鍍鋅廠周邊農用地土壤、水稻中重金屬污染分析

潘明紅

(重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 401147)

1 引言

通過選擇重慶地區(qū)某鍍鋅廠周圍農田作為主要調查對象，規(guī)范采集農田中的土壤以及水稻作物作為試驗樣品，對其中的重金屬濃度、分布情況及存在風險進行相應探究，有助于人們正確掌握鍍鋅廠周圍土壤與作物污染情況，對及時解決重金屬污染問題，做好相應防治工作具有積極的指導幫助作用。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與處理

根據(jù)周邊農田與鍍鋅廠之間的實際距離，按照由遠及近，間距從小到大的原則，依次排列采樣區(qū)域，將與鍍鋅廠距離最近的區(qū)域劃分為A區(qū)，其次為與鍍鋅廠距離稍遠的B區(qū)與C區(qū)，對區(qū)域內的農田土壤樣品以及水稻作物樣品進行同步采集。同時在與鍍鋅廠距離最遠，基本不受鍍鋅廠影響的D區(qū)作為背景區(qū)域，進行土壤采集。在本次試驗中，土壤樣品以計劃樣點為中心，采用雙對角線5點混合采樣法，將表層所覆蓋的枯枝落葉和碎石去除后，采集0～20 cm深度的土壤樣品，水稻樣品也采用雙對角線5點混合采樣法采集成熟后的籽粒。本次采集的土樣數(shù)量共計36個，同步采集得到的水稻樣品共計22個。對于所有土壤樣品，除去土壤中混雜的磚瓦石塊、動植物殘體等雜質，并經過風干、粗磨、細磨等一系列預處理后制備成測試所需的粒徑。對于所有采集得到的水稻樣品，則需要使用離子水進行反復洗凈并自然風干后，對獲得的谷殼、糙米和精米進行烘干、磨碎處理。

2.2 數(shù)據(jù)分析處理法

本實驗選擇使用DTPA提取法精準提取出土壤樣品中的重金屬提取態(tài)，按照4∶1的比例使用氯化氫和硝酸對土壤重金屬全量進行消煮處理。在消煮糙米、精米樣品中的重金屬全量時，則采用3∶2的比例使用硝酸與高氯酸，樣品在檢測限范圍以上和以下時，所采用的測定方法分別為原子吸收火焰法與石墨爐原子吸收法[1]。并利用專業(yè)的SPSS與Excel等軟件對測得的各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3 結果與討論

3.1 土壤中重金屬污染情況分析

結合所獲得的相關實驗數(shù)據(jù)，可知在調查區(qū)當中無論是提取出的土壤樣品中的重金屬提取態(tài)，還是土壤重金屬全量，其變異系數(shù)均超過0.05，其中距離鍍鋅廠最近的A區(qū)，測得的土壤樣品中的銅、鋅以及鎘全量濃度和對應的重慶市土壤背景值相比，平均超出5倍左右，代表該區(qū)域土壤重金屬明顯受到鍍鋅廠生產活動的影響，極有可能是由于鍍鋅廠出現(xiàn)違規(guī)排污而導致其土壤重金屬超標。當土壤pH值超過7.5時，結果顯示在污染區(qū)采集的土壤樣品中，有10個樣品出現(xiàn)銅超標，分別有12個與15個土壤樣品出現(xiàn)鋅超標與鎘超標。為了能夠更好地了解土壤所受到的環(huán)境污染的影響程度，在實驗當中工作人員還重點對重金屬生物有效性系數(shù)進行計算。即根據(jù)全量中重金屬有效態(tài)的占比，確定環(huán)境污染對土壤的影響程度，在本次實驗當中，鎘生物有效性系數(shù)相對銅和鋅的生物有效性系數(shù)較高些，其均值可以達到23%左右。其中鋅的有效性最低，約為6.7%。鎘的植物有效性高于其他兩種重金屬，容易被植物吸收，與土壤中有外源鎘進入其中并呈交換態(tài)形式有著一定關聯(lián)。

3.2 土壤中重金屬水平分布統(tǒng)計

實驗結果顯示，隨著檢測區(qū)域與鍍鋅廠的間距逐漸增大，從土壤樣品中提取的重金屬DTPA提取態(tài)濃度以及各類重金屬全量均呈現(xiàn)出明顯降低的變化趨勢。在與鍍鋅廠排污口相距不超過150 m范圍內的土壤樣品中，全銅量在100 mg/kg以上，略超國家標準要求。與排污口相距不超過250 m區(qū)域的土壤樣品中，全鋅值超過300 mg/kg，而該區(qū)域土壤樣品中的全鎘則在0.6 mg/kg以上，均比國家規(guī)定限值要略高。除了本身受到當?shù)赝寥梨k背景值相對較高這一因素的影響之外，極有可能與鍍鋅廠違規(guī)排污有關。

3.3 大米重金屬濃度與風險評價

根據(jù)國家相關規(guī)定要求，水稻糙米當中的銅含量應當嚴格控制在10 mg/kg以內，其鋅含量應當嚴格控制在50 mg/kg以內[2]。經檢測，鍍鋅廠周圍水稻作物中銅含量在2.5～6.55 mg/kg之間，而水稻作物中鋅含量則在24.1～40.2 mg/kg之間，均未超過規(guī)定限值。但在檢測中工作人員發(fā)現(xiàn)有10個樣品中出現(xiàn)水稻作物中金屬鎘含量超標的情況，檢測可知樣品中糙米的鎘含量在0.06～1.73 mg/kg之間，但根據(jù)規(guī)定要求，水稻作物中鎘含量應嚴格控制在0.2 mg/kg以內。參考相關研究資料可知，水稻作物中金屬銅的允許濃度最大值為5.1 mg/kg，鋅與鎘的允許濃度最大值各為38.0 mg/kg與0.13 mg/kg。但在調查區(qū)中，水稻作物樣品中存在金屬銅濃度超限和金屬鋅濃度超限問題的樣品數(shù)量較少，在發(fā)現(xiàn)存在金屬鎘濃度超限問題的水稻作物樣品中其全部為糙米樣品，供本地居民食用的精米樣品中則并不存在金屬鎘濃度超過國家規(guī)定標準要求的現(xiàn)象。

3.4 土壤-水稻重金屬濃度相關性分析

土壤當中重金屬的濃度、重金屬有效性對農田土壤-水稻系統(tǒng)有著一定的影響著作用，一定程度會影響籽粒重金屬積累情況。通過結合具體實驗結果，可知水稻作物中鋅和土壤中提取的鋅提取態(tài)之間具有線性關系，其相關系數(shù)為0.35，但和土壤全鋅之間則未表現(xiàn)出明顯的相關性。由此可知，水稻作物當中金屬鋅濃度會在一定程度上受到土壤中鋅有效態(tài)含量的影響。整體來看，本次實驗當中試驗區(qū)域土壤中鎘污染對水稻中重金屬鎘的濃度相關性不明顯[3]。在檢測過程中工作人員發(fā)現(xiàn)，部分檢測區(qū)的土壤樣品雖然顯示存在金屬鎘超標的情況，但在對該區(qū)域采集的水稻樣品進行檢測時，則并未發(fā)現(xiàn)其存在金屬鎘超標的情況，而在與鍍鋅廠距離較遠的區(qū)域，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)雖然該區(qū)域的土壤樣品中沒有出現(xiàn)金屬鎘超標問題，但卻在該區(qū)域的水稻作物樣品中檢測發(fā)現(xiàn)存在金屬鎘超標情況。且水稻超標的重金屬主要在糙米里。另外，工作人員也發(fā)現(xiàn)土壤當中提取得到的銅的提取態(tài)和全銅值與水稻作物中的含銅量與銅濃度值之間并不存在明顯的相關性。由此可知，土壤中重金屬鎘、鋅、銅超標對農產品水稻中相應重金屬含量有一定影響，但水稻中重金屬含量還受到其他多種因素的影響。

3.5 土壤酸堿值-大米重金屬濃度相關性

在此次實驗當中并未發(fā)現(xiàn)土壤酸堿值與水稻作物當中的銅、鋅與鎘含量之間有著明顯的相關性。根據(jù)實驗結果顯示，土壤酸堿值與水稻作物中銅含量的相關系數(shù)為-0.036，與鋅、鎘含量的相關系數(shù)各為-0.353以及-0.195。調查區(qū)農田酸堿值存在較大差異，主要是受到每一塊農田當中，農戶所使用的石灰石用量的影響，與鍍鋅廠違規(guī)排污之間并不存在明顯的直接關系，這也使得水稻作物中重金屬含量與鍍鋅廠周圍農田酸堿值之間無明顯相關性。

4 結語

因鍍鋅廠存在違規(guī)排污的行為，使得周圍農田土壤中分布一定的金屬銅、鋅與鎘。與鍍鋅廠距離越近的區(qū)域，土壤中的重金屬全量以及重金屬DTPA提取態(tài)將越高。雖然在此次實驗當中發(fā)現(xiàn)鍍鋅廠周圍農田土壤重金屬鎘超標，但與水稻重金屬鎘超標之間沒有明顯的相關性，即部分土壤超標但水稻不超標，部分土壤不超標水稻中卻出現(xiàn)金屬鎘超標，而且水稻超標的重金屬主要在糙米里，供人食用的精米中不存在金屬鎘超標問題，因此水稻中重金屬含量除受到土壤中重金屬含量影響外，還受到其他多種因素的影響。鍍鋅廠仍然需要盡快解決其違規(guī)排污問題，對排放污水進一步進行凈化處理，以有效保護周圍生態(tài)與自然環(huán)境，從根本上避免土壤與水稻作物出現(xiàn)重金屬污染問題。