秦志前 ，張軍錢 ，田耿智 ，張艷麗

（1.甘肅省平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，甘肅 平?jīng)?744000；2.甘肅省平?jīng)鍪修r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測檢驗(yàn)中心，甘肅 平?jīng)?744000）

重金屬在土壤中的積累、遷移不僅危害區(qū)域 生態(tài)安全，影響蔬菜生長發(fā)育，而且通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康［1］。隨著蔬菜質(zhì)量安全問題的日益凸顯，土壤重金屬污染引起了科技界的廣泛關(guān)注，國外學(xué)者提出了地累積指數(shù)法，并應(yīng)用土壤重金屬累積對重金屬污染進(jìn)行了較多的評價［2］，國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了相關(guān)研究［3～8］，但分土類進(jìn)行上述研究未見報道。為填補(bǔ)分土類土壤重金屬累積評價研究的空白，為平?jīng)鍪鞋F(xiàn)有蔬菜產(chǎn)地土壤利用方向提供指導(dǎo)，平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站開展了平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地分土類重金屬累積程度及同源相關(guān)性研究，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

平?jīng)鍪形挥诟拭C省東部，屬隴東、隴中黃土高原地貌［9］，地處東經(jīng)105°21′～107°51′，北緯34°54′～35°46′，總面積1.11萬km2。年降水量479.3～627.6mm，年平均氣溫8.5℃，年日照總時數(shù)2 135.8～2 445.7 h。黃綿土、黑壚土、新積土面積總計占全市總土壤面積的75.4%，其中黑壚土占10.2%，黃綿土占59.6%，新積土占5.6%［10］。

1.2 樣品采集

根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)部《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（NY/T395-2000）和中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004） 進(jìn)行土壤樣點(diǎn)布置與采集［11～12］，采樣深度為土壤耕作層（0～20 cm）。2004—2011年先后在全市7個縣（區(qū)）蔬菜基地獲取土壤樣本147點(diǎn)（次），其中黑壚土30點(diǎn)（次）、新積土72點(diǎn)（次）、黃綿土34點(diǎn)（次）、灰褐土3點(diǎn)（次）、紅粘土4點(diǎn)（次）、潮土4點(diǎn)（次）。土樣經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后在瑪瑙研缽中研磨，過100目尼龍網(wǎng)篩，充分混合均勻后裝入紙樣袋待測。

1.3 檢測方法

用石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T17141-1997）測 定 鎘 （Cd）、 鉛 （Pb）， 用 冷 原 子 吸 收 法（GB/T17136-1997）測定汞（Hg），用火焰原子吸收分光光度計法（GB/T17137-1997）測定鉻（Cr），用硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法（GB/T17135-1997）測定砷（As），用森林土壤pH測定法（GB/T7859-87）測定pH，其它測試項(xiàng)目參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003軟件和SPSS 10.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

1.5 評價方法

1.5.1 污染因子及評價土類 選擇中毒性比較強(qiáng)的重金屬Cd、As、Hg、Pb、Cr作為土壤特征污染因子［5，13～14］。評價土類選擇黃綿土、黑壚土、新積土3個主要土類，灰褐土、潮土、紅粘土由于樣點(diǎn)比較少，評價結(jié)果有待進(jìn)一步研究。

1.5.2 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法 選用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）二級標(biāo)準(zhǔn)作為平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地土壤重金屬評價指標(biāo)（表1）［15］。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1.5.3 地累積指數(shù)法 德國科學(xué)家Muller于1979年提出，將土壤重金屬累計污染程度劃分為7級（表2），計算公式如下。

式中，Igeo（i）是某一種重金屬地累積指數(shù)，Igeo是重金屬綜合地累積指數(shù)，Cn是元素n在土壤表層（耕層）中的含量，Bn為土壤中該元素地球化學(xué)背景值，以甘肅省土壤地球化學(xué)背景值為參照標(biāo)準(zhǔn)（表3），1.5是背景值校正系數(shù)［2］。

表2 地累積指數(shù)污染評價標(biāo)準(zhǔn)

表3 甘肅省土壤地球化學(xué)背景值A(chǔ)層監(jiān)測結(jié)果 mg/kg

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量及分布范圍

由表4可知，平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地土壤的5種重金屬含量的平均值均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）一級標(biāo)準(zhǔn)限值，但其中有3個樣點(diǎn)的含量超過國家土壤環(huán)境一級標(biāo)準(zhǔn)，低于二級標(biāo)準(zhǔn)限值，即涇川縣窯店鄉(xiāng)公主村（黑壚土）、涇川縣高平鎮(zhèn)三十里鋪村（黑壚土）As含量分別為17.600、20.200mg/kg，靜寧縣仁大鎮(zhèn)深溝村（黃綿土）Cd含量為0.511 mg/kg。同時可以看出，As、Hg、Pb、Cr、Cd的變異系數(shù)加權(quán)平均值分別為30.72%、93.94%、47.72%、28.36%、60.84%，Hg的變異系數(shù)最大，Cr的變異系數(shù)最小，說明Hg、Cd分布不均勻，其它重金屬分布相對均勻。

表4 平?jīng)鍪懈魍令愅寥乐亟饘俸考疤卣?/p>

2.2 地累積指數(shù)評價

根據(jù)公式（1）、（2），以表3背景值標(biāo)準(zhǔn)，得到各樣點(diǎn)土壤重金屬地累積指數(shù)（表5），并按土類得出平?jīng)鍪懈魍令愅寥乐亟饘俚乩鄯e指數(shù)（表6），按累積程度得出平?jīng)鍪胁煌令惖耐寥乐亟饘倮鄯e程度分布結(jié)果（表7）和平?jīng)鍪胁煌令愅寥啦煌亟饘倮鄯e輕度以上樣點(diǎn)（表8）。

由表6可知，平?jīng)鍪胁煌令愅寥乐亟饘俚乩鄯e指數(shù)的趨勢黑壚土為Igeo（Pb）＞Igeo（Cr）＞Igeo（As）＞Igeo（Hg）＞Igeo（Cd）， 新積土為Igeo（Pb）＞Igeo（C）r＞Igeo（Hg）＞Igeo（As）＞Igeo（Cd）， 黃綿土為Igeo（Pb）＞Igeo（Cd）＞Igeo（Cr）＞Igeo（As）＞Igeo（Hg）， 灰褐土為 Igeo（Cd） ＞Igeo（C）r＞Igeo（As） ＞Igeo（Pb）＞Igeo（Hg）， 紅粘土為Igeo（Cd）＞Igeo（Pb）＞Igeo（Hg）＞Igeo（As）＞Igeo（Cr），潮土為Igeo（Hg）＞Igeo（Pb）＞Igeo（Cr）＞ Igeo（As）＞ Igeo（Cd）。

由表7、表8可知，各土類不同重金屬累積為0級，即無積累的有77個樣點(diǎn)（次），占樣點(diǎn)總數(shù)的52.4%；1級輕度累積有49個樣點(diǎn)（次），占樣點(diǎn)總數(shù)的33.3%；2級中度累積有14個樣點(diǎn)（次），占樣點(diǎn)總數(shù)的9.5%；3級重度積累有7個樣點(diǎn)（次），占樣點(diǎn)總數(shù)的4.8%。重金屬累積由大到小的趨勢為Pb、Hg、Cd、As、Cr。其中土壤Pb、Hg的積累比較明顯，達(dá)到重度累積的樣點(diǎn)7個，占總樣點(diǎn)數(shù)的4.8%；其余重金屬均屬輕度累積或無累積。從綜合地累積指數(shù)結(jié)果可知，平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地土壤只有1個新積土樣點(diǎn)（次）的綜合地累積指數(shù)達(dá)到1級，屬輕度累積，其余146個樣點(diǎn)（次）綜合地累積指數(shù)均小于零，屬無累積狀態(tài)，說明平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地土壤重金屬累積總體上處于安全水平。

表6 平?jīng)鍪懈魍令愅寥乐亟饘俚乩鄯e指數(shù)

表7 平?jīng)鍪胁煌令愅寥乐亟饘倮鄯e程度分布結(jié)果

表8 各土類不同重金屬累積輕度以上樣點(diǎn)數(shù) 個

2.3 土壤重金屬污染同源相關(guān)性

對147個樣點(diǎn)（次）土壤的5種重金屬含量應(yīng)用SPSS 10.0軟件進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果（表9）表明，Hg與其它元素之間無相關(guān)關(guān)系，與其它重金屬不同源，累積過程和來源途徑是單獨(dú)和獨(dú)立的；As與Pb、Cr、Cd存在極顯著相關(guān)關(guān)系，說明As與Pb、Cr、Cd存在高度的同源性；Pb與As、Cr、Cd存在極顯著相關(guān)性，說明它們之間也存在高度的同源性；Cr與As、Pb極顯著相關(guān)，高度同源；Cd與As、Pb存在極顯著相關(guān)，高度同源；Cd與Cr沒有相關(guān)性，不同源。

表9 土壤重金屬元素含量相關(guān)分析①

3 結(jié)論

1） 平?jīng)鍪惺卟水a(chǎn)地不同土類的As、Hg、Pb、Cr、Cd含量平均值分別為9.957、0.038、32.162、65.983、0.119mg/kg，均未超過《國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）一級標(biāo)準(zhǔn)限值； As、Hg、Pb、Cr、Cd的變異系數(shù)平均值分別為30.72%、93.94%、47.72%、28.36%、60.84%。其中Hg、Cd分布不均勻，As、Pb、Cr分布相對均勻。新積土有1個樣點(diǎn)（次）綜合地累積指數(shù)為0.058，屬輕度累積，其余146個樣點(diǎn)（次）綜合地累積指數(shù)均小于零，屬無累積狀態(tài)，As、Hg、Pb、Cr、Cd地累積指數(shù)平均值分別為-1.155、-1.415、-0.519、-1.194、-0.856，Pb、Hg、Cd的積累比較明顯。

2）Hg與其它元素之間沒有相關(guān)關(guān)系，與其它重金屬不同源，累積過程和來源途徑是單獨(dú)和獨(dú)立的；Cd與Cr沒有相關(guān)性，不同源；As與Pb、Cr、Cd極顯著相關(guān)，存在高度的同源性；Pb與As、Cr、Cd極顯著相關(guān)，也存在高度的同源性；Cr與As、Pb極顯著相關(guān)，高度同源；Cd與As、Pb極顯著相關(guān)，也高度同源。

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