廖 沖，曾凡萍，劉 澍

（萍鄉(xiāng)市環(huán)境監(jiān)測站，江西 萍鄉(xiāng)337000）

萍鄉(xiāng)市是江南重要的工業(yè)城市，位于江西省西部，湘贛兩省邊界。其自然條件優(yōu)越，是江西省重要的糧食基地，土壤的環(huán)境質(zhì)量與當(dāng)?shù)鼐用竦慕】涤忻芮械穆?lián)系，其土壤特征在江西具有典型意義。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，萍鄉(xiāng)市土壤正面臨著重金屬污染的威脅。

土壤重金屬污染是指人類活動(dòng)將重金屬帶進(jìn)土壤并累積到一定程度，對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成損害的現(xiàn)象。近些年來，污水灌溉、污泥農(nóng)用、施用含有重金屬元素的肥料和使用農(nóng)藥等，使得農(nóng)業(yè)土壤重金屬含量明顯升高，這不僅影響土壤理化性質(zhì)，降低土壤生物活性，造成農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降，而且通過食物鏈、水體、大氣等多種途徑直接或間接對人體健康造成威脅[1-5]。因此，農(nóng)用土壤重金屬含量調(diào)查、污染評價(jià)、來源分析以及重金屬污染與城市化之間的關(guān)系等方面的研究受到廣泛關(guān)注[3-12]。但有關(guān)萍鄉(xiāng)地區(qū)農(nóng)用土壤重金屬含量系統(tǒng)的調(diào)查研究尚未見報(bào)道。為此，本研究在獲取萍鄉(xiāng)地區(qū)農(nóng)用土壤重金屬含量實(shí)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對該地區(qū)農(nóng)用土壤的重金屬含量及其污染現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，以期為萍鄉(xiāng)市土地利用規(guī)劃、農(nóng)用土壤環(huán)境治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

萍鄉(xiāng)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年光照充足，雨量充沛，四季分明。極端最高氣溫達(dá)41.0℃，極端最低氣溫為-9.3℃，年平均氣溫為17.3℃。全年平均降水量為1 603 mm，日照數(shù)約1 600 h，無霜期270 d，是江西省重要的糧食基地。近十幾年來，由于城區(qū)的急速外擴(kuò)，大量農(nóng)田和菜區(qū)被吞噬、切割和包圍，城市化對土壤環(huán)境的影響強(qiáng)烈。

1.2 樣品采集與處理

本研究以萍鄉(xiāng)市5個(gè)縣區(qū)為研究區(qū)域，共布置29個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，實(shí)際有效樣品29個(gè)，監(jiān)測金屬元素11項(xiàng)，研究區(qū)布設(shè)樣點(diǎn)位見圖1。

圖1 萍鄉(xiāng)市土壤采樣布點(diǎn)位置

采樣多選擇鄉(xiāng)鎮(zhèn)、園區(qū)有代表性的地塊(主要包括農(nóng)田、農(nóng)業(yè)園區(qū)、蔬菜基地等農(nóng)業(yè)用地)，采用梅花多點(diǎn)（5～12點(diǎn)）混合取樣法，采樣深度為0～20 cm，各樣點(diǎn)取土1.5～2.0 kg，樣品裝于聚乙烯塑料袋，袋內(nèi)及袋外皆置標(biāo)簽。將采集到的土壤樣品轉(zhuǎn)移到用硝酸處理過的、干凈的聚乙烯塑料盤或搪瓷盤中，自然風(fēng)干后，用竹片等器物輕輕攪拌，除去沙石、貝殼、動(dòng)植物碎片等明顯的異物，然后混合均勻，用碾缽將土樣研細(xì)過100目尼龍篩，用四分法進(jìn)行縮分得土壤樣品，裝入用硝酸處理過的聚乙烯塑料袋或廣口聚乙烯塑料瓶中，放入干燥器在低溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品消解

采用氫氟酸+高氯酸消解[13]。稱取0.5 g左右過100目的烘干樣品，放入50 ml聚四氟乙烯燒杯中，加入5 ml高氯酸，再加25 ml氫氟酸，蓋上蓋子，在控溫電爐上進(jìn)行消解。

1.4 元素含量的測定

對土壤樣品中的重金屬元素砷、鎘、鈷、鉻、銅、汞、錳、鎳、鉛、釩和鋅進(jìn)行分析。其中，砷和汞用原子熒光法測定，鈷、鉻、銅、錳、鎳和鋅用火焰原子吸收分光光度法測定，鎘、鉛和釩用石墨爐原子吸收分光光度法測定。測定過程用中國環(huán)境監(jiān)測總站的標(biāo)樣（ESS-1）進(jìn)行全程控制，最后將所有樣品的重金屬含量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬元素的含量特征

萍鄉(xiāng)市農(nóng)用土壤中重金屬的含量特征見表1。

由表中數(shù)據(jù)可知，萍鄉(xiāng)市地區(qū)農(nóng)用土壤中砷、鎘、鈷、鉻、銅、汞、錳、鎳、鉛、釩和鋅的平均值分別為14.6 mg/kg、0.15 mg/kg、9.2 mg/kg、80.2 mg/kg、32.6 mg/kg、0.087 mg/kg、312.1 mg/kg、33.3 mg/kg、39.8 mg/kg、66.8 mg/kg 和134.1 mg/kg，均未超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，這說明土壤對重金屬污染物仍有一定的環(huán)境容量。但從各檢測樣點(diǎn)的最大值來看有個(gè)別樣點(diǎn)砷、鎘、銅、鎳、鋅的最大含量超過此標(biāo)準(zhǔn)。與江西省土壤背景值相比，除鈷、釩外，萍鄉(xiāng)地區(qū)農(nóng)用土壤中其他重金屬元素平均含量都超過該土壤背景值，其中尤以鋅較為顯著，達(dá)到該背景值的1.94倍，接下來依次為鎳、鉻、銅、鎘、砷、鉛、錳、汞，分別為背景值的1.75倍、1.67倍、1.56倍、1.50倍、1.40倍、1.24倍、1.21倍和1.1倍。相比其他金屬元素，鎳、銅和鋅這3種元素的污染指數(shù)相對較高，累積較為明顯。

表1 萍鄉(xiāng)市農(nóng)用地土壤無機(jī)污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

變異系數(shù)是反映樣品變異程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，能在一定程度上反映樣品的來源和受人為因素影響的程度。從變異系數(shù)來看，錳、鋅、釩、鉻、銅、鉛的變異系數(shù)明顯高于其他元素，均達(dá)到16以上，尤其是錳，達(dá)到了228.76，其他元素除鎘、汞外變異系數(shù)都介于10左右。這表明，萍鄉(xiāng)市耕地土壤中的無機(jī)元素分布很不均勻，區(qū)域分異很大。根據(jù)地球化學(xué)理論可知，單一地球化學(xué)過程形成的土壤中的元素概率分布服從正態(tài)分布，多階段或多過程形成的土壤中的元素分布則為偏態(tài)分布。因此，萍鄉(xiāng)市無機(jī)污染物在土壤中的分布受到外界因素影響很大，內(nèi)源污染影響較小。以上分析表明，在人為活動(dòng)的影響下，萍鄉(xiāng)地區(qū)農(nóng)用土壤中重金屬含量已存在一定程度的累積，其中以鎳、銅和鋅最為明顯，錳、鋅、釩、鉻、銅、鉛在土壤中的分布很不均勻，受人為活動(dòng)的影響最大。但各項(xiàng)重金屬的含量普遍低于國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的二級標(biāo)準(zhǔn)限值，沒有出現(xiàn)超標(biāo)的情況?？梢姀恼麄€(gè)萍鄉(xiāng)地區(qū)范圍來看，其農(nóng)用土壤中的重金屬累積現(xiàn)象還不是很嚴(yán)重，土壤整體環(huán)境質(zhì)量較好，對重金屬污染仍有一定的容量，萍鄉(xiāng)市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)處于較低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)。

2.2 土壤重金屬元素的空間分布

萍鄉(xiāng)市各縣區(qū)農(nóng)用土壤中重金屬含量見表2。

由表中數(shù)據(jù)可知，各縣區(qū)農(nóng)用土壤中砷、鎘、鈷、鉻、銅、汞、錳、鎳、鉛、釩和鋅的平均值均未超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，但除鈷、釩外，其他元素在各縣區(qū)土壤中的含量均超過了江西省的土壤背景值，這說明萍鄉(xiāng)市各縣區(qū)的農(nóng)用土壤已經(jīng)受到人為影響，但對重金屬污染仍有一定的環(huán)境容量。

表2 萍鄉(xiāng)市各縣區(qū)農(nóng)用地土壤監(jiān)測結(jié)果 mg·kg-1

雖然全市5個(gè)縣區(qū)農(nóng)用土壤中重金屬的含量平均值均未超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，但在布置的29個(gè)采樣點(diǎn)中有14個(gè)測點(diǎn)的重金屬含量超出了標(biāo)準(zhǔn)值（見表3）。其中，安源區(qū)有1個(gè)測點(diǎn)的鎳超標(biāo)；湘東區(qū)有1個(gè)測點(diǎn)的銅超標(biāo)；蘆溪縣有1個(gè)測點(diǎn)的鎘、1個(gè)測點(diǎn)的鋅超標(biāo)；蓮花縣有2個(gè)測點(diǎn)的鎳超標(biāo)；而上栗縣所布設(shè)的8個(gè)測點(diǎn)都有重金屬含量超標(biāo)，超標(biāo)元素有銅、鋅、鎳、鎘。這表明，湘東區(qū)雖然是萍鄉(xiāng)市的工業(yè)區(qū)，里面工業(yè)企業(yè)分布較多，但由于工業(yè)企業(yè)排放的廢棄物能集中處理，其對湘東區(qū)農(nóng)用地土壤的影響并不大。上栗縣雖然工業(yè)企業(yè)相對不多，但由于其傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為有著1 300多年歷史的煙花爆竹生產(chǎn)，且在2000年以前一直以家庭作坊方式生產(chǎn)，生產(chǎn)單位的分散導(dǎo)致了煙花爆竹生產(chǎn)原料中的重金屬對土地的大面積影響。家庭生活垃圾堆肥的農(nóng)業(yè)施肥方式，更加劇了重金屬對農(nóng)業(yè)用地的影響，以致上栗縣農(nóng)用土壤出現(xiàn)大面積的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。這種情況不能不令人擔(dān)憂，不能不引起大家的重視。但令人欣慰的是上栗縣從2000年開始對煙花爆竹行業(yè)進(jìn)行整頓，將煙花爆竹生產(chǎn)家庭作坊全部取締，引導(dǎo)業(yè)主上山建基地，由作坊式生產(chǎn)到基地化生產(chǎn)，從而將這種分散式的生產(chǎn)集中起來，也使分散的污染物集中起來，從而有利于污染物的集中式、專業(yè)化處理。

表3 萍鄉(xiāng)市各縣區(qū)農(nóng)用地土壤超標(biāo)元素

3 結(jié)論

3.1 重金屬含量

萍鄉(xiāng)市地區(qū)農(nóng)用土壤中砷、鎘、鈷、鉻、銅、汞、錳、鎳、鉛、釩和鋅含量的平均值均未超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，這說明土壤對重金屬污染仍有一定的環(huán)境容量。但鋅、鎳、鉻、銅、鎘、砷、鉛、錳、汞含量均超過了江西省土壤重金屬相應(yīng)元素的背景值，這表明土壤受到了人為活動(dòng)的影響。

3.2 重金屬空間分布

從研究區(qū)各區(qū)域所在的空間位置來看，在全市5個(gè)縣區(qū)布置的29個(gè)采樣點(diǎn)中，安源區(qū)有1個(gè)測點(diǎn)的鎳超標(biāo)；湘東區(qū)有1個(gè)測點(diǎn)的銅超標(biāo)；蘆溪縣有1個(gè)測點(diǎn)的鎘、1個(gè)測點(diǎn)的鋅超標(biāo)；蓮花縣有2個(gè)測點(diǎn)的鎳超標(biāo)；而上栗縣有8個(gè)測點(diǎn)的重金屬含量超標(biāo)。這很可能與上栗縣傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)——煙花爆竹家庭作坊式分散型生產(chǎn)有關(guān)。

從整個(gè)萍鄉(xiāng)市范圍來看，各重金屬的平均含量都處于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)超標(biāo)的情況，萍鄉(xiāng)市農(nóng)用土壤整體環(huán)境質(zhì)量較好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)處于較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)。但同時(shí)也要看到，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等人為活動(dòng)對土壤的影響越來越大，萍鄉(xiāng)市土壤受污染的情況正在逐漸加重，防治土壤污染、保障土壤環(huán)境質(zhì)量已刻不容緩。

[1]李姝娟，李向東，郝翠，等.污泥堆肥對土壤環(huán)境和小麥重金屬含量的影響[J].環(huán)境污染與防治，2010，32（8）：40-43，61.

[2]陳英旭，陳新才，于明革.土壤重金屬的植物污染化學(xué)研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2009，31（12）：42-46.

[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]陳懷滿.環(huán)境土壤學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[5]鄭燕平.河南農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及其評價(jià)[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，17（3）：44-46.

[6]PICHTEL J，SAWYERR H T.Czarnowska K.Spatial and temporal distribution of metals in softs in Warsaw，Poland[J].Environmental Pollution，1997，98：169-174.

[7]ANTHONY CARPI.Methyl mercury contamination and emission to the atmosphere from soil amended with municipal sewage[J].J.Environ.Qua1.，1997，26（6）：1650-1654.

[8]李書鼎.土壤植物系統(tǒng)重金屬長期行為的研究[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，20（1）：76-80.

[9]郭朝暉，肖細(xì)元，陳同斌，等.湘江中下游農(nóng)田土壤和蔬菜的重金屬污染[J].地理學(xué)報(bào)，2008，63（1）：3-11.

[10]師榮光，周啟星，劉鳳枝，等.天津郊區(qū)土壤-蔬菜系統(tǒng)中Cd的積累特征及污染風(fēng)險(xiǎn)[J].中國環(huán)境科學(xué)，2008，28（7）：634-639.

[11]謝小進(jìn)，康建成，李衛(wèi)江，等.上海城郊地區(qū)城市化進(jìn)程與農(nóng)用土壤重金屬污染的關(guān)系研究[J].資源科學(xué)，2009，31（7）：1250-1256.

[12]周小春，劉澍，鄧宗海，等.ICP-AES法測定農(nóng)田土壤中重金屬含量[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2011，37（1）：60-62.

[13]勞家檉.土壤農(nóng)化分析手冊[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1988：23.