楊繼明（黑河市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 黑龍江 黑河 164300）

黑河市上馬廠村土壤重金屬污染綜合評(píng)價(jià)

楊繼明（黑河市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 黑龍江 黑河 164300）

對(duì)黑河市上馬廠村不同土地利用背景下3個(gè)功能區(qū)的6種重金屬元素（Hg、As、Cd、Cr、Cu、Pb）進(jìn)行了研究，同時(shí)考察了重金屬含量與采樣深度的關(guān)系，并對(duì)重金屬污染狀況進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：重金屬Hg的污染最為嚴(yán)重，已達(dá)到了警戒水平；而其他重金屬則處于安全水平?？傮w來說黑河市上馬廠村所研究區(qū)域土壤處于清潔水平，滿足綠色食品和蔬菜生產(chǎn)的要求。

重金屬；綠色食品；土壤

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的最根本物質(zhì)基礎(chǔ)，也是一種重要資源。隨著化肥、農(nóng)藥和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，農(nóng)民不可避免地使用化肥、農(nóng)藥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度，而這些物質(zhì)不正確使用容易導(dǎo)致土壤重金屬污染。2014年4月17日發(fā)布的全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示：全國(guó)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，遭受不同程度污染的耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)到19.4%。重金屬污染具有隱蔽性和潛伏性，不易降解，有不可逆性和長(zhǎng)期性等特點(diǎn)。因此，土壤一旦被重金屬污染，糧食、蔬菜和瓜果等受重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)急劇增加，重金屬可通過食物鏈進(jìn)入人體富集到一定程度后會(huì)危害人類身體健康，造成極其嚴(yán)重的后果。土壤重金屬污染一直是環(huán)境科學(xué)的重點(diǎn)研究課題，但我國(guó)對(duì)土壤重金屬的研究大多數(shù)集中在城市周邊農(nóng)業(yè)土壤的重金屬污染與農(nóng)作物的相互影響的研究上。而當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻，土壤受到污染的問題日益突出。因此，本文以黑河市上馬廠村土壤為研究對(duì)象，對(duì)不同土地利用背景及采樣深度樣品含有的重金屬元素進(jìn)行了初步的研究，并對(duì)重金屬污染狀況進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)，期望為黑河市上馬廠村土壤中重金屬污染的認(rèn)識(shí)積累數(shù)據(jù)，同時(shí)促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，推廣無公害糧食、蔬菜的種植面積等。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

根據(jù)現(xiàn)有土壤普查資料，土壤類型、地形地貌和土地利用性狀等特點(diǎn)，在距離黑河市上馬廠村1km和2km處，分別選取有代表性并能充分反映當(dāng)?shù)赝寥捞匦缘挠衩追N植地，小麥種植地和未耕作土地進(jìn)行布點(diǎn)和采樣。采取梅花布點(diǎn)法采集深度為0-20cm的土壤，共有30個(gè)采樣點(diǎn)，即每種類型的土地分別布置10個(gè)采樣點(diǎn)，然后將同一類型的土地上采集的樣品均勻混合，混合樣品代表該使用類型土壤。土壤樣品的采集與制備嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤樣品的采集、處理和貯存》（NY/T1121.1-2006）執(zhí)行。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

對(duì)Hg、Cd、Cr、Pb、Cu和As等6項(xiàng)重金屬元素進(jìn)行分析檢測(cè)，元素檢測(cè)方法依據(jù)《DD 2005-01區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)樣品分析技術(shù)要求（試行）》要求執(zhí)行：準(zhǔn)確稱取按照NY/T1121.1-2006標(biāo)準(zhǔn)制備的土壤（烘干后）4.00 g，然后對(duì)樣品粉末進(jìn)行壓餅法處理，Cr和Pb兩種元素采用 XRF方法檢測(cè)；稱取0.100 g樣品并加入到混酸中（硝酸：鹽酸：氫氟酸：高氯酸 =2：4：4：1），待樣品溶解后定容至100 mL，采用 ICP-MS方法檢測(cè) Cd；稱取0.250 g樣品溶解于王水中，后采用 KBH4還原、氫化法處理，采用原子熒光法（AFS）檢測(cè) As和Hg；其余元素則采用等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定。為更好地控制準(zhǔn)確度、精密度，測(cè)試中采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和平行雙份樣品測(cè)定方法，這樣可控制整個(gè)測(cè)試質(zhì)量。

表1 上馬廠鄉(xiāng)土壤重金屬元素全量概況mg/kg

2 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)因子及標(biāo)準(zhǔn)

選擇總Hg、總 As、總Cd、總Cr、總Cu、總Pb等6項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子。

表2 重金屬元素土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值mg/kg

根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）以土壤應(yīng)用功能和保護(hù)目標(biāo)為原則將土壤劃分為三類。本文所研究的土壤按此標(biāo)準(zhǔn)歸屬于Ⅱ類，因此土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)按Ⅱ類土壤質(zhì)量執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)pH值檢測(cè)結(jié)果可知，測(cè)試土壤的pH值在5.96-6.29范圍內(nèi)，為弱酸性土壤。根據(jù)pH值確定二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中采用的重金屬元素的相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并列于表2中。統(tǒng)一使用1990年黑龍江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站公布的黑龍江省土壤重金屬背景值作為土壤背景值。

2.2 評(píng)價(jià)方法

表3 上馬廠村土壤重金屬污染指數(shù)

評(píng)價(jià)模式分為土壤單因子污染評(píng)價(jià)和多因子污染綜合評(píng)價(jià)。

單項(xiàng)污染指數(shù)式為：Ii=（Ci-B）/（Si-B）

式中：

Ii—某樣品中污染元素i的分指數(shù)；

Ci—某樣品中i元素的實(shí)測(cè)值；

Si—為i元素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；

B—土壤中i元素的背景值。

多項(xiàng)污染綜合指數(shù)式為：P=〔0.5*〔（I平均值）2+（I最大值）2〕〕0.5

式中：

P—土壤綜合污染指數(shù)；

I平均值—各元素污染指數(shù)平均值；

I最大值—各元素污染指數(shù)中的最大值。

根據(jù)公式分別計(jì)算出上馬廠村各采樣地塊的污染指數(shù)值（表3）。

2.3 污染等級(jí)劃分

污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)參照中國(guó)綠色食品發(fā)展中心《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)綱要》的規(guī)定，見表4。

表4 污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

從表3可知，各研究地塊及土壤層的土壤綜合污染指數(shù)P值均小于0.7，且平均P值為0.402，這表明考察的重金屬離子在上馬廠村土壤中總體來說處于清潔水平。但表層土壤的P值接近0.7，這說明有部分重金屬在土壤表層富集。若不加以重視，重金屬離子會(huì)不斷在表層土壤中積累，其P值將突破0.7，達(dá)到警戒級(jí)。

土地利用方式及土壤層深度會(huì)對(duì)土壤中的重金屬含量存在影響。對(duì)于同一利用方式的土壤，隨著土壤層深度增加，其P值順序如下：玉米-0＞玉米-15＞玉米-20，小麥-0＞小麥-15＞小麥-20。其P值均小于0.40，屬于清潔級(jí)。隨著采樣深度增加，其P值是逐漸減小，這種差異產(chǎn)生的原因可以歸結(jié)為以下三點(diǎn)。（1）植物根部離子交換導(dǎo)致的土壤凈化；（2）降雨、大氣沉降等將含重金屬的顆粒物引入到地表；（3）農(nóng)藥、化肥、除草劑等使用造成的表面重金屬富集。第一點(diǎn)是導(dǎo)致采樣深度為15cm和20cm的樣品P值小于表層土壤P值得原因，第二和第三點(diǎn)是導(dǎo)致表層土壤P值較高的原因。采樣深度相同時(shí)，玉米地的P值要大于小麥地的P值，出現(xiàn)P值差異的原因可能為不同作物對(duì)土壤中的重金屬凈化能力不同。

從全部耕作土壤各采樣層來看，Hg元素的單項(xiàng)綜合指數(shù)I值最大，達(dá)到0.56，接近警戒級(jí)別；其次是As為0.177，處于清潔級(jí)別；Cu的I值最小，為-0.127。從單一功能區(qū)的I值來看，表層土壤中的Hg值均高于0.7，且在0.9左右，屬于警戒級(jí)別，但Hg含量仍低于國(guó)家限定的綠色食品蔬菜生產(chǎn)的最高含量。在所有樣品中As含量都高于黑龍江土壤As背景值，但低于安全區(qū)含量。Hg值的偏高可能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民過量與不合理使用化學(xué)農(nóng)藥等有關(guān)。As值的偏高可能與當(dāng)?shù)乇尘爸灯哂嘘P(guān)。應(yīng)用尼梅羅（Nemerow NL）法計(jì)算土壤綜合污染指數(shù)（P）時(shí)，土壤P值小于或等于1.0時(shí)滿足綠色食品蔬菜生產(chǎn)的要求。由表3可知：各采樣地的P值均小于1.0，且Hg和As的含量值低于國(guó)家限定的綠色食品蔬菜生產(chǎn)的最高含量。因此黑河市上馬廠村的采樣區(qū)土壤滿足綠色食品蔬菜生產(chǎn)的要求。

3 結(jié)論

通過對(duì)黑河市上馬廠村所采土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、Cu和As等6項(xiàng)重金屬元素6種重金屬元素污染情況的分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）黑河市上馬廠村表層土壤中重金屬已有一定程度的積累。Hg、As和Pb等含量在某些采樣點(diǎn)高于黑龍江省的土壤相應(yīng)背景值，而Cr、Cu和Cd等含量則低于黑龍江省土壤中的相應(yīng)背景值。在各采樣地塊的地表土壤中，重金屬污染綜合指數(shù)排序?yàn)椋篜Hg＞PAs＞PPb＞PCd＞PCr＞PCu。Hg元素的P值高于0.7且小于1.0，屬于警戒級(jí)。其余元素的P值均小于0.7，屬于安全級(jí)。

（2）重金屬含量與采樣深度存在一定的相關(guān)性。表層土壤的綜合污染指數(shù)最大，隨著采樣深度增加土壤的綜合污染指數(shù)減小。

（3）黑河市上馬廠村的研究區(qū)域土壤滿足綠色食品蔬菜生產(chǎn)的要求。

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Pollution Assessment of Heavy Metals in the Soil of Shangmachang Village

YangJiming（Environmental monitoring center station of HeiHe city HeiHe Heilongjiang 164300）

The content of Hg、As、Cd、Cr、Cu and Pb in different functional zones is studied，the relationship between heavy metals and sampling depth is analyzed.The results show the content of Hg is high and should be paid more attention.And other metals are safe for agricultural production.The soil is at clean level on the whole，so the soil meets the needs of producing green food and vegetables.

Heavy metals Green food Soil

X825

A

1674-263X（2017）02-0044-04

2017-06-15

楊繼明（1975-），男，本科，高級(jí)工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。