譚業(yè)華*,魏建和,陳 珍,高微微 (.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所海南分所,海南 萬寧 57533；.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所,北京 0093)

海南檳榔園土壤重金屬含量分布與評價

譚業(yè)華1*,魏建和2,陳 珍1,高微微2(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所海南分所,海南 萬寧 571533；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所,北京 100193)

運用常規(guī)分析方法,測定海南不同地區(qū)和不同種植年限檳榔園土壤銅、鉛、總砷和總汞含量.采用污染指數(shù)分析法,評價檳榔園土壤重金屬環(huán)境污染狀況.結(jié)果表明,除翰林樣區(qū)檳榔園區(qū)土壤列為Ⅱ級“警戒”土壤質(zhì)量等級外,其他土壤銅[(18.68±14.25)mg/kg]、鉛[(25.27±7.83)mg/kg]、總砷[(2.89±2.43)mg/kg]和總汞[(0.08±0.07)mg/kg]含量均未超出國家一級土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).不同地區(qū)間,檳榔土壤銅、鉛和總坤含量差異顯著;不同種植年限間,檳榔土壤銅、鉛、總坤和總汞含量差異十分顯著.

海南；檳榔；土壤；重金屬元素；土壤環(huán)境質(zhì)量

銅、鉛、砷和汞是土壤中較普遍的污染物[1-2],也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥等化工產(chǎn)品所造成的次生污染物.這類重金屬可通過地表水系及土壤-植物系統(tǒng),直接危及人類健康,因此被列為我國食品質(zhì)量安全的重要衛(wèi)生指標(biāo)[3].檳榔(Areca catechu L)系我國四大“南藥”之首,2008年度海南檳榔種植面積已達(dá)6.28萬hm2[4],檳榔土壤重金屬元素分布狀況值得關(guān)注.本試驗將考察海南四大自然區(qū)的五大檳榔主產(chǎn)區(qū)不同種植年限的檳榔種植地土壤重金屬元素分布狀況,如變異度、不同土壤類型的差異性、不同地區(qū)的差異性和不同種植年限的差異性,并以此對該區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量、污染狀況進(jìn)行評價.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

選擇海南檳榔主產(chǎn)地—定安縣翰林、屯昌縣中坤、萬寧市興隆、三亞市南田和三亞市南濱作為研究樣區(qū),各區(qū)基本概況詳見表1.

1.2 樣品采集

在研究區(qū)中,選擇土壤類型、檳榔生產(chǎn)管理和檳榔植株生長態(tài)勢等具有代表性的檳榔園.供試土壤分別設(shè)置根區(qū)土壤(距樹頭 30cm的土壤)、園區(qū)土壤和對照區(qū)土壤(檳榔園周邊相鄰的空置露地).土壤采樣深度為耕層下 0～20cm,采樣方法為S形多點取樣組成混合土樣.

平均每個樣區(qū)采集3～4個混合土樣,每個混合土樣由9個采樣點的混合土壤組成,用四分法刪除多余部分,只保留1kg土樣供前處理及測樣.

表1 各研究區(qū)概況Table 1 Overview of research areas

1.3 測定方法

土壤重金屬銅采用火焰原子吸收分光光度法測定(GB/T17138-1997)[5],鉛采用KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法測定(GB/T17140-1997)[6],總砷采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法測定(NY/T1121.11-2006)[7],總汞采用氫化物發(fā)生原子熒光法測定(NY/T1121.10-2006)[8].具體分析測試工作委托海南省農(nóng)墾中心測試站承擔(dān).

1.4 評估方法與標(biāo)準(zhǔn)

土壤變異系數(shù)(CV)可用以表示土壤各肥力指標(biāo)的離散程度,其大小受隨機(jī)性因素如施肥、耕作措施和土地利用方式等的影響.CV＜15%為弱變異性,CV 10%～75%為中等變異性,CV＞75%為強變異性[9].

本試驗采用國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)中的二級標(biāo)準(zhǔn)[10](表2)和中國綠色食品發(fā)展中心推薦的土壤污染分級標(biāo)準(zhǔn)[11](表3),運用污染指數(shù)評價法[12],對檳榔土壤重金屬元素含量測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析和評估.單因子污染指數(shù)計算公式:

式中: Ii為污染物單項污染指數(shù); Ci為污染物實測值; Si為污染物評估標(biāo)準(zhǔn)值.

多因子綜合污染指數(shù)計算公式:

式中:P為綜合污染指數(shù); Ia為各單項污染指數(shù)(Ii)的平均值;Imax為各單項污染指數(shù)中的最大值.

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Soil Environmental Quality Standard

表3 土壤質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification of soil quality standards

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型檳榔土壤重金屬元素的特性

由表4可知,無論何種類型的檳榔土壤,總體上重金屬元素銅、鉛、總砷和總汞含量都不超一級土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).根區(qū)和園區(qū)土壤的鉛及園區(qū)土壤的總汞屬于中等程度變異,變異系數(shù)相對較小,根區(qū)和園區(qū)土壤的銅和總砷及其根區(qū)土壤的總汞屬于強變異性,變異系數(shù)較大,分布不均勻.特別是根區(qū)土壤的總汞,個別地區(qū)采樣點的檳榔根區(qū)土壤中總汞含量(0.4mg/ kg)超出了國家二級標(biāo)準(zhǔn)值(汞≤0.30mg/kg),即超出了保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn),維護(hù)人體健康的土壤限制值.

表4 不同類型土壤重金屬元素的統(tǒng)計分析Table 4 Statistical analysis of heavy metal elements between different types of soil

2.2 不同地區(qū)的檳榔土壤重金屬元素的差異性

不同地區(qū)的檳榔土壤重金屬元素的方差分析見表5.由表5可知,檳榔土壤銅含量地區(qū)比較:翰林樣區(qū)極顯著地大于中坤、南濱、興隆和南田樣區(qū).檳榔土壤鉛含量地區(qū)比較,興隆樣區(qū)極顯著地大于南濱、翰林、南田和中坤樣區(qū).檳榔土壤總砷含量地區(qū)比較:南濱樣區(qū)顯著地大于南田樣區(qū),極顯著地大于興隆和中坤樣區(qū).翰林樣區(qū)顯著地大于南田樣區(qū)和興隆樣區(qū),極顯著地大于中坤樣區(qū).檳榔土壤中的總汞含量地區(qū)差異不顯著.

2.3 不同種植年限的檳榔土壤重金屬元素的差異性

不同種植年限的檳榔土壤重金屬元素的方差分析見表6.由表6可知,重金屬銅、鉛、總砷和總汞不同種植年限間的含量變化都呈現(xiàn)出波浪狀,銅的峰值依高到低分別為10a、18a和32a;鉛分別為21a、10a和13a;總砷分別為21a、10a和18a;總汞分別為15a、21a和25a.

2.4 檳榔土壤重金屬元素的質(zhì)量評價

依據(jù)國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)中的二級標(biāo)準(zhǔn),分別計算檳榔土壤重金屬元素的單因子污染指數(shù)和多因子綜合污染指數(shù).具體環(huán)境質(zhì)量污染指數(shù)見表7.

表5 不同地區(qū)的檳榔土壤重金屬元素的方差分析(mg/kg)Table 5 Variance analysis of soil heavy metals in Areca catechu plantations between different regions(mg/kg)

表6 不同種植年限的檳榔土壤重金屬元素的方差分析(mg/kg)Table 6 Variance analysis of soil heavy metals in Areca catechu plantations between different years of cultivation (mg/kg)

表7 檳榔土壤重金屬元素環(huán)境質(zhì)量污染指數(shù)Table 7 Pollution index of environment quality of soil heavy metal in Areca catechu plantations

由表7可知,從海南總體上分析:無論何種區(qū)域的檳榔土壤重金屬元素銅、鉛、總砷和總汞的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)都＜0.7,均屬于Ⅰ級“安全”土壤質(zhì)量等級,處于“清潔”環(huán)境水平.但從地區(qū)分類上分析,地處海南東北自然區(qū)的翰林樣區(qū)檳榔園區(qū)土壤的綜合污染指數(shù)為0.707,被列為Ⅱ級“警戒”土壤質(zhì)量等級,處于“尚清潔”環(huán)境水平.翰林樣區(qū)檳榔根區(qū)和園區(qū)土壤重金屬元素銅的單因子污染指數(shù)分別為0.903和0.937,屬于Ⅱ級“警戒”土壤質(zhì)量等級,處于“尚清潔”環(huán)境水平.說明銅是檳榔土壤主要的環(huán)境安全隱患.

檳榔根區(qū)土壤總汞的變異系數(shù) 112.5%與園區(qū)土壤總汞的變異系數(shù) 28.6%相差太大,在一定程度上反映了檳榔土壤中汞元素的遷移流動性不強,根區(qū)土壤總汞含量中有較大比例的外源“總汞”.檳榔根區(qū)土壤總汞最大值0.4mg/kg(超出國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值≤0.3mg/kg)可能是由于檳榔生產(chǎn)管理中長期定位在檳榔樹頭根區(qū)施用化肥所造成的.應(yīng)引起高度重視:一方面規(guī)范檳榔栽培技術(shù)措施,增施有機(jī)肥和農(nóng)家肥,少施化肥.另一方面研發(fā)高效低殘留檳榔“專用肥”.

3 結(jié)論

3.1 海南檳榔土壤銅[(18.68±14.25)mg/kg]、鉛[(25.27±7.83)mg/kg]、總砷[(2.89±2.43)mg/kg]和總汞[(0.08±0.07)mg/kg]含量均屬于一級土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).

3.2 根區(qū)和園區(qū)土壤的鉛及園區(qū)土壤的總汞屬于中等程度變異,變異系數(shù)相對較小,但根區(qū)和園區(qū)土壤的銅和總砷及其根區(qū)土壤的總汞屬于強變異性,變異系數(shù)較大,分布不均勻.

3.3 翰林樣區(qū)檳榔土壤銅含量最高(46mg/kg),并極顯著地高于其他地區(qū).銅是檳榔土壤主要環(huán)境安全隱患.

[1] 謝小進(jìn),康建成,閆國東,等.黃浦江中上游地區(qū)農(nóng)用土壤重金屬含量特征分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2010,30(8):1110-1117.

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[4] 海南省統(tǒng)計局.海南統(tǒng)計年鑒-2009 [M]. 北京:中國統(tǒng)計出版社, 2009:258-271.

[5] GB/T17138-1997 土壤質(zhì)量 銅、鋅的測定 火焰原子吸收分光光度法 [S].

[6] GB/T17140-1997 土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法 [S].

[7] NY/T 1121.11-2006 土壤檢測 第 11部分:土壤總砷的測定[S].

[8] NY/T1121.10-2006 土壤檢測 第 10部分:土壤總汞的測定[S].

[9] 張定煌,林森馨,萬國富,等.中山民眾鎮(zhèn)菜園土壤肥力調(diào)查與評價 [J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009,7:97-100.

[10] 國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境工程評估中心.環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則與標(biāo)準(zhǔn)匯編 [M] .北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2005:716-718.

[11] 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源和環(huán)境學(xué)院.NY/T391-2000綠色食品產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件 [M]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2001.

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Distribution and evaluation of heavy metal contents in the soil of Areca catechu plantations in Hainan.

TAN Ye-hua1*, WEI Jian-he2, CHEN Zhen1, GAO Wei-wei2(1.Hainan Branch of Institute of Medicinal Plant, Chinese Academy of Medical cience, Wanning 571533, China；2.Institute of Medicinal Plant, Chinese Academy of Medical Science, Beijing 100193, China). China Environmental Science, 2011,31(5)：815～819

The soil copper, lead, total arsenic, and total mercury of Areca catechu plantations in Hainan between the different regions and different years of cultivation was measured by conventional analysis methods. Soil heavy metal pollution of Areca catechu plantations was evaluated using pollution index analysis. Soil Cu [(18.68±14.25)mg/kg], lead [(25.27±7.83)mg/kg], total arsenic [(2.89±2.43)mg/kg] and total mercury [(0.08± 0.07)mg/kg] content was within the standards, listed as the first level of soil environmental quality standards, but garden soil of Areca catechu in Hanlin sample plot were listed as grade Ⅱ "alert" level of soil quality. The soil copper, lead, and total arsenic in Areca catechu plantations were very significant difference between different regions. The soil copper, lead, total arsenic and total mercury in Areca catechu plantations were very significant difference between different years of cultivation.

Hainan；Areca catechu；soil；heavy metal；the soil quality

X825

A

1000-6923(2011)05-0815-05

2010-09-06

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2006BAI09B03-2, 2007BA-127B03)

* 責(zé)任作者, 副研究員, tyh13078950896@yahoo.com.cn

譚業(yè)華(1959-),男,海南瓊海人,副研究員,主要從事藥用植物栽培研究.發(fā)表論文20余篇.