紹興市某礦區(qū)下游土壤重金屬含量特征

王 森，周麗燕，郭 瑞，馬秋玲，盧春霞，章明奎

（1.浙江大學(xué)a.農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院；b.環(huán)境與資源學(xué)院，浙江杭州 310058；2.紹興市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，浙江紹興 312000）

紹興市某礦區(qū)下游土壤重金屬含量特征

王 森1a，周麗燕2，郭 瑞2，馬秋玲2，盧春霞2，章明奎1b

（1.浙江大學(xué)a.農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院；b.環(huán)境與資源學(xué)院，浙江杭州 310058；2.紹興市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，浙江紹興 312000）

通過測定紹興市某礦區(qū)18個樣點土壤中典型重金屬的含量，并對其進(jìn)行重金屬污染分析與評價，探討了礦區(qū)土壤中重金屬的積累規(guī)律。結(jié)果表明，該礦區(qū)重金屬含量Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞As＞Cd＞Hg，Cd與Zn是該礦區(qū)下游農(nóng)田土壤的主要污染物，污染程度最為嚴(yán)重；Hg與As有輕度污染；Pb，Cr與Cu的污染較小，基本安全。

礦區(qū)；土壤；重金屬；污染評價

隨著經(jīng)濟全球化的迅速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的開發(fā)范圍與強度與日俱增。然而，礦山開采的同時也常常引起礦區(qū)及其周邊生態(tài)環(huán)境的污染［1］。重金屬是礦區(qū)的主要污染物之一，因其在土壤中易積累、難降解的污染特性，已經(jīng)引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注［2-3］。有效地控制及治理土壤重金屬污染，改良土壤質(zhì)量，是生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重要內(nèi)容。目前，國內(nèi)外學(xué)者在土壤重金屬污染防治方面已開展了許多研究［4-7］。紹興市是一個多礦藏的地區(qū)，本文通過對紹興市代表性礦區(qū)下游農(nóng)區(qū)土壤典型重金屬殘留量及部分農(nóng)產(chǎn)品中重金屬殘留量的長期定點調(diào)查分析，運用Nemerow指數(shù)法對研究區(qū)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價，以期為今后礦區(qū)土壤的修復(fù)工作提供參考依據(jù)。現(xiàn)將有關(guān)研究結(jié)果總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 采樣與樣品制備

通過調(diào)查分析，選擇紹興地區(qū)的代表性礦區(qū)進(jìn)行采樣。樣品采集布點主要根據(jù)紹興地區(qū)主風(fēng)向、礦區(qū)與礦石堆雨水淋溶產(chǎn)生的地表水水流方向及礦石堆附近土壤表面礦石顆粒的散布疏密等情況，按距離礦區(qū)及礦石堆放處遠(yuǎn)近進(jìn)行布點，并在采樣布點時排除了其他污染源對采樣地污染的可能性。

土壤采樣點主要布設(shè)在正對污染源方向的5～ 7條蛇形交錯線上，每個土樣采集點采用梅花布點法確定，采樣深度為20 cm。每個采樣點由5個分樣混合而成，首先在采樣主線上確定采樣位置，并采集一個分樣，重量約0.6 kg，再以此點為圓心，在以1 m為半徑的圓周長上另選定4個采樣點，分別采集分樣，采土量各為0.6 kg，然后將5個分樣混合均勻，總量約3 kg。土樣放入干凈的塑料袋內(nèi)，在土袋的內(nèi)外附上標(biāo)簽，寫明采樣地點、采樣深度、采樣日期和采樣人。

土壤樣品采回后除雜，完全風(fēng)干后，研磨粉碎分別過10目和100目土篩，分別裝入塑料袋中密封，并貼上標(biāo)簽。整個制樣過程中不使用任何金屬器具，防止重金屬污染樣品。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 主要試劑

5%硝酸溶液，3%鹽酸溶液，1∶1王水，1%硼氫化鉀溶液，10%硫脲溶液，10%抗壞血酸溶液（現(xiàn)配現(xiàn)用）等。

1.2.2 主要儀器

SOLAAR-M6原子吸收光譜儀，美國熱電公司；AFS-930原子熒光光譜儀，北京吉天儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測方法

土壤重金屬的消化和測定方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要測定銅、鋅、鉛、鎘、鉻的濃度。

1.3.2 評價指數(shù)

單個重金屬元素的污染程度采用單項污染指數(shù)法評價，計算公式：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi為污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物i的實測濃度（mg·kg-1）；Si為污染物環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（mg·kg-1）。

評價標(biāo)準(zhǔn)：Pi≤1表示未污染；Pi＞1表示污染，且Pi值越大，則污染越嚴(yán)重。

多種重金屬的綜合污染指數(shù)采用內(nèi)梅羅（Nemerow）指數(shù)法，計算公式：

式中：Pimax為各單因子環(huán)境質(zhì)量污染指數(shù)中最大值；為所有單因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)平均值；P綜為綜合污染指數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 礦區(qū)下游農(nóng)區(qū)土壤重金屬含量

本研究在礦區(qū)下游選取了18個樣點，對土壤中Cu，Zn，Pb，Cd，Cr，Hg和As的含量進(jìn)行測定，結(jié)果見表1。該礦區(qū)土壤偏酸性，土壤中上述7種重金屬的平均含量由高到低依次為Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞As＞Cd＞Hg。與該區(qū)土壤環(huán)境背景值比較發(fā)現(xiàn)，Zn和Pb的含量明顯高于當(dāng)?shù)赝寥赖谋尘爸担渌饘俸柯愿哂诒尘爸?，表明礦區(qū)由于長期開采，Zn和Pb已經(jīng)產(chǎn)生了區(qū)域積累。同時，在所檢測的18個土樣中各重金屬元素含量間存在較大差異，Hg平均含量僅為0.26 mg·kg-1，接近當(dāng)?shù)氐谋尘爸担鳽n的平均含量卻高達(dá)209.35 mg·kg-1。

表1 礦區(qū)下游農(nóng)區(qū)土壤樣品中重金屬含量及pH值

2.2 礦區(qū)下游農(nóng)區(qū)土壤重金屬污染評價

土壤評價采用國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，土壤重金屬污染采用綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)［1］。參照國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)可以看出，該礦區(qū)下游農(nóng)田土壤中許多樣點重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。土壤Cu，Zn，Pb，Cd，Cr，Hg和As含量超過二級標(biāo)準(zhǔn)的樣品數(shù)分別為1，5，0，9，0，2和2個，超標(biāo)率分別為5.6%， 27.8%，0，50.0%，0，11.1%和11.1%。

礦區(qū)下游農(nóng)田土壤重金屬單項污染指數(shù)和內(nèi)梅羅指數(shù)（即綜合污染指數(shù)）結(jié)果見表2。該礦區(qū)下游農(nóng)田土壤重金屬綜合污染指數(shù)在0.31～2.65，平均為1.07，屬于輕污染地區(qū)。其中，綜合污染指數(shù)在2.0＜～3.0屬于中度污染級的樣品有2個，占11.11%；綜合污染指數(shù)在1.0＜～2.0屬于輕度污染級的樣品有7個，占38.89%；綜合污染指數(shù)在0.7＜～1.0屬于警戒限的樣品數(shù)為4個，占22.22%；綜合污染指數(shù)在≤0.7屬于安全的樣品數(shù)只有5個，僅占27.78%；在＞1屬于輕度污染和中度污染的樣品占總樣品數(shù)的50%。

Cd與Zn是該礦區(qū)下游農(nóng)田土壤的主要污染物，污染程度最為嚴(yán)重；Hg與As有輕度污染；Pb，Cr與Cu的污染較小，基本安全。樣品6-11的污染情況相似，差異不大，這可能是由于各樣品點位于水庫下游，重金屬受到了水流的載運擴散，使得在局部地區(qū)反映不出污染的明顯變化；而1-4號樣品雖然比較靠近礦區(qū)，污染相對嚴(yán)重，但也因受到水庫的影響，反映出的規(guī)律也不是很明顯，唯有最靠近礦區(qū)的1號樣品污染特別嚴(yán)重；17號樣品西南側(cè)也是礦區(qū)范圍，從14-17樣品污染程度變化可以看出，離礦區(qū)越近，土壤污染越嚴(yán)重；12號為田間排水溝中的淤泥樣品，其重金屬污染程度明顯高于相近位置的11號樣品，表明淤泥中存在明顯的重金屬富集。

表2 礦區(qū)下游地區(qū)各土壤樣點污染指數(shù)

3 小結(jié)與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)下游農(nóng)田土壤綜合內(nèi)梅羅（Nemerow）指數(shù)平均為1.07，有一定比例的土壤污染程度已達(dá)到輕度至中度污染水平；其中單項污染最嚴(yán)重的是Cd，其次是Zn，這2種重金屬是該區(qū)主要污染元素。

礦區(qū)下游農(nóng)田土壤重金屬含量普遍超標(biāo)，綜合污染指數(shù)普遍偏高，存在農(nóng)產(chǎn)品安全隱患。由于過高的土壤重金屬可通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康，因此，部分農(nóng)田已不適合種植食用性農(nóng)產(chǎn)品，建議改植觀賞性植物，同時加入一定量的改良劑加以控制。

［1］ 劉桂琴，梁成華，杜立宇，等.紅透山銅礦礦區(qū)土壤重金屬污染狀況研究初報［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（11）：364-367.

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（責(zé)任編輯：高 峻）

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0528-9017（2014）09-1441-03

2014-05-08

王 森（1982-），男，浙江紹興人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)研究和科技服務(wù)工作。E-mail：47419714@qq.com。

文獻(xiàn)著錄格式：王森，周麗燕，郭瑞，等.紹興市某礦區(qū)下游土壤重金屬含量特征［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（9）：1441-1443.