王苗苗，徐 震，馮 偉，韓建華

（天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)管理監(jiān)測(cè)站，天津 300061）

土壤是人類(lèi)生存環(huán)境不可缺少的組成部分，是人類(lèi)賴(lài)以生存的自然資源。土壤質(zhì)量的高低，是土壤生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，直接關(guān)系著環(huán)境和發(fā)展的可持續(xù)性。按照《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全質(zhì)量調(diào)查工作方案》要求，對(duì)天津市農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地進(jìn)行區(qū)域劃分。天津市城市郊區(qū)包括北辰、西青、津南、東麗4個(gè)區(qū)；工礦企業(yè)區(qū)包括塘沽、漢沽、大港3個(gè)區(qū)；污水灌區(qū)產(chǎn)地主要分布在武清、寶坻和寧河部分區(qū)域。本文以天津市城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)為例，對(duì)農(nóng)田土壤中重金屬含量作了調(diào)查分析，主要評(píng)價(jià)分析該區(qū)域農(nóng)田土壤中Pb、Cd、Hg、As等4種重金屬的單項(xiàng)污染和綜合污染狀況，為農(nóng)產(chǎn)品種植適宜性調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與樣品處理

土壤樣品采集時(shí)間為2010～2011年，采集范圍為天津城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)，包括東麗、西青、津南、北辰、塘沽、漢沽、大港計(jì)7個(gè)區(qū)，共布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)493個(gè)。其中城市郊區(qū)284個(gè)，工礦企業(yè)區(qū)209個(gè)。

土壤樣品采用多點(diǎn)混和梅花點(diǎn)法，采集深度為0～20 cm的耕作層土壤。將自然風(fēng)干過(guò)的土壤樣品按四分法棄取，剔除樣品中的植物根系、有機(jī)殘?jiān)龋媚举|(zhì)工具及瑪瑙研缽研磨，分別過(guò)60目、100目的尼龍篩，保存?zhèn)溆?。?shí)驗(yàn)所用容器均用25%（體積分?jǐn)?shù)）的HNO3浸泡24 h以上。

1.2 樣品消解及分析方法

1.2.1 樣品消解方法

測(cè)定Pb、Cd含量時(shí)用HNO3-HClO4-HF消化制樣；測(cè)定Hg、As含量時(shí)用HNO3-HCl消化制樣。所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，加入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤參比物質(zhì)，進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。

1.2.2 樣品分析方法

pH值采用玻璃電極法測(cè)定；Hg、As采用原子熒光法測(cè)定，Pb、Cd采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

1.3 評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 單項(xiàng)污染指數(shù)法

單項(xiàng)污染指數(shù)法的計(jì)算公式為：

式中：Pi為區(qū)域重金屬i的單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為重金屬i含量的實(shí)測(cè)值 (mg/kg)；Si為重金屬i含量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值(mg/kg)。當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示土壤未受污染；Pi＞1時(shí)，則表示土壤受到污染，且Pi值越大則污染越嚴(yán)重。研究采用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBl5618—1995)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為該次評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法的計(jì)算公式為：

式中：P綜為綜合污染指數(shù)（綜合反映各污染物對(duì)區(qū)域土壤的不同作用）；（P平均為所有單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值）；Pmax為土壤環(huán)境中各單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值。

1.3.3 土壤污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

土壤污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 農(nóng)田土壤中重金屬描述性統(tǒng)計(jì)

4種土壤樣品重金屬元素含量的描述性統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。與土壤重金屬評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）對(duì)比可見(jiàn)，天津市城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)Pb、Cd、Hg、As的平均值均沒(méi)有超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)PH＞7.5中的土壤環(huán)境質(zhì)量限定值。工礦企業(yè)區(qū)只有7個(gè)點(diǎn)位Cd元素超標(biāo)，超標(biāo)率為3.3%。城市郊區(qū)Cd、Hg、As的超標(biāo)個(gè)數(shù)分別為 7 個(gè)、8 個(gè)、3 個(gè)，超標(biāo)率為2.5%、2.8%和1.1%。城市郊區(qū)Hg、Cd、Pb元素的變異系數(shù)均大于60%，不同元素變異系數(shù)由大到小順序?yàn)镠g＞Cd＞Pb＞As，工礦企業(yè)區(qū)Hg、Cd的變異系數(shù)變化相對(duì)較大，分別為86.72和67.36，表明工礦企業(yè)區(qū)Hg、Cd含量分布的差異性較為顯著。

4種土壤樣品重金屬元素超背景值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)4種重金屬的平均值都超過(guò)了天津市土壤背景值。其中以Cd、As超背景值率最高，在83.3%～91.4%之間。說(shuō)明隨著天津市近年來(lái)的工業(yè)化進(jìn)程，土壤中重金屬呈現(xiàn)出一定的積聚趨勢(shì)。

表1 土壤重金屬評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 單位：mg/kg

表3 天津市城市郊區(qū) 工礦企業(yè)區(qū)土壤重金屬的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果 單位：mg/kg

表4 天津市城市郊區(qū) 工礦企業(yè)區(qū)重金屬元素超背景率

表5 天津市土壤重金屬綜合污染評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.2 農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

從天津市城市郊區(qū)、工礦企業(yè)區(qū)土壤樣品的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表5）可知，各樣區(qū)土壤重金屬污染單因子指數(shù)為0.07～0.51，重金屬污染指數(shù)由高到低排序?yàn)锳s＞Cd＞Hg＞Pb?？傮w來(lái)說(shuō)，天津市城市郊區(qū)、工礦企業(yè)區(qū)土壤基本上未受重金屬污染。從天津市城市郊區(qū)、工礦企業(yè)區(qū)土壤重金屬污染綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，其綜合污染指數(shù)分別為0.41、0.40，均小于0.7，處于清潔水平。綜合污染指數(shù)表明，工礦企業(yè)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量好于城市郊區(qū)。

3 結(jié)論

3.1 調(diào)查區(qū)域內(nèi)Cd和As元素呈現(xiàn)積累趨勢(shì)

本研究采集位于天津城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)7個(gè)區(qū)縣的0～20 cm耕層土壤樣品，分析了4種重金屬元素含量。從7個(gè)區(qū)縣土壤重金屬元素的描述性統(tǒng)計(jì)分析表明，7個(gè)區(qū)縣Cd、Hg的變異系數(shù)相對(duì)較大，其中城市郊區(qū)Hg的變異系數(shù)最大為151，該區(qū)域Hg含量分布的差異性較為顯著。城市郊區(qū)和工礦企業(yè)區(qū)土壤重金屬均有元素超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)PH＞7.5中的土壤環(huán)境質(zhì)量限定值，其中城市郊區(qū)超標(biāo)元素為 Cd、Hg、As，超標(biāo)率最大為2.8%；工礦企業(yè)區(qū)只有Cd元素超標(biāo)，超標(biāo)率為3.3%。從超背景值率可以看出，城市郊區(qū)和工礦企業(yè)區(qū)超背景值率相對(duì)較高的元素均為Cd、As，超背景值率在83.3%～91.4%之間，說(shuō)明在城市郊區(qū)和工礦企業(yè)區(qū)土壤中Cd、As元素呈現(xiàn)出一定的積聚趨勢(shì)。

3.2 調(diào)查區(qū)域內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量處于清潔水平

單項(xiàng)污染指數(shù)分析結(jié)果表明，天津城市郊區(qū)及工礦企業(yè)區(qū)7個(gè)區(qū)縣土壤的 Cd、Hg、As、Pb等單項(xiàng)污染指數(shù)均＜1.0，表明土壤未受污染。從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，土壤重金屬綜合污染指數(shù)均＜0.7，為安全等級(jí)，處于清潔水平，工礦企業(yè)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量好于城市郊區(qū)。

［1］劉鳳枝,劉瀟威,等.土壤和固體廢棄物監(jiān)測(cè)分析技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］韓平,王紀(jì)華,潘立剛,等.北京郊區(qū)田塊尺度土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(2)：228-234.

［3］GB15618-1995,土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[s].