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        酒泉市肅州區(qū)農(nóng)田土壤重金屬空間分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

        2024-12-07 00:00:00鄧銀成
        鄉(xiāng)村科技 2024年18期
        關(guān)鍵詞:污染

        摘 要:土壤是生態(tài)環(huán)境體系的重要組成部分。為了探究甘肅省酒泉市肅州區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染情況,并對其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià),研究測定了肅州區(qū)21個(gè)農(nóng)田土壤樣品,對土壤中鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)等8種重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)空間分布進(jìn)行分析,進(jìn)而對肅州區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示,研究區(qū)單項(xiàng)污染指數(shù)最大值為0.36,綜合污染指數(shù)為0.29。研究表明:研究區(qū)農(nóng)田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均沒有達(dá)到較為突出的污染水平,研究區(qū)農(nóng)田種植農(nóng)作物無明顯安全風(fēng)險(xiǎn),能夠滿足綠色食品對土壤環(huán)境質(zhì)量的要求。

        關(guān)鍵詞:肅州區(qū);農(nóng)田土壤;重金屬;污染

        中圖分類號(hào):X53;X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-7909(2024)18-144-3

        DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.035

        0 引言

        在土壤的無機(jī)污染物中,重金屬尤為常見,重金屬不能被土壤微生物分解,不僅會(huì)影響植物的正常生長,也很容易通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積,進(jìn)而危害人體健康。因此,加強(qiáng)農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)對于保障土壤環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。常見的重金屬有鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)等。研究結(jié)合甘肅省酒泉市肅州區(qū)農(nóng)田土壤實(shí)際情況,對研究區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并對研究區(qū)污染情況進(jìn)行綜合評價(jià),旨在為區(qū)域農(nóng)作物生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供必要的數(shù)據(jù)支持[1]。

        1 研究區(qū)概況

        酒泉市肅州區(qū)位于甘肅省西北部,坐標(biāo)為東經(jīng)98°12′~99°18′,北緯39°10′~39°59′,西靠戈壁,北臨沙漠,行政區(qū)域面積約89.61 km2。肅州區(qū)下轄4個(gè)街道、14個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)。肅州區(qū)年平均氣溫8.7 ℃,年平均降雨量85 mm,無霜期130 d。該地區(qū)土壤類型較為復(fù)雜,包括風(fēng)沙土、高山亞高山草甸土、黃綿土、灰鈣土等,農(nóng)作物灌溉用水主要為地下水,主要農(nóng)作物為小麥、玉米、白菜、青椒和番茄等[2]。

        2 材料與方法

        2.1 土壤樣品采集

        從肅州區(qū)農(nóng)作物種植區(qū)隨機(jī)采集土壤樣品,按照以下原則確定土壤樣品采集區(qū)域。①選擇有利于土壤發(fā)育的地塊,如地形平坦的田塊。②避開人為干擾嚴(yán)重的地塊,如糞堆附近區(qū)域。③采樣點(diǎn)一般應(yīng)當(dāng)距離鐵路、公路300 m以上,距離田間小路50 m以上[3]。

        在確定采樣區(qū)域后,選擇采樣中心點(diǎn)及中心點(diǎn)周邊4個(gè)隨機(jī)子樣進(jìn)行混合,這種方式能夠有效保證土壤樣品的代表性[4],隨后進(jìn)行打包處理運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,首先,技術(shù)人員要對土壤樣品中較大的植物根系、石塊等雜物進(jìn)行去除處理;其次,對樣品進(jìn)行自然風(fēng)干、研磨過篩處理;最后,對土壤樣品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定。此次研究采集的土壤樣品點(diǎn)位為肅州區(qū)轄區(qū)內(nèi)的21個(gè)省控農(nóng)田土壤監(jiān)測點(diǎn)位。

        2.2 土壤樣品測定方法

        土壤樣品重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定方法如下:①Cd、Pb的檢測方法為石墨爐原子吸收分光光度法;②Cu、Cr、Zn、Ni的檢測方法為火焰原子吸收光譜法;③Hg、As的檢測方法為原子熒光法[5]。各元素的分析誤差均在允許范圍內(nèi)。

        2.3 土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)空間分布特征

        通過ArcGIS技術(shù)對肅州區(qū)農(nóng)田土壤中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的空間分布狀況進(jìn)行分析,8種重金屬(Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的空間分布模式相似,肅州區(qū)中部、西南部為質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對高值區(qū),北部、東部為低值區(qū)。

        由表1可知,肅州區(qū)農(nóng)田樣品中重金屬Cd、Hg、As、Cu、Cr、Zn有高于背景值的現(xiàn)象,其中西洞鎮(zhèn)、金佛寺鎮(zhèn)、東洞鎮(zhèn)、總寨鎮(zhèn)4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于背景質(zhì)量分?jǐn)?shù);除清水鎮(zhèn)其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Hg質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于背景值;金佛寺鎮(zhèn)、豐樂鎮(zhèn)、下河清鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的As質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于背景值;泉湖鎮(zhèn)、金佛寺鎮(zhèn)、下河清鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于背景值;西峰鎮(zhèn)、西洞鎮(zhèn)、金佛寺鎮(zhèn)、豐樂鎮(zhèn)、東洞鎮(zhèn)、總寨鎮(zhèn)、下河清鎮(zhèn)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于背景值;西峰鎮(zhèn)、西洞鎮(zhèn)、三墩鎮(zhèn)、鏵尖鎮(zhèn)、金佛寺鎮(zhèn)、上壩鎮(zhèn)、豐樂鎮(zhèn)、東洞鎮(zhèn)、總寨鎮(zhèn)、下河清鎮(zhèn)10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于背景值。雖然各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤樣品中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)有高于背景值的現(xiàn)象,但均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值,表明肅州區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人體健康的土壤限制值。

        3 農(nóng)田土壤重金屬污染評價(jià)與防控

        肅州區(qū)農(nóng)田樣品中的各重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然存在明顯差異,但無法直接判斷重金屬在土壤中的污染狀況及其對環(huán)境的影響程度。鑒于此,研究采用單項(xiàng)污染指數(shù)、內(nèi)梅羅污染指數(shù)、污染負(fù)荷指數(shù)等評價(jià)指數(shù)對農(nóng)田土壤中重金屬的污染程度進(jìn)行評價(jià)。

        3.1 污染指數(shù)評價(jià)

        表2顯示了肅州區(qū)農(nóng)田土壤中8種重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)值。農(nóng)田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的單項(xiàng)污染指數(shù)值依次為0.27、0.02、0.34、0.28、0.11、0.38、0.26、0.11。由此可以看出肅州區(qū)農(nóng)田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的單項(xiàng)污染指數(shù)值均小于1,表明肅州區(qū)農(nóng)田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni均處于無污染程度。

        表3顯示了肅州區(qū)農(nóng)田土壤中8種重金屬的累積污染指數(shù)值。農(nóng)田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的累計(jì)污染指數(shù)的值依次為0.91、2.11、0.59、0.93、0.79、1.07、1.09、0.50。其中,肅州區(qū)農(nóng)田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni的累積污染指數(shù)值≤1,表明肅州區(qū)農(nóng)田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni均處于低污染程度;Hg、Cr、Zn的累積污染指數(shù)值gt;1或≤3,表明肅州區(qū)農(nóng)田土壤中Hg、Cr、Zn 3種重金屬均處于中等污染程度。

        3.2 綜合評價(jià)

        計(jì)算肅州區(qū)農(nóng)田土壤重金屬濃度的內(nèi)梅羅污染指數(shù)和污染負(fù)荷指數(shù)(如表4所示),得出結(jié)論:肅州區(qū)農(nóng)田土壤重金屬的內(nèi)梅羅污染指數(shù)為0.4,小于土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價(jià)等級Ⅰ級(≤0.7),評價(jià)等級為清潔(安全);污染負(fù)荷指數(shù)為0.91,小于土壤污染負(fù)荷指數(shù)評價(jià)等級Ⅰ級(≤1),評價(jià)等級為無污染,表明肅州區(qū)農(nóng)田土壤處于未污染狀態(tài)。

        3.3 風(fēng)險(xiǎn)防控建議

        開展調(diào)查監(jiān)測排查,夯實(shí)土壤污染防治根基。開展土壤污染防治工作,包括啟動(dòng)土壤調(diào)查,以農(nóng)用地和重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地為重點(diǎn);建設(shè)土壤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),設(shè)置市控點(diǎn)位并增加監(jiān)測項(xiàng)目;啟動(dòng)污染地塊風(fēng)險(xiǎn)排查,針對重點(diǎn)行業(yè)開展環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)排查。

        實(shí)施分類管理,保障農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境安全。加大農(nóng)田土壤環(huán)境保護(hù)力度,劃定耕地類別、推行環(huán)保措施、督導(dǎo)受讓方責(zé)任;推進(jìn)污染耕地安全利用,制訂方案降低農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn);嚴(yán)格重度污染耕地管控,制訂計(jì)劃調(diào)整種植結(jié)構(gòu)或退耕還林還草;制訂風(fēng)險(xiǎn)管控方案,保障水源安全。

        強(qiáng)化未污染土壤保護(hù),嚴(yán)控新增土壤污染。強(qiáng)化水源地土壤保護(hù),加強(qiáng)監(jiān)測防控;強(qiáng)化未利用地管理,保護(hù)后備資源,加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管;嚴(yán)厲打擊非法排污和環(huán)境違法行為,對問題企業(yè)掛牌督辦、限期治理,涉罪案件移送公安機(jī)關(guān)。

        加強(qiáng)污染源監(jiān)管,做好農(nóng)田土壤污染預(yù)防工作??刂苹兽r(nóng)藥污染,科學(xué)施用化肥用藥,禁用超標(biāo)肥料;回收廢棄農(nóng)膜,促進(jìn)資源化利用;強(qiáng)化畜禽養(yǎng)殖污染防治,規(guī)范生產(chǎn);加強(qiáng)灌溉水水質(zhì)管理,制訂監(jiān)測計(jì)劃;減少生活污染,推進(jìn)餐廚垃圾規(guī)范處理,整治非正規(guī)垃圾填埋場。

        4 結(jié)束語

        以甘肅省酒泉市肅州區(qū)農(nóng)田土壤為研究對象,分析研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染情況,并對研究區(qū)土壤污染情況進(jìn)行評價(jià),提出風(fēng)險(xiǎn)防控措施。研究表明,研究區(qū)農(nóng)田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均沒有達(dá)到較為突出的污染水平,研究區(qū)農(nóng)田種植農(nóng)作物無明顯安全風(fēng)險(xiǎn),能夠滿足綠色食品對土壤環(huán)境質(zhì)量的要求。但仍需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)控,以提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量,進(jìn)而保障農(nóng)作物安全與品質(zhì)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]郭晉君,周弛,王蕾,等.渭南市礦山企業(yè)周邊農(nóng)田土壤中重金屬污染源解析及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].中國無機(jī)分析化學(xué),2024,14(9):1234-1241.

        [2]余瓊陽,李婉怡,張寧,等.農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀與安全利用技術(shù)研究進(jìn)展[J].土壤,2024,56(2):229-241.

        [3]蘇艷芳,李明麗,趙培強(qiáng),等.礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤與玉米作物重金屬污染研究[J].應(yīng)用化工,2024,53(5):1234-1237.

        [4]施玉嬌,楊芳芳,劉雯婷,等.華南地區(qū)某地表層土壤重金屬污染農(nóng)田情況研究[J].地質(zhì)論評,2024,70(S1):211-214.

        [5]周雪萍,簡桂宏,程細(xì)江,等.珠三角典型重金屬污染農(nóng)田土壤調(diào)理劑篩選田間試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2024,43(9):1969-1978.

        (欄目編輯:劉 敏)

        作者簡介:鄧銀成(1989—),男,本科,工程師,研究方向:環(huán)境科學(xué)與資源利用。

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