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        中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量和來(lái)源研究

        2014-11-17 17:15:10陳健
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年33期

        陳健

        摘 要:土壤既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的自然資源,又是自然環(huán)境的構(gòu)成要素。蔬菜作為人們主要的生活食物,其安全性不容忽視。文章針對(duì)中國(guó)近些年來(lái)蔬菜菜地土壤重金屬污染狀況和含量分析,對(duì)污染源進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:中國(guó);蔬菜土壤;重金屬;來(lái)源;含量

        1 研究方法

        1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

        在這項(xiàng)研究中,相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自研究土壤重金屬中國(guó)蔬菜的數(shù)據(jù)庫(kù)。國(guó)內(nèi)期刊,包括《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《土壤學(xué)報(bào)》、《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》、《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》等農(nóng)學(xué),國(guó)外期刊,包括《Science of the Total Environment》等。

        1.2 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析方法

        因?yàn)樵撗芯恐亟饘僭谕寥婪膶?duì)數(shù)正態(tài)分布和近似的對(duì)數(shù)正態(tài)分布,重金屬含量用統(tǒng)計(jì)幾何平均數(shù)和幾何標(biāo)準(zhǔn)差,在這一過(guò)程中Crubbs排除離群值,用于樣本的統(tǒng)計(jì)。該文獻(xiàn)中的內(nèi)容數(shù)據(jù)的同一區(qū)域中的多個(gè)研究中,在處理過(guò)程中檢索到的部分,僅在試樣被計(jì)算為為一個(gè)數(shù)據(jù),而不是重復(fù)的統(tǒng)計(jì)信息。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量

        在這項(xiàng)研究中,文獻(xiàn)報(bào)道的菜地重金屬含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,中國(guó)蔬菜土壤中銅、鋅、鉛、鉻的含量變化幅度大,其中鋅的含量差高達(dá)604.6 mg/kg;鋅是含量最高的元素,為99.9 mg/kg,第二高的鉻含量,再次是鉛和有毒元素鎘,汞含量一般為幾到十幾 mg/kg的范圍內(nèi)。

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)樣本的頻率分布的結(jié)果(圖1),在所有的樣品收集中,樣品的Cu含量在38.9mg/kg以下,鋅在115mg/kg下,鉛在43.0mg/kg以下,鎘為0.37mg/kg下,鉻為80.9mg/kg以下,砷在13.0 mg/kg以下,汞為0.2mg/kg以下。重金屬含量平均分別為:鋅(99.0±1.70>鉻(48.8±3.01)>銅(31.0±1.88)>鉛(28.5±2.66)>鎘(8.02±3.78)>鉻(0.281±2.93)>汞(0.120±3.11)和土壤背景值1990年的比較(中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,1990),除了砷和鉻,鎘、汞、銅、鉛、鋅含量均高出278%、198%、50%、25%、48%,數(shù)據(jù)表明不同程度的重金屬累積現(xiàn)象,比較中國(guó)蔬菜的土壤各種重金屬,富集程度最高的元素是鎘,超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸到y(tǒng)計(jì)樣本達(dá)到84.9%之多;汞是富集比較低的。比較土壤環(huán)境質(zhì)量中的重金屬,發(fā)現(xiàn)土壤中鎘的含量在中國(guó)蔬菜重金屬含量超標(biāo)率最高,在所有樣本中超過(guò)24.1%;其次汞,樣品超出其內(nèi)容的比例為10.3%。各種重金屬含量超標(biāo)率順序:鎘>汞>砷>鋅>銅>鉻>鉛,數(shù)據(jù)基本上反映了中國(guó)蔬菜土壤的重金屬含量的當(dāng)前狀態(tài)。但是,考慮到國(guó)內(nèi)的研究大多受到了大菜園的人類活動(dòng),以及重金屬污水灌溉,質(zhì)量好的蔬菜的土壤環(huán)境研究較少等原因,上述內(nèi)容的結(jié)果可能比實(shí)際情況更高。

        值得注意的是,根據(jù)數(shù)據(jù)中的菜地土壤造成的重金屬含量的統(tǒng)計(jì),土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如果以加拿大方面為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算,所有樣品超標(biāo)鎘和汞率從24.1%、10.3 %下降到12.2%、0.2%,而鉻、砷、鉛超標(biāo)率分別為1.0%、9.2%、0.4%,增幅為47.7%、34.5%和12.9%。依照荷蘭土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了砷、銅和鉛的超標(biāo)率略高,鎘、鉻、鋅,汞超標(biāo)率顯著降低,鎘和汞超標(biāo)率下降分別為1.9%和1.7%,只有少數(shù)樣本超標(biāo)。表明,雖然說(shuō)世界各地對(duì)重金屬的含量的已經(jīng)非常重視,但是各國(guó)在土壤重金屬的含量衡量標(biāo)準(zhǔn)上存在差異。相比之下,中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞的限制太嚴(yán)格,鉛過(guò)于寬松,顯然高估了中國(guó)菜地土壤中鎘、汞超標(biāo),低估了鉛。砷和鉻標(biāo)準(zhǔn)的限制,在世界當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的。因此,因此,為全面客觀評(píng)價(jià)中國(guó)土壤重金屬的狀況,需要加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和修訂,特別是要加強(qiáng)與吸收和利用農(nóng)作物,人體健康風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究,建立與中國(guó)的國(guó)情相符的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 不同區(qū)域菜地土壤重金屬的分布

        從不同的區(qū)域,我們把土壤中的重金屬含量按東、西、中來(lái)統(tǒng)計(jì),中國(guó)蔬菜菜地土壤鎘、汞、鋅、銅含量在東部地區(qū)較高;中部地區(qū)砷、鉻、鉛含量較高,東部地區(qū)最低。其中,相對(duì)于鎘、汞的東部地區(qū)平均含量分別為0.37,0.19mg/kg,比中部和西部地區(qū)略高;至于鉻、鉛的含量東部平均比中部地區(qū)均超過(guò)196.3%、84.9%和37.2%。

        由于重金屬在土壤背景值的影響,以及各種排放源,土壤的重金屬含量也出現(xiàn)出一定區(qū)域內(nèi)富集特征。在這項(xiàng)研究中,局部土壤背景值進(jìn)行比較,以計(jì)算該統(tǒng)計(jì)樣本超過(guò)了不同區(qū)域的超標(biāo)率,發(fā)現(xiàn)鎘、汞、銅、鋅的含量超過(guò)了東部地區(qū),并且是逐漸由東向西減少。由于鉻、砷、鉛最高的是中部,西部最低,表明東部鎘、汞、銅、鋅等富集,而中部地區(qū)鉻、鉛的富集較突出,但在所有的重金屬鎘是更高的元素。鎘、汞、銅、鋅超標(biāo)以東部地區(qū)為主,砷和鉻的超標(biāo)率相對(duì)較低;鎘、汞、砷超標(biāo)以中部地區(qū)為主,其他重金屬富集也很明顯;鎘富集西部嚴(yán)重,然后是銅,還存在的其他重金屬富集的問(wèn)題。

        相比于中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量II級(jí)標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞含量樣品的超標(biāo)率東部地區(qū)分別為33.3%和16.6%,比中部地區(qū)顯著高20.9%、4.2%;中部地區(qū)的菜土壤,鎘超標(biāo)率較高,分別為24.8%和21.9%。。西部地區(qū)菜地土壤中各種重金屬除砷超標(biāo)率高于東部外,其他重金屬超標(biāo)相對(duì)較輕,但不能忽視的是,菜地土壤砷、鎘超標(biāo)率達(dá)到10.9%、8.7%。

        2.3 不同類型菜地的重金屬含量狀況

        不同種類的蔬菜的土壤,由于耕作方法、土質(zhì)的不同以及蔬菜的不同,它的含量和種類累積的趨勢(shì)也有所不同。相關(guān)結(jié)果如圖2所示。

        從以上結(jié)果分析, 采礦/污水灌溉蔬菜地,砷、鎘、汞、鋅污染是最嚴(yán)重的,設(shè)施蔬菜的銅、鉻的問(wèn)題是最突出的,但應(yīng)警惕鎘和砷的問(wèn)題。郊區(qū)蔬菜土壤污染最嚴(yán)重是鉛,這可能是大部分蔬菜(如工業(yè)廢棄物和汽車排放)受到人類活動(dòng)的影響,導(dǎo)致相關(guān)菜地土壤鉛含量也相應(yīng)增加,因此,重點(diǎn)對(duì)采礦/污水灌溉菜地土壤重金屬污染防治,加強(qiáng)對(duì)設(shè)施蔬菜、城郊蔬菜地土壤污染監(jiān)測(cè),有效的管理,采取合理措施,防止重金屬富集和污染的積累。

        3 蔬菜菜地土壤重金屬主要來(lái)源

        重金屬含量超標(biāo)影響因素很多,總體來(lái)說(shuō),可分為兩種情況天然來(lái)源和人類活動(dòng)源。但是,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類活動(dòng)范圍日益廣泛,加之對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不足,造成嚴(yán)重環(huán)境污染,特別是重金屬。資料顯示與研究分析,含有重金屬農(nóng)用物資的投入和礦業(yè)投資活動(dòng)是土壤中重金屬的主要原因。

        3.1部分污水灌溉區(qū),大量的工業(yè)廢水,城市生活用水未經(jīng)處理或處理后未達(dá)到直接排放到菜園,從而導(dǎo)致重金屬超標(biāo)。如遼寧、河北、天津等區(qū)域土壤重金屬含量超標(biāo),與不合理的污水灌溉有關(guān)。

        3.2農(nóng)藥、肥料、農(nóng)業(yè)化學(xué)品,例如塑料膜和有機(jī)肥料的使用,也是土壤中的重金屬的主要來(lái)源之一。據(jù)估計(jì),人類活動(dòng)導(dǎo)致的土壤鎘增加,磷肥占55%-59%。相比中國(guó)磷肥重金屬含量較低,但日積月累也造成了大量的重金屬積累。

        3.3采礦、冶煉、造紙、交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)產(chǎn)生的廢物排放未經(jīng)處理,最終進(jìn)入土壤和水質(zhì)中,造成污染,從而構(gòu)成了重金屬含量超標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示,1998年至2005年在工業(yè)廢水中重金屬國(guó)家總排放量中,就占據(jù)銅728.2噸,汞、鎘排放量東部地區(qū)最高,菜地土壤重金屬含量超標(biāo)情況與這一數(shù)據(jù)相符。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于中國(guó)菜地土壤重金屬研究文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析,初步明確了中國(guó)菜地土壤重金屬的含量及區(qū)域分布特點(diǎn)、富集累積特征,也對(duì)重金屬的來(lái)源有了明確的認(rèn)識(shí),對(duì)于不同的地區(qū)及相應(yīng)的金屬含量,要予以高度重視,切實(shí)解決,保證蔬菜無(wú)公害、綠色、健康。同時(shí),在未來(lái)的發(fā)展道路上,要針對(duì)具體問(wèn)題,做出持續(xù)的關(guān)注和研究。

        參考文獻(xiàn)

        [1]曾希柏,李蓮芳,梅旭榮.中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量及來(lái)源分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(40),11:2507-2517.

        [2]洪春來(lái),黃錦法,葉正錢,等.嘉興市蔬菜土壤重金屬含量的初步調(diào)查分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2009(26),1:76-79.

        [3]葉麗麗,王翠紅,鄒玲,等. 長(zhǎng)沙市郊蔬菜土壤重金屬含量及其與土壤肥力的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué):上半月,2009(10):32-35.

        摘 要:土壤既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的自然資源,又是自然環(huán)境的構(gòu)成要素。蔬菜作為人們主要的生活食物,其安全性不容忽視。文章針對(duì)中國(guó)近些年來(lái)蔬菜菜地土壤重金屬污染狀況和含量分析,對(duì)污染源進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:中國(guó);蔬菜土壤;重金屬;來(lái)源;含量

        1 研究方法

        1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

        在這項(xiàng)研究中,相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自研究土壤重金屬中國(guó)蔬菜的數(shù)據(jù)庫(kù)。國(guó)內(nèi)期刊,包括《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《土壤學(xué)報(bào)》、《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》、《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》等農(nóng)學(xué),國(guó)外期刊,包括《Science of the Total Environment》等。

        1.2 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析方法

        因?yàn)樵撗芯恐亟饘僭谕寥婪膶?duì)數(shù)正態(tài)分布和近似的對(duì)數(shù)正態(tài)分布,重金屬含量用統(tǒng)計(jì)幾何平均數(shù)和幾何標(biāo)準(zhǔn)差,在這一過(guò)程中Crubbs排除離群值,用于樣本的統(tǒng)計(jì)。該文獻(xiàn)中的內(nèi)容數(shù)據(jù)的同一區(qū)域中的多個(gè)研究中,在處理過(guò)程中檢索到的部分,僅在試樣被計(jì)算為為一個(gè)數(shù)據(jù),而不是重復(fù)的統(tǒng)計(jì)信息。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量

        在這項(xiàng)研究中,文獻(xiàn)報(bào)道的菜地重金屬含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,中國(guó)蔬菜土壤中銅、鋅、鉛、鉻的含量變化幅度大,其中鋅的含量差高達(dá)604.6 mg/kg;鋅是含量最高的元素,為99.9 mg/kg,第二高的鉻含量,再次是鉛和有毒元素鎘,汞含量一般為幾到十幾 mg/kg的范圍內(nèi)。

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)樣本的頻率分布的結(jié)果(圖1),在所有的樣品收集中,樣品的Cu含量在38.9mg/kg以下,鋅在115mg/kg下,鉛在43.0mg/kg以下,鎘為0.37mg/kg下,鉻為80.9mg/kg以下,砷在13.0 mg/kg以下,汞為0.2mg/kg以下。重金屬含量平均分別為:鋅(99.0±1.70>鉻(48.8±3.01)>銅(31.0±1.88)>鉛(28.5±2.66)>鎘(8.02±3.78)>鉻(0.281±2.93)>汞(0.120±3.11)和土壤背景值1990年的比較(中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,1990),除了砷和鉻,鎘、汞、銅、鉛、鋅含量均高出278%、198%、50%、25%、48%,數(shù)據(jù)表明不同程度的重金屬累積現(xiàn)象,比較中國(guó)蔬菜的土壤各種重金屬,富集程度最高的元素是鎘,超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸到y(tǒng)計(jì)樣本達(dá)到84.9%之多;汞是富集比較低的。比較土壤環(huán)境質(zhì)量中的重金屬,發(fā)現(xiàn)土壤中鎘的含量在中國(guó)蔬菜重金屬含量超標(biāo)率最高,在所有樣本中超過(guò)24.1%;其次汞,樣品超出其內(nèi)容的比例為10.3%。各種重金屬含量超標(biāo)率順序:鎘>汞>砷>鋅>銅>鉻>鉛,數(shù)據(jù)基本上反映了中國(guó)蔬菜土壤的重金屬含量的當(dāng)前狀態(tài)。但是,考慮到國(guó)內(nèi)的研究大多受到了大菜園的人類活動(dòng),以及重金屬污水灌溉,質(zhì)量好的蔬菜的土壤環(huán)境研究較少等原因,上述內(nèi)容的結(jié)果可能比實(shí)際情況更高。

        值得注意的是,根據(jù)數(shù)據(jù)中的菜地土壤造成的重金屬含量的統(tǒng)計(jì),土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如果以加拿大方面為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算,所有樣品超標(biāo)鎘和汞率從24.1%、10.3 %下降到12.2%、0.2%,而鉻、砷、鉛超標(biāo)率分別為1.0%、9.2%、0.4%,增幅為47.7%、34.5%和12.9%。依照荷蘭土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了砷、銅和鉛的超標(biāo)率略高,鎘、鉻、鋅,汞超標(biāo)率顯著降低,鎘和汞超標(biāo)率下降分別為1.9%和1.7%,只有少數(shù)樣本超標(biāo)。表明,雖然說(shuō)世界各地對(duì)重金屬的含量的已經(jīng)非常重視,但是各國(guó)在土壤重金屬的含量衡量標(biāo)準(zhǔn)上存在差異。相比之下,中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞的限制太嚴(yán)格,鉛過(guò)于寬松,顯然高估了中國(guó)菜地土壤中鎘、汞超標(biāo),低估了鉛。砷和鉻標(biāo)準(zhǔn)的限制,在世界當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的。因此,因此,為全面客觀評(píng)價(jià)中國(guó)土壤重金屬的狀況,需要加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和修訂,特別是要加強(qiáng)與吸收和利用農(nóng)作物,人體健康風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究,建立與中國(guó)的國(guó)情相符的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 不同區(qū)域菜地土壤重金屬的分布

        從不同的區(qū)域,我們把土壤中的重金屬含量按東、西、中來(lái)統(tǒng)計(jì),中國(guó)蔬菜菜地土壤鎘、汞、鋅、銅含量在東部地區(qū)較高;中部地區(qū)砷、鉻、鉛含量較高,東部地區(qū)最低。其中,相對(duì)于鎘、汞的東部地區(qū)平均含量分別為0.37,0.19mg/kg,比中部和西部地區(qū)略高;至于鉻、鉛的含量東部平均比中部地區(qū)均超過(guò)196.3%、84.9%和37.2%。

        由于重金屬在土壤背景值的影響,以及各種排放源,土壤的重金屬含量也出現(xiàn)出一定區(qū)域內(nèi)富集特征。在這項(xiàng)研究中,局部土壤背景值進(jìn)行比較,以計(jì)算該統(tǒng)計(jì)樣本超過(guò)了不同區(qū)域的超標(biāo)率,發(fā)現(xiàn)鎘、汞、銅、鋅的含量超過(guò)了東部地區(qū),并且是逐漸由東向西減少。由于鉻、砷、鉛最高的是中部,西部最低,表明東部鎘、汞、銅、鋅等富集,而中部地區(qū)鉻、鉛的富集較突出,但在所有的重金屬鎘是更高的元素。鎘、汞、銅、鋅超標(biāo)以東部地區(qū)為主,砷和鉻的超標(biāo)率相對(duì)較低;鎘、汞、砷超標(biāo)以中部地區(qū)為主,其他重金屬富集也很明顯;鎘富集西部嚴(yán)重,然后是銅,還存在的其他重金屬富集的問(wèn)題。

        相比于中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量II級(jí)標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞含量樣品的超標(biāo)率東部地區(qū)分別為33.3%和16.6%,比中部地區(qū)顯著高20.9%、4.2%;中部地區(qū)的菜土壤,鎘超標(biāo)率較高,分別為24.8%和21.9%。。西部地區(qū)菜地土壤中各種重金屬除砷超標(biāo)率高于東部外,其他重金屬超標(biāo)相對(duì)較輕,但不能忽視的是,菜地土壤砷、鎘超標(biāo)率達(dá)到10.9%、8.7%。

        2.3 不同類型菜地的重金屬含量狀況

        不同種類的蔬菜的土壤,由于耕作方法、土質(zhì)的不同以及蔬菜的不同,它的含量和種類累積的趨勢(shì)也有所不同。相關(guān)結(jié)果如圖2所示。

        從以上結(jié)果分析, 采礦/污水灌溉蔬菜地,砷、鎘、汞、鋅污染是最嚴(yán)重的,設(shè)施蔬菜的銅、鉻的問(wèn)題是最突出的,但應(yīng)警惕鎘和砷的問(wèn)題。郊區(qū)蔬菜土壤污染最嚴(yán)重是鉛,這可能是大部分蔬菜(如工業(yè)廢棄物和汽車排放)受到人類活動(dòng)的影響,導(dǎo)致相關(guān)菜地土壤鉛含量也相應(yīng)增加,因此,重點(diǎn)對(duì)采礦/污水灌溉菜地土壤重金屬污染防治,加強(qiáng)對(duì)設(shè)施蔬菜、城郊蔬菜地土壤污染監(jiān)測(cè),有效的管理,采取合理措施,防止重金屬富集和污染的積累。

        3 蔬菜菜地土壤重金屬主要來(lái)源

        重金屬含量超標(biāo)影響因素很多,總體來(lái)說(shuō),可分為兩種情況天然來(lái)源和人類活動(dòng)源。但是,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類活動(dòng)范圍日益廣泛,加之對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不足,造成嚴(yán)重環(huán)境污染,特別是重金屬。資料顯示與研究分析,含有重金屬農(nóng)用物資的投入和礦業(yè)投資活動(dòng)是土壤中重金屬的主要原因。

        3.1部分污水灌溉區(qū),大量的工業(yè)廢水,城市生活用水未經(jīng)處理或處理后未達(dá)到直接排放到菜園,從而導(dǎo)致重金屬超標(biāo)。如遼寧、河北、天津等區(qū)域土壤重金屬含量超標(biāo),與不合理的污水灌溉有關(guān)。

        3.2農(nóng)藥、肥料、農(nóng)業(yè)化學(xué)品,例如塑料膜和有機(jī)肥料的使用,也是土壤中的重金屬的主要來(lái)源之一。據(jù)估計(jì),人類活動(dòng)導(dǎo)致的土壤鎘增加,磷肥占55%-59%。相比中國(guó)磷肥重金屬含量較低,但日積月累也造成了大量的重金屬積累。

        3.3采礦、冶煉、造紙、交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)產(chǎn)生的廢物排放未經(jīng)處理,最終進(jìn)入土壤和水質(zhì)中,造成污染,從而構(gòu)成了重金屬含量超標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示,1998年至2005年在工業(yè)廢水中重金屬國(guó)家總排放量中,就占據(jù)銅728.2噸,汞、鎘排放量東部地區(qū)最高,菜地土壤重金屬含量超標(biāo)情況與這一數(shù)據(jù)相符。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于中國(guó)菜地土壤重金屬研究文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析,初步明確了中國(guó)菜地土壤重金屬的含量及區(qū)域分布特點(diǎn)、富集累積特征,也對(duì)重金屬的來(lái)源有了明確的認(rèn)識(shí),對(duì)于不同的地區(qū)及相應(yīng)的金屬含量,要予以高度重視,切實(shí)解決,保證蔬菜無(wú)公害、綠色、健康。同時(shí),在未來(lái)的發(fā)展道路上,要針對(duì)具體問(wèn)題,做出持續(xù)的關(guān)注和研究。

        參考文獻(xiàn)

        [1]曾希柏,李蓮芳,梅旭榮.中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量及來(lái)源分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(40),11:2507-2517.

        [2]洪春來(lái),黃錦法,葉正錢,等.嘉興市蔬菜土壤重金屬含量的初步調(diào)查分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2009(26),1:76-79.

        [3]葉麗麗,王翠紅,鄒玲,等. 長(zhǎng)沙市郊蔬菜土壤重金屬含量及其與土壤肥力的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué):上半月,2009(10):32-35.

        摘 要:土壤既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的自然資源,又是自然環(huán)境的構(gòu)成要素。蔬菜作為人們主要的生活食物,其安全性不容忽視。文章針對(duì)中國(guó)近些年來(lái)蔬菜菜地土壤重金屬污染狀況和含量分析,對(duì)污染源進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:中國(guó);蔬菜土壤;重金屬;來(lái)源;含量

        1 研究方法

        1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

        在這項(xiàng)研究中,相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自研究土壤重金屬中國(guó)蔬菜的數(shù)據(jù)庫(kù)。國(guó)內(nèi)期刊,包括《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《土壤學(xué)報(bào)》、《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》、《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》等農(nóng)學(xué),國(guó)外期刊,包括《Science of the Total Environment》等。

        1.2 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析方法

        因?yàn)樵撗芯恐亟饘僭谕寥婪膶?duì)數(shù)正態(tài)分布和近似的對(duì)數(shù)正態(tài)分布,重金屬含量用統(tǒng)計(jì)幾何平均數(shù)和幾何標(biāo)準(zhǔn)差,在這一過(guò)程中Crubbs排除離群值,用于樣本的統(tǒng)計(jì)。該文獻(xiàn)中的內(nèi)容數(shù)據(jù)的同一區(qū)域中的多個(gè)研究中,在處理過(guò)程中檢索到的部分,僅在試樣被計(jì)算為為一個(gè)數(shù)據(jù),而不是重復(fù)的統(tǒng)計(jì)信息。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量

        在這項(xiàng)研究中,文獻(xiàn)報(bào)道的菜地重金屬含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,中國(guó)蔬菜土壤中銅、鋅、鉛、鉻的含量變化幅度大,其中鋅的含量差高達(dá)604.6 mg/kg;鋅是含量最高的元素,為99.9 mg/kg,第二高的鉻含量,再次是鉛和有毒元素鎘,汞含量一般為幾到十幾 mg/kg的范圍內(nèi)。

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)樣本的頻率分布的結(jié)果(圖1),在所有的樣品收集中,樣品的Cu含量在38.9mg/kg以下,鋅在115mg/kg下,鉛在43.0mg/kg以下,鎘為0.37mg/kg下,鉻為80.9mg/kg以下,砷在13.0 mg/kg以下,汞為0.2mg/kg以下。重金屬含量平均分別為:鋅(99.0±1.70>鉻(48.8±3.01)>銅(31.0±1.88)>鉛(28.5±2.66)>鎘(8.02±3.78)>鉻(0.281±2.93)>汞(0.120±3.11)和土壤背景值1990年的比較(中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,1990),除了砷和鉻,鎘、汞、銅、鉛、鋅含量均高出278%、198%、50%、25%、48%,數(shù)據(jù)表明不同程度的重金屬累積現(xiàn)象,比較中國(guó)蔬菜的土壤各種重金屬,富集程度最高的元素是鎘,超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸到y(tǒng)計(jì)樣本達(dá)到84.9%之多;汞是富集比較低的。比較土壤環(huán)境質(zhì)量中的重金屬,發(fā)現(xiàn)土壤中鎘的含量在中國(guó)蔬菜重金屬含量超標(biāo)率最高,在所有樣本中超過(guò)24.1%;其次汞,樣品超出其內(nèi)容的比例為10.3%。各種重金屬含量超標(biāo)率順序:鎘>汞>砷>鋅>銅>鉻>鉛,數(shù)據(jù)基本上反映了中國(guó)蔬菜土壤的重金屬含量的當(dāng)前狀態(tài)。但是,考慮到國(guó)內(nèi)的研究大多受到了大菜園的人類活動(dòng),以及重金屬污水灌溉,質(zhì)量好的蔬菜的土壤環(huán)境研究較少等原因,上述內(nèi)容的結(jié)果可能比實(shí)際情況更高。

        值得注意的是,根據(jù)數(shù)據(jù)中的菜地土壤造成的重金屬含量的統(tǒng)計(jì),土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如果以加拿大方面為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算,所有樣品超標(biāo)鎘和汞率從24.1%、10.3 %下降到12.2%、0.2%,而鉻、砷、鉛超標(biāo)率分別為1.0%、9.2%、0.4%,增幅為47.7%、34.5%和12.9%。依照荷蘭土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了砷、銅和鉛的超標(biāo)率略高,鎘、鉻、鋅,汞超標(biāo)率顯著降低,鎘和汞超標(biāo)率下降分別為1.9%和1.7%,只有少數(shù)樣本超標(biāo)。表明,雖然說(shuō)世界各地對(duì)重金屬的含量的已經(jīng)非常重視,但是各國(guó)在土壤重金屬的含量衡量標(biāo)準(zhǔn)上存在差異。相比之下,中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞的限制太嚴(yán)格,鉛過(guò)于寬松,顯然高估了中國(guó)菜地土壤中鎘、汞超標(biāo),低估了鉛。砷和鉻標(biāo)準(zhǔn)的限制,在世界當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的。因此,因此,為全面客觀評(píng)價(jià)中國(guó)土壤重金屬的狀況,需要加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和修訂,特別是要加強(qiáng)與吸收和利用農(nóng)作物,人體健康風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究,建立與中國(guó)的國(guó)情相符的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 不同區(qū)域菜地土壤重金屬的分布

        從不同的區(qū)域,我們把土壤中的重金屬含量按東、西、中來(lái)統(tǒng)計(jì),中國(guó)蔬菜菜地土壤鎘、汞、鋅、銅含量在東部地區(qū)較高;中部地區(qū)砷、鉻、鉛含量較高,東部地區(qū)最低。其中,相對(duì)于鎘、汞的東部地區(qū)平均含量分別為0.37,0.19mg/kg,比中部和西部地區(qū)略高;至于鉻、鉛的含量東部平均比中部地區(qū)均超過(guò)196.3%、84.9%和37.2%。

        由于重金屬在土壤背景值的影響,以及各種排放源,土壤的重金屬含量也出現(xiàn)出一定區(qū)域內(nèi)富集特征。在這項(xiàng)研究中,局部土壤背景值進(jìn)行比較,以計(jì)算該統(tǒng)計(jì)樣本超過(guò)了不同區(qū)域的超標(biāo)率,發(fā)現(xiàn)鎘、汞、銅、鋅的含量超過(guò)了東部地區(qū),并且是逐漸由東向西減少。由于鉻、砷、鉛最高的是中部,西部最低,表明東部鎘、汞、銅、鋅等富集,而中部地區(qū)鉻、鉛的富集較突出,但在所有的重金屬鎘是更高的元素。鎘、汞、銅、鋅超標(biāo)以東部地區(qū)為主,砷和鉻的超標(biāo)率相對(duì)較低;鎘、汞、砷超標(biāo)以中部地區(qū)為主,其他重金屬富集也很明顯;鎘富集西部嚴(yán)重,然后是銅,還存在的其他重金屬富集的問(wèn)題。

        相比于中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量II級(jí)標(biāo)準(zhǔn),鎘、汞含量樣品的超標(biāo)率東部地區(qū)分別為33.3%和16.6%,比中部地區(qū)顯著高20.9%、4.2%;中部地區(qū)的菜土壤,鎘超標(biāo)率較高,分別為24.8%和21.9%。。西部地區(qū)菜地土壤中各種重金屬除砷超標(biāo)率高于東部外,其他重金屬超標(biāo)相對(duì)較輕,但不能忽視的是,菜地土壤砷、鎘超標(biāo)率達(dá)到10.9%、8.7%。

        2.3 不同類型菜地的重金屬含量狀況

        不同種類的蔬菜的土壤,由于耕作方法、土質(zhì)的不同以及蔬菜的不同,它的含量和種類累積的趨勢(shì)也有所不同。相關(guān)結(jié)果如圖2所示。

        從以上結(jié)果分析, 采礦/污水灌溉蔬菜地,砷、鎘、汞、鋅污染是最嚴(yán)重的,設(shè)施蔬菜的銅、鉻的問(wèn)題是最突出的,但應(yīng)警惕鎘和砷的問(wèn)題。郊區(qū)蔬菜土壤污染最嚴(yán)重是鉛,這可能是大部分蔬菜(如工業(yè)廢棄物和汽車排放)受到人類活動(dòng)的影響,導(dǎo)致相關(guān)菜地土壤鉛含量也相應(yīng)增加,因此,重點(diǎn)對(duì)采礦/污水灌溉菜地土壤重金屬污染防治,加強(qiáng)對(duì)設(shè)施蔬菜、城郊蔬菜地土壤污染監(jiān)測(cè),有效的管理,采取合理措施,防止重金屬富集和污染的積累。

        3 蔬菜菜地土壤重金屬主要來(lái)源

        重金屬含量超標(biāo)影響因素很多,總體來(lái)說(shuō),可分為兩種情況天然來(lái)源和人類活動(dòng)源。但是,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類活動(dòng)范圍日益廣泛,加之對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不足,造成嚴(yán)重環(huán)境污染,特別是重金屬。資料顯示與研究分析,含有重金屬農(nóng)用物資的投入和礦業(yè)投資活動(dòng)是土壤中重金屬的主要原因。

        3.1部分污水灌溉區(qū),大量的工業(yè)廢水,城市生活用水未經(jīng)處理或處理后未達(dá)到直接排放到菜園,從而導(dǎo)致重金屬超標(biāo)。如遼寧、河北、天津等區(qū)域土壤重金屬含量超標(biāo),與不合理的污水灌溉有關(guān)。

        3.2農(nóng)藥、肥料、農(nóng)業(yè)化學(xué)品,例如塑料膜和有機(jī)肥料的使用,也是土壤中的重金屬的主要來(lái)源之一。據(jù)估計(jì),人類活動(dòng)導(dǎo)致的土壤鎘增加,磷肥占55%-59%。相比中國(guó)磷肥重金屬含量較低,但日積月累也造成了大量的重金屬積累。

        3.3采礦、冶煉、造紙、交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)產(chǎn)生的廢物排放未經(jīng)處理,最終進(jìn)入土壤和水質(zhì)中,造成污染,從而構(gòu)成了重金屬含量超標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示,1998年至2005年在工業(yè)廢水中重金屬國(guó)家總排放量中,就占據(jù)銅728.2噸,汞、鎘排放量東部地區(qū)最高,菜地土壤重金屬含量超標(biāo)情況與這一數(shù)據(jù)相符。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于中國(guó)菜地土壤重金屬研究文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析,初步明確了中國(guó)菜地土壤重金屬的含量及區(qū)域分布特點(diǎn)、富集累積特征,也對(duì)重金屬的來(lái)源有了明確的認(rèn)識(shí),對(duì)于不同的地區(qū)及相應(yīng)的金屬含量,要予以高度重視,切實(shí)解決,保證蔬菜無(wú)公害、綠色、健康。同時(shí),在未來(lái)的發(fā)展道路上,要針對(duì)具體問(wèn)題,做出持續(xù)的關(guān)注和研究。

        參考文獻(xiàn)

        [1]曾希柏,李蓮芳,梅旭榮.中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量及來(lái)源分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(40),11:2507-2517.

        [2]洪春來(lái),黃錦法,葉正錢,等.嘉興市蔬菜土壤重金屬含量的初步調(diào)查分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2009(26),1:76-79.

        [3]葉麗麗,王翠紅,鄒玲,等. 長(zhǎng)沙市郊蔬菜土壤重金屬含量及其與土壤肥力的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué):上半月,2009(10):32-35.

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