郭琳 文雪峰

[摘 要] 對(duì)貴州省雷山縣烏東茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu采用農(nóng)用地土壤污染管控標(biāo)準(zhǔn)、單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，表明土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標(biāo)，屬于安全級(jí)，目前土壤未受到任何污染，研究區(qū)處于輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，總體來(lái)看，土壤環(huán)境質(zhì)量整體良好。

[關(guān)鍵詞] 土壤;重金屬;污染評(píng)價(jià);烏東茶園

[中圖分類(lèi)號(hào)] X825 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2020）29-110-3

茶成為人們喜愛(ài)的飲品之一，不僅是因?yàn)榫哂歇?dú)特風(fēng)味，而且茶對(duì)人體有保健功效。人體所需的86種元素，茶葉含有28種之多，所以茶是人體營(yíng)養(yǎng)元素的補(bǔ)充源[1-5]。土壤受到重金屬污染或土壤母質(zhì)中重金屬含量較高時(shí)，土壤中的重金屬可以通過(guò)茶樹(shù)根系的吸收遷移到植物體內(nèi)，或向下層土壤移動(dòng)，如果土壤中重金屬含量大，茶樹(shù)對(duì)重金屬的吸收會(huì)增多，從而導(dǎo)致茶葉中重金屬殘留對(duì)人體產(chǎn)生危害[6-9]。重金屬污染不僅對(duì)土壤系統(tǒng)造成不利影響，而且會(huì)威脅飲茶安全。因此，開(kāi)展茶園土壤重金屬污染評(píng)價(jià)，查清土壤污染狀況，促進(jìn)茶園土壤資源可持續(xù)利用具有重要意義。

目前，土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法主要有內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法、單因子指數(shù)法及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法等。單因子指數(shù)法能直觀地反映土壤環(huán)境中各項(xiàng)污染指標(biāo)的污染程度，內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法可以全面反映各重金屬的綜合污染水平，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法可評(píng)價(jià)重金屬對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的危害程度。我國(guó)茶園土壤重金屬空間異質(zhì)性很強(qiáng)，特別是山區(qū)，茶園土壤重金屬背景值和累積情況有很大差異，復(fù)雜的地質(zhì)背景引起區(qū)域茶園土壤重金屬背景含量也較高[4]。

本文以雷山縣優(yōu)質(zhì)茶園產(chǎn)區(qū)之一的烏東茶園為研究區(qū)，通過(guò)實(shí)地的野外踏勘、查清茶園與地層的對(duì)應(yīng)關(guān)系，挖取剖面、對(duì)土壤剖面進(jìn)行采樣及重金屬元素測(cè)試。主要針對(duì)與人體危害較為嚴(yán)重的砷（As）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）和銅（Cu）6種重金屬元素利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、單因子污染指數(shù)法及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)重金屬元素進(jìn)行綜合分析，從而確保茶葉安全生產(chǎn)，為提高優(yōu)質(zhì)茶葉質(zhì)量提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

雷山縣烏東村烏東茶園地處東

經(jīng)108°05′～108°24′、北緯26°15′～26°32′，海拔1 300～1 500 m，南至雷山縣高岳山，西抵雷山烏堯一線，東達(dá)臺(tái)江縣烏迷寨，年平均氣溫12.4 ℃，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，常年溫暖濕潤(rùn)，冬暖夏涼;年平均氣溫為12.4 ℃左右，降水較多，年均降水量1 375 mm，年均日照時(shí)間1 225 h，受季風(fēng)影響降水多集中于夏季。境內(nèi)各地陰天日數(shù)一般超過(guò)150 d，常年相對(duì)濕度在70%以上，有利于動(dòng)物繁殖、植物生存，更適合人們居住。

烏東茶園巖石為紫色砂巖，土壤層深度為110.00 cm，產(chǎn)狀平緩，傾角10°～20°，土壤主要為黏土。土壤肥力較高，礦物元素含量高，比較適合茶樹(shù)生長(zhǎng)。

2 工作方法

2.1 樣品采集

在茶園區(qū)選擇具有代表性的地點(diǎn)挖取土壤剖面，在剖面根據(jù)土壤分層進(jìn)行土壤樣品的采取，每層采集1個(gè)樣品，采集時(shí)除去根系、石塊、新生體等雜物，同時(shí)根據(jù)土壤厚度以10 cm左右作為一層，并從下至上依次采集，從而防止上層土壤對(duì)下層土壤造成污染。在烏東茶園挖取1個(gè)土壤剖面，每個(gè)剖面取10個(gè)土壤樣品，共取30個(gè)樣品。土樣品根據(jù)選取剖面的實(shí)際情況（土層厚度、顏色和質(zhì)地等）確定采樣位置并采取約1 000 g。

2.2 樣品測(cè)試

2.2.1 測(cè)試項(xiàng)目。鉛、鎘采用《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法》（GBT 17141—1997）測(cè)定，汞采用《土壤質(zhì)量 總汞的測(cè)定 冷原子吸收分光光度法》（GB T 17136—1997）測(cè)定，砷采用《土壤質(zhì)量 總砷的測(cè)定 硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法》（GB T 17135—1997）測(cè)定，鉻采用《土壤質(zhì)量 總鉻的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17137—1997）測(cè)定，銅采用《土壤質(zhì)量銅、鋅的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T17138—1997）測(cè)定。

2.2.2 分析方法。元素含量用ICP-MS（Finnigan MAT公司ELEMENT型扇形磁場(chǎng)雙聚焦高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜）測(cè)定，由廣州澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司分析中心完成[10]。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理。采用Excel 2016和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和計(jì)算。相關(guān)圖件使用CoreDraw制圖軟件編繪。

3 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法

土壤重金屬評(píng)價(jià)以單因子污染指數(shù)為主，通過(guò)土壤重金屬單因子指數(shù)評(píng)價(jià)，可以確定主要的污染物和污染程度，一般以污染指數(shù)來(lái)表示，便于各污染物之間的比較。但單因子污染指數(shù)法只能反映各個(gè)污染物的污染程度，不能全面和綜合地反映茶園土壤的污染程度，因此評(píng)價(jià)一定區(qū)域土壤同時(shí)被多種重金屬污染時(shí)，需要將單因子污染指數(shù)按一定方法綜合起來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，即內(nèi)羅梅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法。內(nèi)羅梅綜合污染指數(shù)法同時(shí)兼顧了單因子污染指數(shù)平均值和最高值，可以突出污染較重的污染物的作用，能給較嚴(yán)重的污染物以較大的權(quán)值，能較全面地反映土壤環(huán)境的總體質(zhì)量，從而客觀地對(duì)茶園土壤環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)[9]。

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)》（GB 5618—2018）（見(jiàn)表1），選擇As、Cr、Cd、Hg、Pb、Cu共6種重金屬元素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用單因子指數(shù)法（見(jiàn)表2）、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（見(jiàn)表3）和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法（見(jiàn)表4）對(duì)重金屬元素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[4]。

4 結(jié)果與分析

4.1 土壤重金屬含量特征

研究區(qū)土壤重金屬含量結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可得，重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu含量平均值分別為17.91、49.25、0.03、0.15、40.33 μg/g和15.17 μg/g，與全國(guó)土壤中重金屬元素背景值比較，Cd的平均值與全國(guó)Cd背景值近似一致，Cr和Cu均值低于全國(guó)背景值，其他4種重金屬均值都高于全國(guó)背景值，說(shuō)明這4種重金屬元素均出現(xiàn)了不同程度的富集，其中Hg富集明顯，為全國(guó)土壤背景值的2.14倍。

研究區(qū)土壤重金屬元素As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量從大到小依次為Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，與最新發(fā)布的《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)》（GB 15618—2018）（見(jiàn)表1）相比，茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標(biāo)，整體來(lái)看，烏東茶園土壤質(zhì)量整體良好。

變異系數(shù)能反映重金屬含量在采樣點(diǎn)的分布狀況[1]。研究區(qū)土壤中重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的變異系數(shù)分別為0.61、0.32、0.33、0.63、0.54和0.16。其中，As、Hg和Pb的變異系數(shù)均大于0.50，說(shuō)明研究區(qū)重金屬元素As、Hg、Pb在空間分布有一定的隨機(jī)性和差異性;Cr、Cd和Cu的變異系數(shù)均小于0.50，說(shuō)明研究區(qū)重金屬元素Cr、Cd、Cu在空間分布比較均勻。

4.2 土壤重金屬污染指數(shù)特征

利用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)茶園土壤重金屬進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，烏東茶園土壤中重金屬元素單因子指數(shù)從大到小依次為Hg>As>Cr>Pb>Cd>Cu。與表2單因子指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比，研究區(qū)土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的單因子污染指數(shù)均低于1.0，單因子污染指數(shù)最大值是As=0.55，最小值是Cu=0.07，表明研究區(qū)土壤未受污染，總體土壤環(huán)境質(zhì)量良好。研究區(qū)土壤中6種重金屬元素的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)是0.54，與表3相比，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)小于0.70，研究區(qū)屬于1級(jí)安全級(jí)，表明研究區(qū)土壤總體上屬于茶葉安全生產(chǎn)區(qū)，土壤目前未受到任何污染，土壤環(huán)境質(zhì)量良好。

4.3 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)特征

以全國(guó)土壤重金屬元素背景值作參考標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表5），計(jì)算茶園土壤重金屬單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，土壤中As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均值分別為16.00、1.62、8.03、92.20、7.36和3.34，從大到小依次為Hg>As>Cd>Pb>Cu>Cr，表明茶園土壤中各重金屬元素對(duì)土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度存在差異。與土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表4）相比，Hg元素達(dá)到強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度，其余重金屬元素As、Cr、Cd、Pb和Cu潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的最大值未超過(guò)40，表現(xiàn)輕微潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，從各樣點(diǎn)看，6種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均為輕微程度，只有Hg達(dá)到強(qiáng)度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例為50%，這跟其毒性響系數(shù)最大有關(guān)系，Hg的毒性響應(yīng)系數(shù)為40，但主要以輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，影響烏東茶園土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要元素為Hg?？傮w來(lái)看，研究區(qū)處于輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

①研究區(qū)土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量從大到小依次為Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，與最新發(fā)布的《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)》（GB 15618—2018）相比，茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標(biāo)，整體來(lái)看，烏東茶園土壤質(zhì)量整體良好。

②研究區(qū)As、Hg和Pb的變異系數(shù)均大于0.50，說(shuō)明研究區(qū)重金屬元素As、Hg、Pb在空間分布有一定的隨機(jī)性和差異性，Cr、Cd和Cu的變異系數(shù)均小于0.50，說(shuō)明研究區(qū)重金屬元素Cr、Cd、Cu在空間分布比較均勻。

③研究區(qū)土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的單因子污染指數(shù)均低于1.0，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)是0.54，小于內(nèi)羅梅綜合污染指數(shù)安全級(jí)值0.7，該研究區(qū)土壤屬于安全級(jí)，表明研究區(qū)土壤目前未受到任何污染，總體上土壤環(huán)境質(zhì)量良好。

④研究區(qū)主要以輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，影響研究區(qū)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要元素為Hg?？傮w來(lái)看，研究區(qū)處于輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

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作者簡(jiǎn)介：郭琳（1990—），女，碩士在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)資源利用。

通信作者：文雪峰（1982—），男，博士，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。