李靜++王明銳++張雋嫻+汪淏+++姚晶晶+陶寧麗+路磊+易甜+樊銘勇

摘要：采用田間采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，對湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡共8個地區(qū)的45個主要蔬菜生產(chǎn)基地的pH和6種重金屬（鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅）含量進行測定，再利用單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評價方法，對土壤重金屬的污染狀況進行分析。結(jié)果表明，45個土壤樣點pH范圍為4.59～8.42，42.2%樣點偏酸性；重金屬含量均在《NY/T 391-2013綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》限量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，適宜發(fā)展綠色食品；單項污染指數(shù)表明黃岡市Cr、Cu和荊州市Cr單項污染指數(shù)超過0.7，臨近警戒線；綜合污染指數(shù)表明黃岡市重金屬污染程度處于警戒線，其他地區(qū)均是安全的。

關(guān)鍵詞：蔬菜基地；土壤；重金屬污染；湖北省

中圖分類號：X53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6563-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.060

土壤是人類生產(chǎn)食物最基本的生產(chǎn)資料和人類活動的基本場所。隨著現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展、城市化進程不斷加快和人類活動的影響，重金屬通過各種途徑進入土壤并累積吸附在土壤中。由于重金屬遷移程度小，在土壤中很難去除，通過蔬菜根部到植株中，嚴(yán)重影響品質(zhì)，同時對人體健康帶來較大隱患。因此，深入了解重金屬污染對蔬菜的影響，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，減少重金屬對人類的危害十分必要[1]。

2000年初，對蔬菜產(chǎn)地重金屬污染狀況開始了研究。自2004年實行食品質(zhì)量安全市場準(zhǔn)入制度以來，人們對食品安全更加重視。農(nóng)業(yè)部門積極大力推進“三品一標(biāo)”工作，將“三品一標(biāo)”認證工作作為確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要抓手，開展產(chǎn)地環(huán)境評價和產(chǎn)品認證檢驗工作。對“三品一標(biāo)”產(chǎn)地環(huán)境的評價工作，可以更進一步掌控蔬菜基地的重金屬污染狀況。如吉林省采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法，對龍井市近郊農(nóng)田土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cd含量進行調(diào)查，重金屬污染程度為輕度污染，主要污染元素為Cd[2]。重慶市曾對永川區(qū)近郊蔬菜地土壤重金屬污染進行調(diào)查，其主要污染元素為Pb；從綜合污染指數(shù)方面來看，土壤污染處于警戒級和輕污染級[3]。

近幾年來，湖北省城鎮(zhèn)化的進度加快，多地遭受重金屬污染比較嚴(yán)重，曾有黃石市和大冶市關(guān)于重金屬污染整治方面的報道[4，5]。但關(guān)于湖北省蔬菜基地重金屬污染的系統(tǒng)研究報道卻不多。2012年張媛媛等[6]對武漢市蔬菜基地重金屬污染現(xiàn)狀進行了調(diào)查，選取武漢市江夏區(qū)、洪山區(qū)等地的24個蔬菜基地，分別對土壤的pH、EC、有機質(zhì)含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4種重金屬含量進行調(diào)查和分析。結(jié)果顯示，24個采樣點的土壤重金屬含量均在《GB 15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[7]限量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，為蔬菜安全生產(chǎn)基地，但同時也提出采取多種措施控制重金屬污染源，高度重視土壤酸化比較嚴(yán)重的部分蔬菜基地。

湖北省是蔬菜種植大省，為保障蔬菜質(zhì)量安全，各級政府大力推進“三品一標(biāo)”產(chǎn)品認證。本研究以湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要綠色食品蔬菜基地為調(diào)查樣點，通過實地采集土壤樣品，測定土壤pH和重金屬元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu）含量，分析并評價了8個地區(qū)蔬菜基地土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，旨在為保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定參考依據(jù)。由于《GB 15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的污染限量要求比較寬泛，可能會放松對土壤重金屬的污染預(yù)警。為了與目前高品質(zhì)的食品安全要求相適應(yīng)，同時采用《NY/T 391-2013綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》[8]標(biāo)準(zhǔn)對6種重金屬含量進行評價。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

根據(jù)《HJ/T 166-2004土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[9]標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)監(jiān)測點并采集0～20 cm耕層土壤，每個蔬菜生產(chǎn)基地采集3個不同位置、不同點數(shù)的土樣，即每個基地抽取3份土樣，共采集土壤樣品135份。采集的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，研磨過100目尼龍篩后混勻，保存于采樣袋中，待測。

1.2 樣品分析方法

土壤浸提后采用電位法測定土壤pH（PHS-3C型酸度計）；土壤鎘、鉛的測定方法采取石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）[10]；汞的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008）[11]；砷的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.2-2008）[12]；鉻的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[13]；銅的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17138-1997）[14]。

1.3 土壤重金屬含量評價

以《NY/T 391-2013綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)中的旱田土壤環(huán)境質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)值作為評價標(biāo)準(zhǔn)（表1），采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)羅梅（Nemerow）綜合污染指數(shù)法[15]對土壤污染現(xiàn)狀進行評價。

單因子污染指數(shù)的計算公式為：Pi=Ci/Si

式中，Pi為土壤中第i種污染物的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為第i種污染物的實際濃度；Si為第i種污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)值。

式中，P綜為土壤重金屬的綜合污染指數(shù)；Pimax為測定點的單項污染指數(shù)中的最大值；Pave為測定點的所有污染物單項污染指數(shù)的平均值。

單因子污染指數(shù)法常用于評價土壤被某一重金屬的污染程度。而綜合污染指數(shù)法是一種兼極值的綜合評價方法，既考慮了單項元素的作用，又突出污染最嚴(yán)重元素的重要性，可以評定每一個測試點的土壤綜合污染水平。根據(jù)內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)法，將土壤的污染情況劃分為 5個等級，污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)蔬菜基地土壤pH和重金屬含量比較

湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要蔬菜基地土壤的pH分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，pH分布范圍為4.59～8.42。在45個蔬菜基地中，19個基地pH<6.5，呈酸性；12個基地6.57.5的基地，呈弱堿性。由表3表明，武漢被調(diào)查的13個基地中，有8個基地土壤偏酸性，占比61.5%，另外5個基地土壤呈堿性，占比38.5%；宜昌被調(diào)查的12個基地土壤中，酸性土壤和中性土壤各占比50%；恩施州被調(diào)查的3個基地土壤均偏酸性；其他5個地區(qū)土壤大都呈中性或偏堿性?？偟膩碚f，各個地區(qū)pH差別比較大，有的同一個地區(qū)不同基地的pH也會差別比較大。

如表3所示，湖北省8個地區(qū)的蔬菜基地土壤重金屬含量均沒有超出綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 391-2013）對旱田土壤環(huán)境質(zhì)量的要求。參照湖北省土壤背景值[16]（未受人類污染影響的自然環(huán)境中化學(xué)元素和化合物的含量），45個基地中有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，宜昌市有3個基地、黃岡市有1個基地Hg含量超出背景值；另外荊州市有1個基地的Pb含量超出了背景值，恩施州有1個基地的As含量超出背景值；但總體來說，超標(biāo)率都不超過20%。被調(diào)查的所有基地重金屬Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值，無明顯累積；武漢、荊門、十堰和咸寧被調(diào)查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。

2.2 不同地區(qū)蔬菜基地重金屬的含量差異

如表4所示，宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高，荊州市的最低；黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量最高，是荊門市的3.8倍；恩施州土壤As含量高，是十堰市的2.6倍；黃岡市的Pb平均含量最高，咸寧市的最低；黃岡市的Cr平均含量最高，比恩施州的高出28.84 mg/kg；黃岡市蔬菜基地的Cu平均含量最高，咸寧市的最低。但相同市區(qū)不同取樣地點的重金屬含量差異比較大，如黃岡市編號為J44基地的Cd含量是J45的3.6倍，而J45基地的As含量是J44的3.2倍。

2.3 土壤重金屬污染評價結(jié)果

2.3.1 單因子污染指數(shù)評價 湖北省各地區(qū)蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬元素的單因子污染指數(shù)和評價結(jié)果見表5。由表5可以看出，湖北省8個地區(qū)45個被調(diào)查的基地上述6種重金屬單項污染指數(shù)均小于1，說明8個地區(qū)蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超標(biāo)。但荊州地區(qū)的Cr和黃岡地區(qū)的Cr、Cu的單項污染指數(shù)均超過0.7，表明這兩個地區(qū)的Cr、Cu污染處于警戒線級別，需要及時預(yù)防。

2.3.2 綜合污染指數(shù)評價 僅使用單因子污染指數(shù)法進行評價不能反映土壤的整體污染情況。而綜合污染指數(shù)法是一種兼極值的綜合評價方法，可以評定土壤綜合污染水平。從表5還可以看出，湖北省8個地區(qū)的綜合污染指數(shù)均小于1，根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)可以判斷這些地區(qū)的蔬菜基地污染水平處于尚清潔狀態(tài)。但是黃岡市的土壤綜合污染指數(shù)大于0.7，表明該地區(qū)的蔬菜基地污染水平雖然處于尚清潔狀態(tài)，但重金屬污染達到了警戒線。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

通過對湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要綠色食品蔬菜生產(chǎn)基地進行田間采樣和室內(nèi)分析，試驗結(jié)論如下：

1）所調(diào)查的45個基地pH<6.5有19個，占42.2%，6.57.5有14個，占31.1%。主要表現(xiàn)：恩施州基地pH<6.5占100%、武漢基地pH<6.5占61.5%、宜昌pH<6.5占50.0%。推測原因可能這些基地屬于傳統(tǒng)蔬菜種植基地，常年施肥導(dǎo)致土壤酸化相對嚴(yán)重。

2）武漢、荊門、十堰和咸寧地區(qū)被調(diào)查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。另外4個地區(qū)有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，表現(xiàn)為宜昌市的3個基地、黃岡市的1個基地Hg含量超出背景值。但總體來說，超標(biāo)率都低于20%。

3）不同地區(qū)蔬菜基地重金屬的含量差異比較大。黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量是荊門市的3.8倍，Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg；相同市區(qū)不同取樣地點的重金屬含量差異也比較大，如黃岡市2個蔬菜基地的Cd和As含量差異達到了3倍以上。

4）單因子污染指數(shù)評價結(jié)果表明，湖北省8個地區(qū)的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬單項污染指數(shù)雖然均小于1，含量未超標(biāo)，但黃岡Cr、Cu和荊州Cr的單項污染指數(shù)均超過0.7，表明這兩個地區(qū)的Cr、Cu污染臨近警戒線。

5）綜合污染指數(shù)評價結(jié)果表明，黃岡市的重金屬綜合污染指數(shù)大于0.7，土壤等級為2級，臨近警戒線。其他地區(qū)的土壤重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，土壤等級為1級，均處于安全狀態(tài)。

3.2 討論

所調(diào)查的湖北省45個蔬菜基地中有19個基地土壤pH小于6.5，占比42.2%，接近50%，一般造成土壤酸化的原因有3個方面：①降水量大而且集中，淋溶作用強烈，鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失；②施石灰、燒火糞、施有機肥等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施的缺失，使耕地土壤養(yǎng)分失衡；③長期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]認為土壤重金屬含量與土壤pH大小有關(guān)，pH越小，重金屬被解吸的越多，活性越強，越容易被植物吸收，因此土壤酸化會導(dǎo)致重金屬向植物體內(nèi)遷移和累積。應(yīng)結(jié)合不同蔬菜對土壤pH不同要求采取合適措施改良土壤的酸堿性，例如對于酸性土壤，可增施熟石灰、草木灰等[18]來中和土壤的酸性；對于堿性土壤，可施用沸石[19]和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物[20]等減少土壤的堿性，并且每年應(yīng)對土壤pH進行跟蹤調(diào)查。

8個地區(qū)蔬菜基地重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均沒有超出綠色食品環(huán)評標(biāo)準(zhǔn)的限量值，適合發(fā)展綠色食品。但是根據(jù)湖北省土壤背景值的要求，有個別蔬菜基地的重金屬超標(biāo)，特別是宜昌市有3個基地的Hg超標(biāo)。由于土壤中重金屬的來源是多途徑的，根據(jù)該地區(qū)所處的環(huán)境推測原因主要有：①基地多處于山區(qū)地帶，地礦中含有一定量的重金屬元素，地質(zhì)背景的原因可能導(dǎo)致土壤重金屬含量超標(biāo)；②該地區(qū)的蔬菜種植基地多屬于傳統(tǒng)蔬菜種植基地，常年施肥（肥料中含有一定量重金屬元素）使得土壤中重金屬含量增加。雖然Hg含量超標(biāo)率不到20%，但是還是要引起重視。

被調(diào)查的8個地區(qū)只有黃岡市的綜合污染指數(shù)達到2級，處于警戒線，其他地區(qū)均處于安全狀態(tài)。可能原因有：①該地區(qū)被調(diào)查的蔬菜基地太少，數(shù)據(jù)離散程度過大；②蔬菜基地位于山區(qū)地帶，地質(zhì)背景的原因可能導(dǎo)致土壤重金屬含量較高。由于綜合污染指數(shù)計算時只是依據(jù)pH分級，沒有科學(xué)地細分，當(dāng)綜合污染指數(shù)大于0.7時，酸性和堿性土壤對重金屬吸附水平差別較大，特別是土壤pH<6.5，P綜>0.7時，重金屬活性將會大大增加，很容易吸附在土壤中最后被植物吸收；而另一方面不同植物可能對重金屬吸附水平也不同，故P綜>0.7時，蔬菜中重金屬含量也不一定超標(biāo)。因此如何更加科學(xué)評價基地污染還需要做進一步研究。

參考文獻：

[1] 趙軍蘭，張浩波，趙國虎，等.蘭州市安寧區(qū)蔬菜地土壤酸度及重金屬的測定和評價[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，47（2）：115-119.

[2] 金成俊，金明姬，元燦熙，等.龍井市近郊農(nóng)田土壤重金屬污染評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（33）：20433-20434.

[3] 鄭耀星，阮永明，張黎蕾.永川區(qū)近郊蔬菜地土壤重金屬污染調(diào)查與評價[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（19）：167-170.

[4] 湖北黃石整治重金屬污染[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2011（4）：58.

[5] 李 麗.關(guān)于重金屬污染防治法律對策的探析—以大冶市為例[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2012，32（6）：97-99.

[6] 張媛媛，朱林耀，王孝琴，等.武漢市蔬菜基地重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查[J].長江蔬菜，2012（24）：83-86.

[7] GB 15618-1995，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[8] NY/T 391-2013，綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量[S].

[9] HJ/T 166-2004，土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[10] GB/T 17141-1997，土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法[S].

[11] GB/T 22105.1-2008，土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第1部分：土壤中總汞的測定[S].

[12] GB/T 22105.2-2008，土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第2部分：土壤中總砷的測定[S].

[13] HJ 491-2009，土壤總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法[S].

[14] GB/T 17138-1997，土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法[S].

[15] 向仲香.成都市近郊蔬菜基地土壤重金屬污染現(xiàn)狀評價——以2個蔬菜基地為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（16）：212-214.

[16] 黃 敏，楊海舟，余 萃，等.武漢市土壤重金屬積累特征及其污染評價[J].水土保持學(xué)報，2010，24（4）：135-139.

[17] SINGH B R，KRISTEN M. Cadmium uptake by barley as affected by Cd sources and pH levels[J].Geoderma，1998，84：185-194.

[18] 王 寧，李久玉，徐仁扣.土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13（23）：48-51.

[19] 李長洪，李華興，張新明.天然沸石對土壤及養(yǎng)分有效性的影響[J].土壤與環(huán)境，2000，9（2）：163-165.

[20] 李躍進，烏力更，蘆永興，等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物改良堿化土壤田間試驗研究[J].華北農(nóng)學(xué)報，2004，19（S1）：10-15.