劉紅等

摘要：選擇貴州省貴定縣為研究區(qū)域，采集茶園土壤樣品，進(jìn)行重金屬Pb、Cr、Cu、As、Cd、Hg的含量測定，借助ArcGIS技術(shù)，以NY 5020—2001《無公害食品 茶葉產(chǎn)地環(huán)境條件》中無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對貴定縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評價。結(jié)果表明：貴定縣有2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤處于輕污染狀態(tài)，8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于警戒限范圍，10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于安全級別。茶園土壤主要污染元素為Cd和Hg，4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)Cd平均值超標(biāo)，其中定南鄉(xiāng)Cd單項污染指數(shù)最高，為1.49；5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)Hg平均值超標(biāo)，其中新巴鎮(zhèn)Hg單項污染指數(shù)最高，為1.27；定南鄉(xiāng)土壤重金屬綜合污染最嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：貴定縣；GIS技術(shù)；茶園；土壤； 重金屬污染；評價

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2014）03-0291-05

貴州是我國主要產(chǎn)茶省份，從2006年以來，貴州省茶園面積以每年3.35萬hm2的速度增加，占全國新增茶園的一半。在發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)的同時，茶葉中重金屬含量超標(biāo)問題越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注[1-2]。產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量是茶葉科學(xué)種植的一個重要依據(jù)，但目前對產(chǎn)地環(huán)境信息缺乏一個系統(tǒng)的統(tǒng)計和規(guī)劃[3]。中共貴州省委、貴州省人民政府2007年6號文件中明確提出了加快貴州茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，要把貴州省打造成中國高品質(zhì)綠茶重要生產(chǎn)基地，前期工作就是做好茶園土壤安全檢測工作。

土壤是茶樹生長的載體，土壤重金屬可以通過茶葉富集進(jìn)入食物鏈危害人類健康[4]，因此對影響茶葉品質(zhì)土壤環(huán)境質(zhì)量的研究尤為重要[5]，其中，茶園土壤重金屬的調(diào)查與研究得到了高度重視，許多學(xué)者對茶園土壤重金屬Cr、Cu、As、Cd、Hg、Pb進(jìn)行了大量報道[6-8]。本研究以貴州省貴定縣茶園土壤為研究對象，借助ArcGIS技術(shù)，并以NY 5020—2001《無公害食品 茶葉產(chǎn)地環(huán)境條件》中無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為評價依據(jù)，進(jìn)行茶園土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查與評價，旨在掌握土壤環(huán)境受污染程度，為貴定縣科學(xué)規(guī)劃建設(shè)新茶園以及中低產(chǎn)茶園改造提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集與制備

選擇貴州省貴定縣為研究區(qū)域，采集茶園表層土壤。采用GPS定位，在樣點(diǎn)附近以“S”法采取茶園表層土壤（0～20 cm）混合樣。為避免污染，采樣過程中使用木鏟等工具，每個樣品均由10個采樣點(diǎn)混合而成，在貴定縣共采集423個土壤樣品。

將采集的樣品分別放入潔凈的聚乙烯塑料袋中，封裝運(yùn)回實驗室。土壤樣品放在室內(nèi)自然風(fēng)干，挑出石塊和殘枝落葉，采用四分法，并用瑪瑙研缽研磨，分別過20、100目篩備用。采樣覆蓋區(qū)域見圖1。

1.2 資料收集與整理

從貴定縣農(nóng)村工作局收集地形圖（采用中國人民解放軍總參謀部測繪局測繪的地形圖）、第2次土壤普查成果圖（最新的土壤圖、土壤養(yǎng)分圖）和土地利用現(xiàn)狀圖?？h級地圖采用1 ∶ 50 000地形圖為空間數(shù)學(xué)框架基礎(chǔ)，采用高斯-克呂格投影方式進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖及行政區(qū)劃圖疊置，劃分生成貴定縣區(qū)域茶園評價單元。

1.3 分析方法

在分析土壤樣品過程中每批樣品設(shè)2個空白，加入國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-4、GSS-5）進(jìn)行分析質(zhì)量控制，分析樣品重復(fù)數(shù)10%～15%，所用水均為二次去離子水（Milli-Q50超純水系統(tǒng)），試劑均采用優(yōu)級純，張清海等用該方法對貴州鳥王茶產(chǎn)區(qū)土壤重金屬負(fù)荷水平進(jìn)行了研究[9]。分析方法和限量見表1。

1.4 屬性數(shù)據(jù)庫的建立

根據(jù)貴定縣土壤質(zhì)量評價需要，對每個指標(biāo)完整的命名、格式、類型、取值區(qū)間等進(jìn)行定義，在建立屬性數(shù)據(jù)庫時按數(shù)據(jù)字典的要求，制定統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼規(guī)則，進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)錄入，在ACCESS數(shù)據(jù)庫中建立。

1.5 評價因子屬性值的獲取

茶園土壤環(huán)境質(zhì)量評價包括土壤Pb、Cd、Cr、Cu、As、Hg等6個評價因子，以研究區(qū)域茶園土壤環(huán)境質(zhì)量評價單元圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，借助ArcGIS 9.3中的地統(tǒng)計學(xué)分析（geostatistical analysis）模塊，選擇最優(yōu)的插值模型進(jìn)行Kriging空間插值[10-11]，生成評價單元全系列的茶園土壤環(huán)境質(zhì)量評價因子屬性數(shù)據(jù)庫。

1.6 土壤中重金屬的評價方法

選取Pb、Cd、Cr、Cu、As、Hg等重金屬元素為評價因子，運(yùn)用單因子污染指數(shù)法[12-13]、綜合污染指數(shù)法[14]，以NY 5020—2001《無公害食品 茶葉產(chǎn)地環(huán)境條件》中無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表2、表3）為評價依據(jù)，對貴定縣茶園土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。

單因子污染指數(shù)Pi計算公式為Pi=Ci/Si，

式中：Pi為土壤污染元素i的污染指數(shù)；Ci為污染元素i的實測值（mg/kg）；Si為污染元素i的評價限量值（mg/kg）。2.3 茶園土壤環(huán)境質(zhì)量主要限制因子分析

評價結(jié)果表明，貴定縣茶園主要表現(xiàn)土壤鎘和汞污染。煤礦是貴定縣優(yōu)勢礦產(chǎn)之一，各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，其中儲量最多的有落北河鄉(xiāng)、新鋪鄉(xiāng)、德新鎮(zhèn)。石灰石礦、水泥用石灰?guī)r全縣廣泛分布，儲量大，品位高，其中定南鄉(xiāng)礦點(diǎn)為黔南州水泥廠礦山[15]。全縣開辦了一些國營煤場，土陶蘊(yùn)藏量比較豐

富，周邊建設(shè)了一些陶瓷廠和水泥廠，鎘和汞污染主要是由煤礦開采、冶煉以及陶瓷、水泥的開發(fā)利用造成的。

3 結(jié)論

本研究對貴定縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤重金屬的平均含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)Pb、Cr、As、Cu的平均含量均低于無公害茶園限量值，均未超標(biāo)；馬場河鄉(xiāng)、都六鄉(xiāng)、定南鄉(xiāng)、德新鎮(zhèn)Cd超標(biāo)；云霧鎮(zhèn)、新鋪鄉(xiāng)、都六鄉(xiāng)、猴場堡鄉(xiāng)、新巴鎮(zhèn)Hg超標(biāo)。

貴定縣土壤重金屬污染主要表現(xiàn)為一定程度鎘和汞污染。單因子評價的結(jié)果與重金屬含量分析大體一致。其中，都六鄉(xiāng)土壤中鎘和汞的單因子污染指數(shù)均大于1，綜合污染指數(shù)也大于1，污染程度為輕污染。endprint

土壤重金屬污染綜合評價結(jié)果表明，都六鄉(xiāng)、定南鄉(xiāng)等2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于輕污染狀態(tài)；馬場河鄉(xiāng)、云霧鎮(zhèn)、鐵廠鄉(xiāng)、新鋪鄉(xiāng)、猴場堡鄉(xiāng)、舊治鎮(zhèn)、新巴鎮(zhèn)等8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于警戒限；洛北河鄉(xiāng)、鞏固鄉(xiāng)、巖下鄉(xiāng)、昌明鎮(zhèn)、定東鄉(xiāng)、窯上鄉(xiāng)、抱管鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、沿山鎮(zhèn)、盤江鎮(zhèn)等10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于安全級別。其中，定南鄉(xiāng)土壤污染最嚴(yán)重，定東鄉(xiāng)土壤環(huán)境最清潔。

土壤重金屬是茶園土壤環(huán)境的限制指標(biāo)，貴定縣在發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)的過程中，應(yīng)該結(jié)合土壤環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，避開重金屬污染區(qū)域，以保障茶葉品質(zhì)。

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土壤重金屬污染綜合評價結(jié)果表明，都六鄉(xiāng)、定南鄉(xiāng)等2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于輕污染狀態(tài)；馬場河鄉(xiāng)、云霧鎮(zhèn)、鐵廠鄉(xiāng)、新鋪鄉(xiāng)、猴場堡鄉(xiāng)、舊治鎮(zhèn)、新巴鎮(zhèn)等8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于警戒限；洛北河鄉(xiāng)、鞏固鄉(xiāng)、巖下鄉(xiāng)、昌明鎮(zhèn)、定東鄉(xiāng)、窯上鄉(xiāng)、抱管鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、沿山鎮(zhèn)、盤江鎮(zhèn)等10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于安全級別。其中，定南鄉(xiāng)土壤污染最嚴(yán)重，定東鄉(xiāng)土壤環(huán)境最清潔。

土壤重金屬是茶園土壤環(huán)境的限制指標(biāo)，貴定縣在發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)的過程中，應(yīng)該結(jié)合土壤環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，避開重金屬污染區(qū)域，以保障茶葉品質(zhì)。

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土壤重金屬污染綜合評價結(jié)果表明，都六鄉(xiāng)、定南鄉(xiāng)等2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于輕污染狀態(tài)；馬場河鄉(xiāng)、云霧鎮(zhèn)、鐵廠鄉(xiāng)、新鋪鄉(xiāng)、猴場堡鄉(xiāng)、舊治鎮(zhèn)、新巴鎮(zhèn)等8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于警戒限；洛北河鄉(xiāng)、鞏固鄉(xiāng)、巖下鄉(xiāng)、昌明鎮(zhèn)、定東鄉(xiāng)、窯上鄉(xiāng)、抱管鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、沿山鎮(zhèn)、盤江鎮(zhèn)等10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于安全級別。其中，定南鄉(xiāng)土壤污染最嚴(yán)重，定東鄉(xiāng)土壤環(huán)境最清潔。

土壤重金屬是茶園土壤環(huán)境的限制指標(biāo)，貴定縣在發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)的過程中，應(yīng)該結(jié)合土壤環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，避開重金屬污染區(qū)域，以保障茶葉品質(zhì)。

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