連云港市典型蔬菜基地土壤中重金屬和有機氯污染調(diào)查與評價

賀心然，宋曉娟，逄勇，曹雷，趙穎

(1.河海大學環(huán)境學院，江蘇 南京 210098，2.連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 連云港 222001)

土壤環(huán)境質(zhì)量對生物及人類健康均有著十分重要的影響［1］。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，蔬菜基地的環(huán)境污染問題越來越突出，其中重金屬和有機氯農(nóng)藥等污染已受到廣泛關注，由于其難以降解，通過生長環(huán)境會對蔬菜質(zhì)量產(chǎn)生影響，進而影響人類健康。重金屬可在土壤中積累并通過食物鏈進入人體，嚴重者會誘發(fā)心血管、腎、神經(jīng)和骨骼等器官病變［2］。有機氯農(nóng)藥雖已禁止使用，但中國局部地區(qū)土壤中有機氯的殘留量仍較高，不容忽視。為全面了解連云港市的主要蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量，選擇3個典型蔬菜基地，對鉛、汞等金屬以及六六六、DDT和BaP等污染因子進行調(diào)查，以了解其污染程度，為無公害蔬菜基地建設和重金屬、有機氯污染控制提供指導依據(jù)。

1 研究方法

1.1 基地概況

選取了連云港市主要的蔬菜基地位于東郊沿海平原地區(qū)不同鎮(zhèn)的3個村的蔬菜基地作為研究對象，分別為:1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。其中1區(qū)所在鎮(zhèn)以小麥、大米、蔬菜等為主的無公害農(nóng)產(chǎn)品基地，蔬菜基地為8 hm2，產(chǎn)品有西紅柿、青菜、黃瓜等;2區(qū)所在鎮(zhèn)是有名的“瓜菜之鄉(xiāng)”，有700 hm2菜豆和70 hm2西紅柿等蔬菜基地，蔬菜基地為10 hm2，產(chǎn)品有韭菜、西紅柿、生菜等;3區(qū)所在鎮(zhèn)為奶牛養(yǎng)殖場、網(wǎng)箱養(yǎng)魚、無公害蛋雞和西瓜種植等基地，蔬菜基地為12 hm2，產(chǎn)品有萵苣、白菜等。

1.2 樣品采集

按文獻［3］，2013年6月對每區(qū) 100 m×100 m網(wǎng)格布點，并從網(wǎng)格布點中隨機抽取5個地塊的中心部位設1個采樣點位，共15個點位。采集0～20 cm表層土壤，除去動植物殘渣、砂礫等雜物后，放入預處理好的聚乙烯袋(預處理用1+2的硝酸溶液浸泡2～3 d，用超純水淋洗干凈、晾干備用)中密封，0～4℃運輸至實驗室。

1.3 樣品前處理及分析方法

依據(jù)文獻［3］對土壤樣品進行處理及分析、質(zhì)量控制和結果統(tǒng)計分析等。樣品冷凍干燥后，研磨過60目篩后分2份，一份裝袋冷藏用于有機物分析;另一份繼續(xù)研磨過100目篩，裝袋用于金屬元素、有機質(zhì)等分析。采樣和分析過程中所用玻璃器皿等均用硝酸溶液浸泡，并用超純水沖洗干凈后低溫烘干。分析過程中采用平行樣、加標樣和有證標準樣品等監(jiān)控精密度和準確度，相對誤差分別控制在＜10%、10%和5%之內(nèi)。

pH值采用玻璃電極法，陽離子交換量采用EDTA－乙酸銨鹽交換法，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，Hg和As的樣品用濃鹽酸、濃硝酸(3+1)混合溶液水浴消解后，采用原子熒光光譜測定［4］。Cd、Pb等其他金屬元素的樣品用鹽酸－硝酸－高氯酸消解，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜測定［5］。有機氯農(nóng)藥和BaP的樣品用正己烷－丙酮(1∶1)萃取，分別采用氣相色譜法［6］和氣相色譜－質(zhì)譜法［4］測定。

1.4 評價標準

文獻［7］中 Pb、Hg、As、Cd 濃度限值均寬于美國［8］、加拿大［9］等國家的土壤質(zhì)量標準。文獻［10］中 4 種重金屬(As、Hg、Cd、Pb)和六六六、DDT的標準限值均嚴于文獻［7］。為更準確、全面評價土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，現(xiàn)以文獻［10］為主，對標準中未涉及的污染因子分別采用加拿大和澳大利亞標準［11］評價，同時與文獻［12］比較。具體標準限值見表1。

表1 各污染因子的標準限值或背景值 mg/kg

1.5 評價方法及污染等級劃分

采用文獻［3］中推薦的單項污染指數(shù)(Pi)、內(nèi)梅羅污染指數(shù)(PN)和綜合污染指數(shù)(CPI)法進行評價。其中Pi評價等級劃分見文獻［10］中表6;PN評價的污染等級劃分見文獻［3］中表12－1，污染水平評價標準見文獻［13］中表3。CPI評價指標體系見文獻［3］中表12－2。

2 結果與分析

2.1 蔬菜基地土壤中不同污染物含量

調(diào)查表明，pH 值大都為7.02～7.64，除 3區(qū)有1個點位為6.87，污染因子限值分別對應表上中不同酸度下標準限值執(zhí)行。陽離子交換量為14.4～19.5 cmol/kg，均 ＞5 cmol/kg ，因此 Cd 和As按文獻［10］表1中的標準限值執(zhí)行。BaP均未檢出(檢出限5.0×10－5mg/kg)。其他污染物分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

2.2 蔬菜基地土壤污染狀況評價

連云港蔬菜基地土壤污染評價見表3;蔬菜基地土壤中單因子污染指數(shù)在各區(qū)分布見圖1。

表3 連云港蔬菜基地土壤污染評價①

圖1 蔬菜基地土壤中單因子污染指數(shù)在各區(qū)分布

由表3和圖1可見，1區(qū)5個點位Pi為0.01～1.68，2 個點位 PPb和2 個點位 PDDT＞1。Pi均值為PPb(PPb=0.99)＞PDDT＞PV＞PCd＞0.7;2區(qū)5個點位 Pi為0.01～1.50，1 個點位 PDDT＞1。Pi均值為PV(PV=0.92)＞PNi＞PAs＞PDDT＞PCd＞PPb＞PTl＞0.7;3區(qū)5 個點位 Pi為0.02～1.7，2 個點位 PPb＞1。Pi均值為PPb(PPb=1.02)＞PV＞PNi＞PCd＞PTl＞PMn＞PDDT＞0.7。從單個污染因子來判斷，雖均值均＜1(除3區(qū)PPb＞1)，表明總體處于尚清潔狀態(tài)，但3個區(qū)均有部分點位土壤中Pb、DDT值超標，導致土壤質(zhì)量已不能滿足評價標準要求。

3個區(qū)的污染等級處于警戒級到輕度污染之間，屬于尚清潔至污染之間的水平，3個區(qū)的部分點位土壤可能引起農(nóng)產(chǎn)品污染。1區(qū)2個點位和3區(qū)1個點位的Pb已處于污染狀態(tài)，CPI＞1.70，污染程度相對更為嚴重。

2.3 污染成因分析

3個區(qū)的土壤均為黃棕壤。1區(qū)、2區(qū)10個點位均為砂壤土，3區(qū)TR13為黏土、砂壤土混合土，其他4個點位為黏土。土壤有機質(zhì)正常值為1.0%～10.0%［14］，15 個點位土壤中有機質(zhì)均值0.78%(0.74%～0.82%)，低于正常值。和江蘇土壤背景均值1.84%(0.37%～4.98%)和全國黃棕壤背景均值3.16%(0.37%～12.02%)相比，均處于背景值的低限。對照文獻［15］，有機質(zhì)含量均為5級，屬于很缺乏級別，需增加有機肥的使用量，以提高土壤中有機質(zhì)的含量。

Pb、Cu、Zn、Ag、Sb、六六六、DDT 等達到了中等變異程度，表明蔬菜基地土壤受到了人為排污的影響。蔬菜基地土壤中污染指數(shù)在各區(qū)分布見圖2。

圖2 蔬菜基地土壤中污染指數(shù)在各區(qū)分布

由圖2可見，3個區(qū)的Ag均值為江蘇土壤背景均值的7～12倍，為全國黃棕壤背景均值的2.1～3.7倍，這可能與江蘇土壤背景值Ag偏低有關;3個區(qū)的Hg均值為江蘇土壤背景均值的0.59～0.66倍，為全國黃棕壤背景均值的2.2～2.7 倍，可能與江蘇土壤背景值 Hg 偏高有關;As、Cr、Sb、Tl、Co和V等略高于全國黃棕壤和江蘇省土壤元素背景值，同時結合CPI可以初步判斷上述金屬含量為區(qū)域的背景值，基本未受到污染;BaP均未檢出;六六六、DDT均檢出，且達到中等變異程度，需結合區(qū)域污染源調(diào)查其來源。

3 結論與建議

(1)部分點位Pb和DDT值超標，3個區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量均不能滿足評價標準要求，結合單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評價表明蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量處于尚清潔或污染狀態(tài)，已不能滿足食用農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的要求;

(2)3個區(qū)的蔬菜基地土壤中有機質(zhì)含量均較低，達到很缺乏級別。Cd、Zn比背景值近高一倍，均表明需增加有機肥的使用量，減少磷肥和復合肥的用量，以提高土壤中有機質(zhì)的含量，有效控制因磷肥和復合肥帶來的Cd等對土壤的污染［16］;

(3)Pb、Cu、Zn、Ag、Sb、六六六、DDT 等達到了中等變異程度，Cd、Zn、Pb等高于江蘇和全國黃棕壤背景值，均表明人類活動對蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了一定程度的影響。需查明Hg、Cd、Zn、有機氯等污染來源，采取措施改善土壤質(zhì)量，加強污染監(jiān)控與防范;

(4)應建立長期監(jiān)測機制，有條件的對蔬菜基地土壤環(huán)境質(zhì)量進行定期檢查，逐步建立完整、系統(tǒng)的生產(chǎn)基地的基本資料庫。對于富集作用比較明顯的元素應定期檢測、調(diào)查和研究，為蔬菜基地的環(huán)境安全建設提供技術保障。

［1］張璘，杜浩，張艷艷，等.完善省級土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督管理的思考［J］.環(huán)境監(jiān)控與預警，2012，4(3):53 －56.

［2］OSKARSSON A，WIDELL A，OLSSON I M，et al.Cadmium in food chain and health effects in sensitive population groups［J］.BioMetals，2004，17:531 －534.

［3］國家環(huán)境保護總局.HJ/T 166—2004 土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范［S］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2004:1－26.

［4］國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.四版.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002:308 －311，364，611 －617.

［5］中華人民共和國水利部.SL 394.2—2007 鉛、鎘、釩、磷等34種元素的測定－電感耦合等離子體質(zhì)譜法［S］.北京:中國水利水電出版社，2007:1－13.

［6］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 14550—2003 土壤中六六六和滴滴涕的測定氣相色譜法［S］.北京:中國標準出版社，2004:1－9.

［7］國家環(huán)境保護總局.GB15168—1995 土壤環(huán)境質(zhì)量標準［S］.北京:中國環(huán)境科學出版社，1995:1 －3.

［8］State of maryland department of the environment.Cleanup standards for soil and groundwater［R］.State of Maryland，SMDM，2008:24－28.

［9］Soil quality guidelines for the protection of environmental and human health(CCME 2006)［EB/OL］，http://st－ ts.ccme.ca/.

［10］國家環(huán)境保護總局.HJ/T 332—2006 食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價標準［S］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2006:1－10.

［11］National environment protection(Assessment of site contamination)measure:schedule B(1)australian guideline on the investigation levels for soil and groundwater［EB/OL］.National environment protection council.1999.http://sanaterre.com/guidelines/australian.html

［12］中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，1990:95－246，330－466.

［13］中國農(nóng)業(yè)部.NY/T 1634—2008 耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術規(guī)程［S］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2008:8－9.

［14］程少敏，林桂鳳，張漫齡.土壤有機質(zhì)對土壤肥力的影響與調(diào)節(jié)［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學，2006(1):13 －15.

［15］陳翠竹.連云港市設施土壤養(yǎng)分狀況調(diào)查初報［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2011，39(5):456 －458.

［16］林忠輝，陳同斌.磷肥雜質(zhì)對土壤生態(tài)環(huán)境的影響［J］.生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，2000，8(2):47 －50.