農(nóng)田土壤重金屬污染情況監(jiān)測(cè)分析及防治策略①

姚洋

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.061

摘 要：該文將選取我國(guó)某地部分農(nóng)田土壤對(duì)其中富含的汞、銅以及鉛等重金屬元素進(jìn)行檢測(cè)分析。通過(guò)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法及Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)土壤中的重金屬污染狀況及當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤中潛存的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤 重金屬污染 監(jiān)測(cè)分析 防治

中圖分類號(hào)：D922.68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）06（c）-0061-02

重金屬元素種類多、污染危害大、污染過(guò)程隱蔽及污染結(jié)果不可逆性，因此使農(nóng)田土壤重金屬污染防治成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

1 農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)分析概況

此文所選試驗(yàn)區(qū)為我國(guó)某地一典型的農(nóng)業(yè)城市，在該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取9個(gè)不同自然村，設(shè)置75個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)進(jìn)行分析采樣。通過(guò)對(duì)角線布點(diǎn)方式對(duì)2～20 cm內(nèi)的農(nóng)田土壤進(jìn)行采樣分析。在檢測(cè)分析中需將地表土壤中的根系植物及相關(guān)礫石等雜物清理干凈，并保證土壤土質(zhì)均勻。通過(guò)四分技術(shù)稱量1 kg土壤裝入試驗(yàn)袋送農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析[1]。

2 農(nóng)田土壤重金屬污染情況檢測(cè)分析

在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析前，先將所選取的土壤樣品自然風(fēng)干并碾碎，先后分別經(jīng)過(guò)20目與100目的尼龍篩篩選，然后利用比例為1∶1的王水進(jìn)行消解，對(duì)樣品農(nóng)田土壤中的As元素和Hg元素進(jìn)行測(cè)定。隨之采用HCl-HNO3-HClO4-HF對(duì)土壤進(jìn)行消解后，對(duì)其中富含的Ni元素、Cu元素及Cr元素和Pb元素、Zn元素等重金屬元素的實(shí)際含量進(jìn)行測(cè)定。在檢測(cè)過(guò)程中，分別采用火焰原子吸收分光光度法和石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定樣品土壤中的Cu、Zn、Cr、Ni等重金屬元素的實(shí)際含量及Pb、Cd元素的實(shí)際含量，采用原子熒光法科學(xué)測(cè)定樣品土壤中Hg及As元素的實(shí)際含量[2]。

3 農(nóng)田土壤重金屬污染情況風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

此文通過(guò)對(duì)農(nóng)田土壤重金屬分析過(guò)程中使用的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)P值逐漸增大時(shí)，表明該地農(nóng)田土壤重金屬污染情況逐漸變得嚴(yán)重。因此，在具體分析評(píng)估中，此文利用以下評(píng)估計(jì)算公式進(jìn)行指數(shù)分析：

其中，在上述公式中，梅羅綜合污染指數(shù)采用PN表示，該農(nóng)田土壤中重金屬i的單項(xiàng)污染指數(shù)采用Pi表示，其主要表示該農(nóng)田土壤檢測(cè)樣品中重金屬i的實(shí)測(cè)含量與其評(píng)價(jià)參考指標(biāo)之間的比值。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種污染綜合評(píng)估方式可有效提高該農(nóng)田土壤中污染相對(duì)嚴(yán)重的重金屬元素的計(jì)算權(quán)值。這種評(píng)估計(jì)算方式的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行控制與調(diào)整，從而使數(shù)據(jù)分析結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確地反映該地塊中重金屬污染實(shí)際狀況，同時(shí)也可從總體數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)中看出污染農(nóng)田土壤中污染程度嚴(yán)重的重金屬元素。此文在梅羅綜合污染指數(shù)模型的計(jì)算分析基礎(chǔ)上，通過(guò)單項(xiàng)污染指數(shù)法模型經(jīng)過(guò)計(jì)算，從而獲得該地區(qū)農(nóng)田土壤中重金屬污染元素的單項(xiàng)污染參數(shù)。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)評(píng)估可知，該地農(nóng)田土壤中重金屬元素的實(shí)際含量均超標(biāo)，其中Cu元素超標(biāo)現(xiàn)象最嚴(yán)重，為70%，其他部分重金屬元素的實(shí)際含量均較低。

當(dāng)土壤中重金屬污染物質(zhì)量、擴(kuò)散系數(shù)相同時(shí)，重金屬元素瞬時(shí)點(diǎn)污染源的擴(kuò)散范圍隨時(shí)間增加而擴(kuò)大。而當(dāng)污染物擴(kuò)散質(zhì)量、時(shí)間相同時(shí)，重金屬污染物的擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)散范圍將越大，污染源濃度也會(huì)不斷降低。因此，文章通過(guò)數(shù)據(jù)分析以及模型分析，最終認(rèn)為該農(nóng)田土壤中重金屬污染源擴(kuò)散濃度在二維空間上符合正態(tài)分布變化規(guī)律，其污染的具體概率密度函數(shù)可表達(dá)為[3]：

4 監(jiān)測(cè)分析結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)防治對(duì)策

綜上風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可知，該市農(nóng)田中Cr元素及Cd元素和Cu元素及Pb元素等幾種重金屬元素的實(shí)際含量均超出該地農(nóng)田土壤的背景值，但該地農(nóng)田土壤中Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cr等幾種不同重金屬元素的平均含量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)現(xiàn)階段《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求。

文章通過(guò)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)該地區(qū)農(nóng)田土壤中重金屬元素進(jìn)行污染評(píng)價(jià)分析，最終通過(guò)采樣檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，不同采樣點(diǎn)所檢測(cè)的Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni 和Cr等8種不同重金屬元素實(shí)際含量從大到小依次為Ni>As>Cd>Cu>Cr>Zn>Pb>Hg。因此，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估，最終得出結(jié)論，該地區(qū)農(nóng)田土壤中所含重金屬元素較少，屬于潛在微生態(tài)污染風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)此，結(jié)合這一試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)?shù)卣块T及相關(guān)環(huán)保部門應(yīng)建立、健全農(nóng)田土壤防治的相關(guān)法律法規(guī)。首先，需推動(dòng)有機(jī)食品生產(chǎn)加工場(chǎng)地建設(shè)；其次，在發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)過(guò)程中，要大力開(kāi)展農(nóng)田水利灌溉，并對(duì)生活與農(nóng)業(yè)用水的水質(zhì)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。除此之外，要積極按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤的實(shí)際屬性及氣候狀況、農(nóng)作物具體生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)肥料及農(nóng)藥等進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，保證其使用量及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)家相關(guān)安全使用標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤中富含的8種常見(jiàn)重金屬元素的平均含量均低于我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水平。但在檢測(cè)分析過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)鉛及銅、汞等4種重金屬元素的實(shí)際含量明顯超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?。但文章通過(guò)模擬試驗(yàn)認(rèn)為，盡管上述相關(guān)重金屬指標(biāo)超過(guò)了農(nóng)田土壤中污染物的實(shí)際含量標(biāo)準(zhǔn)，但該農(nóng)田土壤中重金屬污染源擴(kuò)散濃度在二維空間上符合正態(tài)分布變化規(guī)律，并不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。綜上兩種不同評(píng)估方式，我國(guó)某地農(nóng)田土壤存在潛在輕度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，因此該地農(nóng)業(yè)部門應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象引起高度重視，同時(shí)需采取科學(xué)的措施進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)防治。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳平，翟超英，程潔.日本農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)綜述[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016（1）：117-123.

[2] 張小敏，張秀英，鐘太洋，等.中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬富集狀況及其空間分布研究[J].環(huán)境科學(xué)，2014（2）：692-703.

[3] 田慶春，楊太保，石培宏，等.白銀市土壤重金屬污染源分析及防治措施[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2012（6）：40-45.