摘要：采集河南省信陽市境內(nèi)國(guó)道兩邊13個(gè)具有代表性的水稻產(chǎn)區(qū)的26份水稻田耕層土壤，測(cè)定Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn 8種重金屬元素含量，采用單因子指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，土壤中重金屬元素Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn的平均含量均未超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，單項(xiàng)污染指數(shù)平均值均小于1；東雙河、十三里橋、雙井和龍山的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為0.730 4、0.754 7、0.792 0、0.910 2，說明這4個(gè)地區(qū)的土壤雖屬尚清潔，但已達(dá)到警戒限；甘岸、長(zhǎng)臺(tái)、明港、吳家店、游河、五里店、附店、寨河、胡族鋪內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均小于0.7，屬清潔狀態(tài)。公路交匯點(diǎn)污染相對(duì)較重，土壤重金屬污染狀況受汽車活動(dòng)影響較大?？傮w來看，土壤環(huán)境質(zhì)量安全，部分地區(qū)土壤重金屬污染處于警戒水平。Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)表明，Cd與Pb、Cr之間、Pb與Zn之間、Cr與Ni之間均呈顯著正相關(guān)，說明Cd、Pb、Cr、Zn、Ni可能為同源污染物；As與Pb、Zn之間呈顯著負(fù)相關(guān)，說明As、Pb、Zn可能為異源污染物。

關(guān)鍵詞：重金屬；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；環(huán)境質(zhì)量；國(guó)道；稻田土壤；信陽市

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）24-6003-04

隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，各種車輛急劇增加，帶來土壤和環(huán)境的污染，主要污染源有汽車尾氣、輪胎磨擦碎屑、發(fā)動(dòng)機(jī)泄漏的機(jī)油、公路瀝青等，部分污染物隨路面徑流進(jìn)入公路兩側(cè)土壤[1]，污染物中的重金屬主要包括Pb、 Ni、Cd、As、Hg、Cu、Zn等[2-5]。這些污染物進(jìn)入土壤中自然凈化過程十分漫長(zhǎng)，具有隱蔽性和不可逆性，難以被微生物降解，遷移性小而發(fā)生污染累積，并經(jīng)水、植物等介質(zhì)進(jìn)入人體，最終影響到人類的健康，因而土壤重金屬污染及其修復(fù)日益受到關(guān)注[6]。

中國(guó)學(xué)者們對(duì)京滬高速[7]、滬寧高速[8]、成渝高速[9]、沈大高速[10]、312國(guó)道[11]、107國(guó)道[12]等路段兩側(cè)土壤中重金屬污染做了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)高速公路兩側(cè)土壤中重金屬元素含量超出背景值，受重金屬污染明顯。本研究對(duì)312國(guó)道和107國(guó)道河南省信陽市境內(nèi)路段兩側(cè)稻田土壤重金屬污染現(xiàn)狀展開調(diào)查和評(píng)價(jià)，了解信陽市境內(nèi)國(guó)道兩邊稻田土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，對(duì)于減少和預(yù)防農(nóng)田受重金屬污染的危害、保障糧食安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

土樣主要采集自河南省信陽市107國(guó)道和312國(guó)道邊的主要水稻栽培區(qū)。信陽市主要為丘陵地帶，農(nóng)田面積不大，但每塊農(nóng)田比較平坦，所以采用棋盤式布點(diǎn)法，每塊農(nóng)田分別取10個(gè)耕層0～20 cm土樣，四分法組成一個(gè)混合土樣（1.0 kg），共26份土壤樣品。土壤樣品在風(fēng)干室風(fēng)干磨碎，用四分法分為兩份，一份研磨過孔徑20目尼龍篩，用于測(cè)定土壤pH，另一份研磨過孔徑100目篩，用于測(cè)定土壤重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Hg、Ni）含量[13]。

1.2 土壤樣品分析測(cè)定

pH采用酸度計(jì)法[14]測(cè)定，土壤重金屬全量采用HCl-HNO3-HClO4-HF消解法[14]。Cd、Ni采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES Thermo iCAP6000系列）測(cè)定，Pb、Cr采用德國(guó)耶拿石墨爐型原子吸收分光光度計(jì)（ZEEnit600型）測(cè)定，Cu、Zn采用上海天美火焰型原子吸收分光光度計(jì)（AA6000型）測(cè)定，As、Hg采用北京吉天原子熒光光度計(jì)（AFS-930型）測(cè)定。樣品測(cè)定采用20%樣品平行樣，并加入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-4和GSS-8）作為質(zhì)量控制樣品，質(zhì)控樣品相對(duì)誤差小于10%。

1.3 土壤重金屬含量評(píng)價(jià)方法

2.1 研究區(qū)土壤重金屬含量的分布特征

信陽市312國(guó)道和107國(guó)道沿線主要水稻產(chǎn)區(qū)的稻田土壤重金屬含量分布見圖1。由圖1可知，不同地點(diǎn)稻田土壤中重金屬Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn含量均呈不同程度的波狀曲線，說明312國(guó)道與107國(guó)道沿線各路段稻田重金屬污染存在一定的差異，這與錢鵬等[11]、王學(xué)鋒等[12]的研究結(jié)果一致。Pb的最高含量為20.706 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在游河；Cd的最高含量為0.608 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在十三里橋；Cr的最高含量為61.091 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在胡族鋪；As的最高含量為10.095 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在吳家店；Hg的最高含量為0.618 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在龍山；Ni的最高含量為9.783 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在附店；Cu的最高含量為48.583 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在寨河；Zn的最高含量為99.978 mg/kg，含量最高值出現(xiàn)在游河。

2.2 研究區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是人們?cè)谠u(píng)價(jià)土壤重金屬污染時(shí)運(yùn)用最為廣泛的綜合指數(shù)法，可以全面反映各重金屬對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度重金屬對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，避免由于平均作用削弱污染重金屬權(quán)值現(xiàn)象的發(fā)生[15]。本研究采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染評(píng)價(jià)。以國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[16]和土壤環(huán)境檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[13]為標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)不同重金屬元素含量、重金屬元素的單項(xiàng)污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)以及土壤污染物分擔(dān)率分別見表2、表3、表4。結(jié)果顯示，不同地區(qū)稻田土壤的重金屬Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn的單項(xiàng)污染指數(shù)大部分小于1，從單項(xiàng)污染指數(shù)的角度評(píng)價(jià)，信陽市稻田重金屬含量尚處于比較安全的水平，土壤質(zhì)量對(duì)環(huán)境和植物基本上不會(huì)造成危害和污染。以內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為評(píng)價(jià)等級(jí)時(shí)，東雙河、十三里橋、雙井、龍山內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均高于0.7，低于1.0，說明這4個(gè)地區(qū)土壤重金屬污染雖尚輕，但已達(dá)到警戒限，其他7個(gè)地區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均低于0.7，處于安全范圍，總體上信陽市稻田土壤質(zhì)量適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并能維護(hù)人體健康。

由表2和表3可知，在信陽市13個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)除雙井、龍山、附店和胡族鋪Hg最高外，其他地區(qū)均為Cd最高，各地區(qū)不同重金屬污染物分擔(dān)率由大到小依次為Cd、Hg、Zn、Cu、As、Cr、Ni、Pb，說明Cd在不同地區(qū)的稻田土壤中污染強(qiáng)度最大，Hg、Zn次之。

2.3 研究區(qū)土壤重金屬元素的相關(guān)性分析

重金屬元素之間的相關(guān)性在一定程度上反映了這些元素污染程度的相似性或污染元素有相似的來源[17，18]。目前有不少學(xué)者用相關(guān)性來評(píng)價(jià)和研究污染元素的來源及其累積的原因，提出相應(yīng)的降低或減少污染的措施與方法[17，19-21]。對(duì)不同地區(qū)國(guó)道兩邊稻田土壤重金屬元素之間進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn)，所有變量間Pearson相關(guān)系數(shù)如表5所示。Cd與Pb、Cr呈顯著正相關(guān)；Pb與Zn呈極顯著正相關(guān)；Cr與Ni呈極顯著正相關(guān)，As與Pb、Zn呈顯著負(fù)相關(guān)。

3 討論

錢鵬等[11]、王學(xué)鋒等[12]對(duì)312國(guó)道和107國(guó)道沿線重金屬元素含量進(jìn)行了調(diào)查和評(píng)價(jià)，土壤中重金屬Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn均存在一定的污染。本研究中信陽市國(guó)道兩邊稻田土壤的質(zhì)量狀況尚比較好。通過內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明，龍山的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)最高，為0.910 2，處于重金屬污染警戒限，這可能是因?yàn)辇埳教幱诮煌屑~位置，是312國(guó)道、40國(guó)道、219省道匯集區(qū)，同時(shí)有寧西鐵路通過，車流量比較大，造成一定的污染。東雙河、十三里橋以及雙井內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為0.730 4、0.754 7、0.792 0，比龍山低，但也達(dá)到重金屬污染警戒限，這可能有2個(gè)原因，一是這些地區(qū)離市區(qū)比較近，車流量比較大。雙井位于京九、寧西鐵路匯集區(qū)和40國(guó)道、107國(guó)道、312國(guó)道匯集區(qū)；東雙河有339省道、107國(guó)道和京九鐵路通過。二是信陽市位于季風(fēng)氣候區(qū)，十三里橋位于信陽市西南部，東北季風(fēng)造成這些地區(qū)大氣的沉降較多[22]，同時(shí)十三里橋離市區(qū)比較近，車流量和人流量都比較大。這些區(qū)域的土壤質(zhì)量應(yīng)引起人們的重視，采取一定的措施保護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量。甘岸、長(zhǎng)臺(tái)、明港、吳家店、游河、五里店、附店、寨河、胡族鋪的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均小于0.7，屬于清潔無污染的地區(qū)。

Nicholson等[23]通過收集重金屬在土壤中的累積和工農(nóng)業(yè)重金屬的排放信息，調(diào)查分析了英格蘭和威爾士農(nóng)田土壤中重金屬的來源，發(fā)現(xiàn)Cd更多地來源于無機(jī)肥料。據(jù)估計(jì)，在人類活動(dòng)對(duì)土壤Cd的貢獻(xiàn)中，磷肥施用率占54%～58%[24]。本研究中，調(diào)查的信陽市13個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)有9個(gè)地區(qū)土壤中Cd的單項(xiàng)污染指數(shù)和污染物分擔(dān)率均為最大，可能是因?yàn)橥寥乐兄亟饘貱d的來源除了公路交通外，施肥也是其中一個(gè)重要來源。

4 結(jié)論

信陽市境內(nèi)國(guó)道兩邊水稻田土壤重金屬調(diào)查結(jié)果表明，水稻田土壤中重金屬元素Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu、Zn的平均含量均未超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，單項(xiàng)污染指數(shù)平均值均小于1，東雙河、十三里橋、雙井和龍山的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為0.730 4、0.754 7、0.792 0、0.910 2，為Ⅱ級(jí)污染，污染等級(jí)為“警戒限”級(jí)。甘岸、長(zhǎng)臺(tái)、明港、吳家店、游河、五里店、附店、寨河、胡族鋪內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為0.540 4、0.520 2、0.529 3、0.596 9、0.628 8、0.577 0、0.673 5、0.504 5、0.623 7，污染等級(jí)均為Ⅰ級(jí)，處于清潔區(qū)。結(jié)果表明車流量較高的公路交匯點(diǎn)兩邊污染指數(shù)比較高，說明交通對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量有一定的影響。Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)表明，Cd與Pb、Cr之間、Pb與Zn之間、Cr與Ni之間均存在顯著或極顯著正相關(guān)，說明Cd、Pb、Cr、Zn、Ni可能為同源污染物；As與Pb、Zn之間呈顯著負(fù)相關(guān)，說明As、Pb、Zn可能為異源污染物[17，18]。

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