李 勇，楊榮倩，周新惟，張學(xué)嘉，趙 娟*

（1.云南省德宏傣族頗族自治州土壤肥料工作站，云南 芒市 678400；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163000）

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，重金屬礦過度開采，工業(yè)“三廢”大量排放，化肥、農(nóng)藥不合理施用及濫用，導(dǎo)致大量耕地和林地土壤重金屬含量不斷增加，造成土壤污染，生態(tài)環(huán)境惡化，從而直接或間接危害人體健康，分析區(qū)域土壤重金屬含量、空間分布、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等污染狀況越來越受到關(guān)注[1～2]。重金屬污染不僅影響土壤生態(tài)功能，也影響植物的生長(zhǎng)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，并通過食物鏈傳遞進(jìn)而影響人體健康，危害性備受關(guān)注[3]。

目前，許多學(xué)者對(duì)土壤重金屬做了大量研究。國(guó)內(nèi)西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大；鎘、汞、砷、鉛4 種無機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高態(tài)勢(shì)[4]。現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的重金屬研究中，云南土壤重金屬含量各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)較高[5]。

勐戛鎮(zhèn)芒牛壩村位于云南省德宏州芒市南部，早在2008年，云南省農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站牽頭進(jìn)行芒市無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)，對(duì)芒市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行土壤樣品的大量采集和簡(jiǎn)單處理分析，并對(duì)其進(jìn)行初步環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，芒牛壩土壤環(huán)境質(zhì)量不符合無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境要求。本次針對(duì)芒牛壩區(qū)域內(nèi)耕地和林地土壤中8 重金屬元素，以1996 年頒布的國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)，對(duì)其土壤重金屬進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

一、樣品采集與測(cè)定方法

1、樣品采集與制備

樣品采集區(qū)域?yàn)闁|經(jīng)98°26′52.8″～98°28′55.2″，北緯24°12′14.4″～24°13′26.4″位于云南芒市南部，與緬甸毗鄰，海拔1556.5～1682.2 m，年平均降雨量1600 mm，采樣區(qū)面積4.88 hm2。根據(jù)研究區(qū)域基本情況，秋收后采集土壤樣品，按“隨機(jī)、均等、混合”原則，采用“S”形采樣法，在代表性區(qū)域采集0～20 cm 表層5 個(gè)分點(diǎn)，用四分法縮分留1 kg，做好標(biāo)記和原始記錄，共采集樣品25 個(gè)，其中耕地17 個(gè)，林地8 個(gè)。將土樣帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，分別制成20 目和100 目，各制備土樣100 g 供檢測(cè)分析pH 值及重金屬含量。

2、測(cè)定方法

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，利用原子熒光法、石墨爐原子吸收分光光度法和火焰原子吸收分光光度法測(cè)定土壤重金屬含量。采用單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法和國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。采用Excel2007 和 SPSS21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

二、測(cè)定結(jié)果分析

1、土壤重金屬含量特征

測(cè)定25 個(gè)土壤樣品pH 值均小于6.5。由表1 可知，8 種土壤重金屬變異系數(shù)（CV）[6]范圍為17.12%～138.46%；Ni、Cu 變異系數(shù)相對(duì)較小，屬中等變異，其余6 種屬強(qiáng)變異，且Cd、Pb、Hg 的變異最大，表明土壤重金屬分布不均勻，空間變異大，受到人類活動(dòng)干擾。

表1 芒牛壩土壤重金屬含量

從最小值和最大值看，8 種土壤重金屬的極差均較大，這可能與常年種植作物種類不同、使用農(nóng)藥和肥料不同、人為因素等有關(guān)。

均值含量表現(xiàn)為Pb ＞Zn ＞Cr ＞Ni ＞Cu ＞As ＞Hg＞Cd，其中Hg 含量高于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，是其1.7倍；Ni 含量是國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1.4 倍；其余As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 含量均低于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2、土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

由表2 可知，單因子污染指數(shù)（Pi）大于1 為超標(biāo)，Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn 單因子污染指數(shù)平均值分別為1.72、0.58、0.87、0.62、0.72、1.40、0.85、0.58，其 中Hg和Ni 大于1，其余均小于1，說明芒牛壩土壤中Hg 和Ni 的濃度均值超標(biāo)。整體表現(xiàn)為重金屬As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 無污染，而Hg、Ni 為輕微污染。芒牛壩土壤重金屬內(nèi)梅羅污染指數(shù)為4.45，綜合污染等級(jí)為重度污染，且耕地土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)略低于林地，表明研究區(qū)域重金屬主要受土壤母巖和殘留生物質(zhì)影響。

表2 芒牛壩土壤重金屬污染因子評(píng)價(jià)結(jié)果

3、土壤重金屬污染相關(guān)性分析

表3 相似性矩陣分析了8 種元素之間的相關(guān)性，值向量間的相關(guān)性表明Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As 重金屬元素之間具有一定的相關(guān)性，Cu、Hg 兩種元素與其他重金屬元素之間的相關(guān)性較差。

表3 芒牛壩土壤重金屬相似性矩陣

三、芒牛壩土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

芒牛壩土壤重金屬As、Cd、Pb、Cr、Zn 較為清潔，未受施用化肥、噴灑農(nóng)藥、工農(nóng)業(yè)“三廢”、采礦和冶煉等影響，其含量主要還是受土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量和pH 值等因素影響。Cu 無污染，Hg、Ni 為輕微污染，與張國(guó)云等[3]研究結(jié)果一致。芒牛壩土壤以Hg、Ni 富集污染為主，除受土壤母質(zhì)和地形等因素影響以外，同時(shí)受當(dāng)?shù)鼐用裆顢_動(dòng)影響較大，包括土地使用類型和不同利用方式等。芒牛壩土壤質(zhì)量不符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》，可能對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物、植物和環(huán)境造成一定危害和污染，同2008 年初步研究判定結(jié)論一致，不符合無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量。在今后的耕作生產(chǎn)中，需高度重視土壤環(huán)境污染問題，有效采取防控措施，嚴(yán)格控制施用化肥和噴灑農(nóng)藥用量，加強(qiáng)土壤重金屬來源和去向的機(jī)制研究，并深度剖析對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響。