賀心然，宋曉娟，逄勇，曹雷，趙穎

(1.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098，2.連云港市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 連云港 222001)

土壤環(huán)境質(zhì)量對(duì)生物及人類(lèi)健康均有著十分重要的影響［1］。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蔬菜基地的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，其中重金屬和有機(jī)氯農(nóng)藥等污染已受到廣泛關(guān)注，由于其難以降解，通過(guò)生長(zhǎng)環(huán)境會(huì)對(duì)蔬菜質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響人類(lèi)健康。重金屬可在土壤中積累并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，嚴(yán)重者會(huì)誘發(fā)心血管、腎、神經(jīng)和骨骼等器官病變［2］。有機(jī)氯農(nóng)藥雖已禁止使用，但中國(guó)局部地區(qū)土壤中有機(jī)氯的殘留量仍較高，不容忽視。為全面了解連云港市的主要蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量，選擇3個(gè)典型蔬菜基地，對(duì)鉛、汞等金屬以及六六六、DDT和BaP等污染因子進(jìn)行調(diào)查，以了解其污染程度，為無(wú)公害蔬菜基地建設(shè)和重金屬、有機(jī)氯污染控制提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 基地概況

選取了連云港市主要的蔬菜基地位于東郊沿海平原地區(qū)不同鎮(zhèn)的3個(gè)村的蔬菜基地作為研究對(duì)象，分別為:1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。其中1區(qū)所在鎮(zhèn)以小麥、大米、蔬菜等為主的無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品基地，蔬菜基地為8 hm2，產(chǎn)品有西紅柿、青菜、黃瓜等;2區(qū)所在鎮(zhèn)是有名的“瓜菜之鄉(xiāng)”，有700 hm2菜豆和70 hm2西紅柿等蔬菜基地，蔬菜基地為10 hm2，產(chǎn)品有韭菜、西紅柿、生菜等;3區(qū)所在鎮(zhèn)為奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)、網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)、無(wú)公害蛋雞和西瓜種植等基地，蔬菜基地為12 hm2，產(chǎn)品有萵苣、白菜等。

1.2 樣品采集

按文獻(xiàn)［3］，2013年6月對(duì)每區(qū) 100 m×100 m網(wǎng)格布點(diǎn)，并從網(wǎng)格布點(diǎn)中隨機(jī)抽取5個(gè)地塊的中心部位設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)位，共15個(gè)點(diǎn)位。采集0～20 cm表層土壤，除去動(dòng)植物殘?jiān)?、砂礫等雜物后，放入預(yù)處理好的聚乙烯袋(預(yù)處理用1+2的硝酸溶液浸泡2～3 d，用超純水淋洗干凈、晾干備用)中密封，0～4℃運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室。

1.3 樣品前處理及分析方法

依據(jù)文獻(xiàn)［3］對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理及分析、質(zhì)量控制和結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析等。樣品冷凍干燥后，研磨過(guò)60目篩后分2份，一份裝袋冷藏用于有機(jī)物分析;另一份繼續(xù)研磨過(guò)100目篩，裝袋用于金屬元素、有機(jī)質(zhì)等分析。采樣和分析過(guò)程中所用玻璃器皿等均用硝酸溶液浸泡，并用超純水沖洗干凈后低溫烘干。分析過(guò)程中采用平行樣、加標(biāo)樣和有證標(biāo)準(zhǔn)樣品等監(jiān)控精密度和準(zhǔn)確度，相對(duì)誤差分別控制在＜10%、10%和5%之內(nèi)。

pH值采用玻璃電極法，陽(yáng)離子交換量采用EDTA－乙酸銨鹽交換法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，Hg和As的樣品用濃鹽酸、濃硝酸(3+1)混合溶液水浴消解后，采用原子熒光光譜測(cè)定［4］。Cd、Pb等其他金屬元素的樣品用鹽酸－硝酸－高氯酸消解，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定［5］。有機(jī)氯農(nóng)藥和BaP的樣品用正己烷－丙酮(1∶1)萃取，分別采用氣相色譜法［6］和氣相色譜－質(zhì)譜法［4］測(cè)定。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)［7］中 Pb、Hg、As、Cd 濃度限值均寬于美國(guó)［8］、加拿大［9］等國(guó)家的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)［10］中 4 種重金屬(As、Hg、Cd、Pb)和六六六、DDT的標(biāo)準(zhǔn)限值均嚴(yán)于文獻(xiàn)［7］。為更準(zhǔn)確、全面評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，現(xiàn)以文獻(xiàn)［10］為主，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中未涉及的污染因子分別采用加拿大和澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)［11］評(píng)價(jià)，同時(shí)與文獻(xiàn)［12］比較。具體標(biāo)準(zhǔn)限值見(jiàn)表1。

表1 各污染因子的標(biāo)準(zhǔn)限值或背景值 mg/kg

1.5 評(píng)價(jià)方法及污染等級(jí)劃分

采用文獻(xiàn)［3］中推薦的單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)、內(nèi)梅羅污染指數(shù)(PN)和綜合污染指數(shù)(CPI)法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中Pi評(píng)價(jià)等級(jí)劃分見(jiàn)文獻(xiàn)［10］中表6;PN評(píng)價(jià)的污染等級(jí)劃分見(jiàn)文獻(xiàn)［3］中表12－1，污染水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)文獻(xiàn)［13］中表3。CPI評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)文獻(xiàn)［3］中表12－2。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜基地土壤中不同污染物含量

調(diào)查表明，pH 值大都為7.02～7.64，除 3區(qū)有1個(gè)點(diǎn)位為6.87，污染因子限值分別對(duì)應(yīng)表上中不同酸度下標(biāo)準(zhǔn)限值執(zhí)行。陽(yáng)離子交換量為14.4～19.5 cmol/kg，均 ＞5 cmol/kg ，因此 Cd 和As按文獻(xiàn)［10］表1中的標(biāo)準(zhǔn)限值執(zhí)行。BaP均未檢出(檢出限5.0×10－5mg/kg)。其他污染物分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

2.2 蔬菜基地土壤污染狀況評(píng)價(jià)

連云港蔬菜基地土壤污染評(píng)價(jià)見(jiàn)表3;蔬菜基地土壤中單因子污染指數(shù)在各區(qū)分布見(jiàn)圖1。

表3 連云港蔬菜基地土壤污染評(píng)價(jià)①

圖1 蔬菜基地土壤中單因子污染指數(shù)在各區(qū)分布

由表3和圖1可見(jiàn)，1區(qū)5個(gè)點(diǎn)位Pi為0.01～1.68，2 個(gè)點(diǎn)位 PPb和2 個(gè)點(diǎn)位 PDDT＞1。Pi均值為PPb(PPb=0.99)＞PDDT＞PV＞PCd＞0.7;2區(qū)5個(gè)點(diǎn)位 Pi為0.01～1.50，1 個(gè)點(diǎn)位 PDDT＞1。Pi均值為PV(PV=0.92)＞PNi＞PAs＞PDDT＞PCd＞PPb＞PTl＞0.7;3區(qū)5 個(gè)點(diǎn)位 Pi為0.02～1.7，2 個(gè)點(diǎn)位 PPb＞1。Pi均值為PPb(PPb=1.02)＞PV＞PNi＞PCd＞PTl＞PMn＞PDDT＞0.7。從單個(gè)污染因子來(lái)判斷，雖均值均＜1(除3區(qū)PPb＞1)，表明總體處于尚清潔狀態(tài)，但3個(gè)區(qū)均有部分點(diǎn)位土壤中Pb、DDT值超標(biāo)，導(dǎo)致土壤質(zhì)量已不能滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3個(gè)區(qū)的污染等級(jí)處于警戒級(jí)到輕度污染之間，屬于尚清潔至污染之間的水平，3個(gè)區(qū)的部分點(diǎn)位土壤可能引起農(nóng)產(chǎn)品污染。1區(qū)2個(gè)點(diǎn)位和3區(qū)1個(gè)點(diǎn)位的Pb已處于污染狀態(tài)，CPI＞1.70，污染程度相對(duì)更為嚴(yán)重。

2.3 污染成因分析

3個(gè)區(qū)的土壤均為黃棕壤。1區(qū)、2區(qū)10個(gè)點(diǎn)位均為砂壤土，3區(qū)TR13為黏土、砂壤土混合土，其他4個(gè)點(diǎn)位為黏土。土壤有機(jī)質(zhì)正常值為1.0%～10.0%［14］，15 個(gè)點(diǎn)位土壤中有機(jī)質(zhì)均值0.78%(0.74%～0.82%)，低于正常值。和江蘇土壤背景均值1.84%(0.37%～4.98%)和全國(guó)黃棕壤背景均值3.16%(0.37%～12.02%)相比，均處于背景值的低限。對(duì)照文獻(xiàn)［15］，有機(jī)質(zhì)含量均為5級(jí)，屬于很缺乏級(jí)別，需增加有機(jī)肥的使用量，以提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量。

Pb、Cu、Zn、Ag、Sb、六六六、DDT 等達(dá)到了中等變異程度，表明蔬菜基地土壤受到了人為排污的影響。蔬菜基地土壤中污染指數(shù)在各區(qū)分布見(jiàn)圖2。

圖2 蔬菜基地土壤中污染指數(shù)在各區(qū)分布

由圖2可見(jiàn)，3個(gè)區(qū)的Ag均值為江蘇土壤背景均值的7～12倍，為全國(guó)黃棕壤背景均值的2.1～3.7倍，這可能與江蘇土壤背景值A(chǔ)g偏低有關(guān);3個(gè)區(qū)的Hg均值為江蘇土壤背景均值的0.59～0.66倍，為全國(guó)黃棕壤背景均值的2.2～2.7 倍，可能與江蘇土壤背景值 Hg 偏高有關(guān);As、Cr、Sb、Tl、Co和V等略高于全國(guó)黃棕壤和江蘇省土壤元素背景值，同時(shí)結(jié)合CPI可以初步判斷上述金屬含量為區(qū)域的背景值，基本未受到污染;BaP均未檢出;六六六、DDT均檢出，且達(dá)到中等變異程度，需結(jié)合區(qū)域污染源調(diào)查其來(lái)源。

3 結(jié)論與建議

(1)部分點(diǎn)位Pb和DDT值超標(biāo)，3個(gè)區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量均不能滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)表明蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量處于尚清潔或污染狀態(tài)，已不能滿足食用農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的要求;

(2)3個(gè)區(qū)的蔬菜基地土壤中有機(jī)質(zhì)含量均較低，達(dá)到很缺乏級(jí)別。Cd、Zn比背景值近高一倍，均表明需增加有機(jī)肥的使用量，減少磷肥和復(fù)合肥的用量，以提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，有效控制因磷肥和復(fù)合肥帶來(lái)的Cd等對(duì)土壤的污染［16］;

(3)Pb、Cu、Zn、Ag、Sb、六六六、DDT 等達(dá)到了中等變異程度，Cd、Zn、Pb等高于江蘇和全國(guó)黃棕壤背景值，均表明人類(lèi)活動(dòng)對(duì)蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了一定程度的影響。需查明Hg、Cd、Zn、有機(jī)氯等污染來(lái)源，采取措施改善土壤質(zhì)量，加強(qiáng)污染監(jiān)控與防范;

(4)應(yīng)建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)機(jī)制，有條件的對(duì)蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行定期檢查，逐步建立完整、系統(tǒng)的生產(chǎn)基地的基本資料庫(kù)。對(duì)于富集作用比較明顯的元素應(yīng)定期檢測(cè)、調(diào)查和研究，為蔬菜基地的環(huán)境安全建設(shè)提供技術(shù)保障。

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