馬 嘯,楊志敏,李云平,陳玉成

(1.重慶市煙草公司煙葉分公司,重慶400023;2.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶400716;3.重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶400716;4.重慶市煙草公司巫山分公司,重慶404700)

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬污染背景特征分析

馬 嘯1,楊志敏2,3,李云平4,陳玉成2

(1.重慶市煙草公司煙葉分公司,重慶400023;2.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶400716;3.重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶400716;4.重慶市煙草公司巫山分公司,重慶404700)

采集了重慶7個(gè)主產(chǎn)煙區(qū)中大氣、降水、地表水、土壤、肥料等231個(gè)樣品,分析、評(píng)價(jià) As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等重金屬污染水平。結(jié)果表明,重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬背景最高的是地表水,其后依次為土壤、肥料、大氣 ,而降水和糞水則相對(duì)清潔;重金屬優(yōu)先控制順序依次為 Hg、Cd、A s、Pb、Cr、Cu。

煙區(qū);重金屬;背景值

Abstract:231 samp lesof atmosphere,rainfall,surface water,soil,fertilizer etc.in the seven main tobacco p lanting areas in Chongqing were collected to analyze and evaluate the pollution of heavy metals,like A s,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn.The result indicates that surface water has the highest heavy metal background value in themain tobacco-grow ing areas in Chongqing,w hich is followed by soil,fertilizer and atmosphere;the rainfall and dung water are comparatively sanitary;the p rio r control o rder of heavy metals is Hg,Cd,A s,Pb,Cr,Cu.

Key words:tobacco-grow ing areas;heavy metals;background value

衡量煙葉質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)是有害物質(zhì)含量,列入煙葉優(yōu)先有害物的有農(nóng)藥、硝酸鹽、重金屬、焦油類以及放射性等[1-2]?；瘜W(xué)農(nóng)藥可通過生物農(nóng)藥替代及生境調(diào)節(jié)技術(shù)加以控制,硝酸鹽可以通過平衡施肥及改變?cè)耘鄺l件等進(jìn)行限制,焦油通過煙葉烘烤得到限制,而重金屬是一種難于控制的污染物,其潛伏期長(zhǎng),易通過食物鏈而生物富集,對(duì)生物和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3],而且重金屬一旦污染環(huán)境,就不易從環(huán)境中去除,因此重金屬的污染控制一般以預(yù)防為主,控制污染源的發(fā)生。

煙葉富集重金屬的能力較強(qiáng)[4-9]。據(jù)報(bào)道,煙草特別能從土壤中吸收鎘并在葉中以異常高的濃度富集,范圍在0.77～0.20μg/g,香煙中鎘的濃度高達(dá)0.5～3.5μg/g,這與食物中的濃度(通常低于0.05 μg/g)相比,顯得很高。重慶市煙葉產(chǎn)區(qū)主要分布在礦藏較多的黔江片區(qū),受到重金屬污染的潛在威脅較大。重慶市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)研究表明,現(xiàn)有農(nóng)地中土壤、植物體內(nèi)的汞、鉛、鎘等均有不同程度的超標(biāo),這就預(yù)警煙葉生產(chǎn)部門要查清污染源,切斷污染發(fā)生途徑,從源頭上控制煙葉中的重金屬污染物含量。因此有必要立項(xiàng)對(duì)重慶市煙葉生產(chǎn)中的重金屬污染背景進(jìn)行研究,為削減重慶市煙葉中重金屬含量提供決策性依據(jù)。

1 樣本采集與分析

1.1 采樣布點(diǎn)

采集樣本231個(gè),其中大氣12個(gè)、降水18個(gè)、地表水17個(gè)、土壤172個(gè)、肥料12個(gè)。按區(qū)縣劃分,武隆42個(gè)、彭水63個(gè)、酉陽 42個(gè)、黔江8個(gè)、石柱38個(gè)、巫山27個(gè)、奉節(jié)11個(gè)。

1.2 樣本采集

大氣樣:砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅等用 100 L/m in的空氣流量、玻璃纖維濾膜采集2 h。汞用80 L/m in的空氣流量、巰基棉富集采集2 h。

水樣:田面水、溝渠水、河水、泉水、自來水、生活水等直接采集。降水采集整個(gè)降雨過程的綜合水樣。

土壤:在遠(yuǎn)離田塊、溝邊、路邊或肥堆邊處,采用梅花形、蛇形、對(duì)角線等布點(diǎn),多點(diǎn)采樣,均勻混合,以保證樣品具有代表性。并將現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)的具體情況,如土壤剖面形態(tài)特征等詳細(xì)記錄。樣品除去石塊等雜物,置陰涼處風(fēng)干,過2 mm篩。

糞水與肥料:采集農(nóng)家肥,風(fēng)干并制備。

1.3 樣品分析

砷用硝酸-硫酸或硝酸-硫酸-高氯酸消解,碘化鉀、氮化亞錫和鋅還原、二乙氨基二硫代甲酸銀比色法測(cè)定。汞用硝酸-硫酸-五氧化二釩消解,氯化亞錫還原,冷原子吸收法測(cè)定。鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅用硫酸-氫氟酸消解,原子吸收分光光度法測(cè)定。

2 重金屬污染評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在重金屬污染評(píng)價(jià)中(表3),大氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為城區(qū)大氣數(shù)據(jù),其中 Hg來自文獻(xiàn)[10];Cd、Cr、Cu、Pb、Zn來自文獻(xiàn)[11];Ni來自文獻(xiàn)[12]。

降水評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為城區(qū)數(shù)據(jù),來自文獻(xiàn)[13]。

地表水評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中,除Ni采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3838-2002外,其余均采用農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) GB5084-92。

土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為黃壤背景值,來自文獻(xiàn)[14]。

糞尿類和漚肥類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為全國重金屬平均數(shù)據(jù),來自文獻(xiàn)[15]。

2.2 評(píng)價(jià)模型

評(píng)價(jià)采用三級(jí)質(zhì)量指數(shù)模型。

一級(jí)模型為各重金屬的單項(xiàng)指數(shù),即

式中,Ii為第i個(gè)重金屬的單項(xiàng)指數(shù),Si為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值,Ci為相應(yīng)重金屬的監(jiān)測(cè)平均值。

二級(jí)模型為各單元(區(qū)縣)或各重金屬的分指數(shù),各單元(區(qū)縣)的分指數(shù)為:

式中,Ij為第j個(gè)單元(區(qū)縣)的分指數(shù),Iave為重金屬的平均單項(xiàng)指數(shù),Imax為重金屬的最大單項(xiàng)指數(shù)。

各重金屬的分指數(shù)為:

式中,Ik為第k個(gè)重金屬的分指數(shù),Iave為各單元(區(qū)縣)的平均單項(xiàng)指數(shù),Imax為各單元(區(qū)縣)的最大單項(xiàng)指數(shù)。

三級(jí)模型為重慶主產(chǎn)煙區(qū)環(huán)境要素的綜合質(zhì)量指數(shù)或各重金屬的綜合質(zhì)量指數(shù),各單元(區(qū)縣)的分質(zhì)量指數(shù)為:

式中,Is為第s個(gè)要素(污染源)的綜合指數(shù),Iave為各重金屬的平均分指數(shù),Imax為各重金屬的最大分指數(shù)。

各重金屬的綜合質(zhì)量指數(shù)為:

式中,It為第t個(gè)重金屬的綜合指數(shù),Iave為各要素(污染源)的平均分指數(shù),Imax為各要素(污染源)的最大分指數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)大氣重金屬分析

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)大氣 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 36.2、36.2、0.142、0.142、0.013、0.272、0.209、0.150μg/m3。大氣重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果表明,大氣重金屬背景較高的區(qū)縣依次為石柱(2.65)>武隆(2.43)>酉陽(2.29)>巫山(2.16)>彭水(2.12)>黔江(2.04)。

大氣背景較高的重金屬順序?yàn)镃d(2.38)>Cu(1.59)>Cr(1.30)>Ni(0.53)>A s(0.45)>Pb(0.35)>Zn(0.09)>Hg(0.03)。表明重慶市主產(chǎn)煙區(qū)大氣中Cd、Cu、Cr濃度較高,值得注意。

3.2 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)降水重金屬分析

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)降水 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 0.75、0.75、35.48、3.14、0.02、4.43、11.84、91.41μg/L。降水重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果表明,降水重金屬背景較高的區(qū)縣依次為彭水(0.48)>奉節(jié)(0.48)>巫山(0.47)>石柱(0.41)>武隆(0.35)。

相對(duì)背景較高的重金屬順序?yàn)锳 s(0.56)>Cr(0.56)>Pb(0.51)>Zn(0.47)>Cd(0.22)>Ni(0.07)>Cu(0.06)>Hg(0.01)。所有指數(shù)均小于1,表明重慶市主產(chǎn)煙區(qū)降水中重金屬處于安全范圍。

3.3 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)地表水重金屬分析

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)地表水 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 0.0497、0.003、0.0497、0.005、0.0377、0.193、0.013、0.038 mg/L 。地表水重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果表明,地表水重金屬背景較高的區(qū)縣依次為巫山(1.78)>彭水(1.58)>酉陽(1.51)>武隆(1.40)>黔江(1.22)>石柱(1.22)。

相對(duì)背景較高的重金屬順序?yàn)?Hg(4.73)>A s(1.08)>Cd(0.64)>Cr(0.18)>Pb(0.13)>Zn(0.03)>Ni(0.01)>Cu(0.01)。表明重慶市主產(chǎn)煙區(qū)地表水中 Hg、A s濃度較高,值得注意。

3.4 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)土壤重金屬分析

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)土壤 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 0.0497、0.652、21.70、61.13、0.132、27.15、38.23、77.43 mg/kg。土壤重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果表明,土壤重金屬背景較高的區(qū)縣依次為酉陽(3.20)>彭水(2.97)>武隆(2.63)>黔江(2.34)>巫山(2.33)>奉節(jié)(2.03)>石柱(1.44)。

相對(duì)背景較高的重金屬順序?yàn)镃d(3.77)>Pb(2.37)>A s(0.98)>Ni(0.96)>Zn(0.86)>Hg(0.77)>Cr(0.75)>Cu(0.69)。表明重慶市主產(chǎn)煙區(qū)土壤中Cd、Pb濃度較高,值得注意。

3.5 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)糞水和肥料重金屬分析

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)糞水 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 0.241、0.019、0.469、4.57、0.005、0.277、0.346、4.673 mg/L。重慶市主產(chǎn)煙區(qū)肥料 A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的平均濃度分別為 7.705、0.620、27.90、37.68、0.090、14.53、29.80、86.68 mg/kg。從產(chǎn)區(qū)來看 ,濃度最高的為黔江煙區(qū),達(dá)到9.97 mg/kg;濃度最低的為巫山煙區(qū),只有1.57 mg/kg。

重慶主產(chǎn)煙區(qū)的糞水中重金屬均未超標(biāo),但肥料重金屬中,除了 Hg、Cd、Ni較安全外,其它重金屬均超出標(biāo)準(zhǔn),顯示出一定的潛在污染性。各種重金屬污染順序依次為A s(3.088)>Cr(2.313)>Pb(1.590)>Cu(1.264)>Zn(1.025)>Ni(0.875)>Cd(0.573)>Hg(0.479)。

3.6 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬綜合評(píng)價(jià)

綜合評(píng)價(jià)表明(圖1、圖2),重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬背景最高的是地表水(3.40),其后依次為土壤(2.84)、肥料(2.40)、大氣(1.78),而降水(0.45)和糞水(0.17)則相對(duì)清潔。

若按重金屬排序,重慶市主產(chǎn)煙區(qū)的重金屬污染順序依次為 Hg(3.42)>Cd(2.81)>A s(2.31)>Pb(1.77)>Cr(1.74)>Cu(1.21)>Zn(0.78)>Ni(0.74)。

圖1 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬綜合評(píng)價(jià)——環(huán)境要素比較

圖2 重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬綜合評(píng)價(jià)——重金屬比較

4 結(jié) 論

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬背景最高的是地表水,其后依次為土壤、肥料、大氣,而降水和糞水則相對(duì)清潔。

重慶市主產(chǎn)煙區(qū)重金屬優(yōu)先控制順序依次為Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu,其中大氣為 Cd、Cr,地表水為Hg、As,土壤為 Cd、Pb,糞水與肥料為 As、Cr、Pb。

[1] Ricket W S,et al.Yields of Tar.Nicotine and carbon monoxide in the sidestream smoke from 15 brands of Canadian cigarettes[J].Am J Public Health,1984,74(3):228.

[2] World Health O rganization.Tobacco o r health:a global status repo rt[R].Geneva:W HO,1997.10-48.

[3] 李純茂,俞 寧.膜分離技術(shù)在重金屬廢水處理中的應(yīng)用研究[J].三峽環(huán)境與生態(tài),2009,2(1):46.

[4] 陳慶華,陳玉成.吸煙過程中重金屬來源解析及其預(yù)防[J].微量元素與健康研究,2005,22(5):47-49.

[5] 邱曉輝,魏德仁.吸煙對(duì)血清中金屬元素的影響[J].中國公共衛(wèi)生,1994,10(1):20.

[6] 馬太芳,蔡文慧,雷亞平,等.被動(dòng)吸煙對(duì)孕期大鼠鋅、鎘代謝的影響[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2001,32(3):204.

[7] 張領(lǐng)弟,林春麗,楊 增,等.吸煙過程香煙中鉛和鎘揮發(fā)性的研究[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2001,11(5):520-521.

[8] 張金萍,孟慶余,張雷家,等.男性不育癥吸煙者精漿Zn、Cu、CuZn-SOD含量的研究[J].Chinese Journal of Behavioral Medical Science,2000,9(3):198.

[9] 朱志國,谷 梅,王桂賢.十七種香煙中九種金屬元素的含量分析[J].廣東微量元素科學(xué),1999,6(11):50-53.

[10] 王定勇.大氣汞對(duì)土壤-植物系統(tǒng)汞累積的影響研究[D].重慶:西南農(nóng)業(yè)大學(xué),1996.

[11] 陶 俊,陳剛才,趙 琦,等.重慶市大氣 TSP中重金屬分布特征[J].重慶環(huán)境科學(xué),2003,25(12):15-16.

[12] 陳思龍,鄭有斌,趙 琦.重慶城區(qū)大氣懸浮顆粒物金屬元素特征[J].重慶環(huán)境科學(xué),1997,19(4):30-32.

[13] 周麗娟.重慶市主城區(qū)降水污染的初步研究[D].重慶:西南農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[14] 牟樹森.環(huán)境土壤學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1993.

[15] 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心.中國有機(jī)肥料養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)集[C].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

Heavy Metals Contam ination Background of Main Tobacco-growing Areas in Chongqing

MA Xiao1,YANG Zhi-m in2,3,L I Yun-ping4,CHEN Yu-cheng2
(1.Tobacco Leaf Branch of Chongqing Tobacco Company,Chongqing 400023,China;2.College of Resources and Environment of Southwest University,Chongqing 400716,China;4.Wushan Branch of Chongqing Tobacco Company,Chongqing 404700,China)

X 795

A

1674-2842(2010)03-0023-03

2009-12-16

重慶市煙草專賣局2008年重點(diǎn)課題

馬 嘯(1973-),男,河南沈丘人,農(nóng)藝師,主要從事煙葉生產(chǎn)與技術(shù)推廣工作。E-mail:maxiaotobacco@sina.com