，全市的綜合污染程度主要受重金屬Cd元素的影響。全市21個樣點中僅有一處為警戒級程度，其它樣點處于安全水平。從綜合污染指數看，全市的綜合污染指數平均值為0.32，屬于安全水平。綜合以上結果表明，瓊海市水稻土整體環(huán)境質量狀況良好，有利于創(chuàng)建農產品生產基地，保障農產品的安全生產和有效供給。

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