廣西典型巖溶區(qū)重金屬高背景區(qū)農(nóng)田土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

趙辛金 吳天生 鐘曉宇 岳國(guó)輝 盧炳科 陳彪 李杰

摘要：系統(tǒng)采集廣西典型巖溶區(qū)大新縣農(nóng)作物及其配套根系土壤樣品232份，分析測(cè)定土壤和農(nóng)作物中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn含量，通過污染指數(shù)法、富集因子法、空間分析以及土壤農(nóng)作物協(xié)同評(píng)價(jià)的方法，綜合評(píng)估了地質(zhì)高背景區(qū)農(nóng)田土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，農(nóng)田土壤中Cd和As含量點(diǎn)位超標(biāo)問題突出，且土壤和農(nóng)作物中重金屬空間分布不一致;91%的點(diǎn)位根系土壤中重金屬含量超標(biāo)，41%的點(diǎn)位為中度或重度超標(biāo);As、Cr和Ni含量超標(biāo)由地質(zhì)高背景導(dǎo)致，Hg含量超標(biāo)由人為活動(dòng)造成，Cd含量超標(biāo)受到人為活動(dòng)和地質(zhì)成因雙重控制。根系土壤和農(nóng)作物協(xié)同評(píng)價(jià)將農(nóng)田土壤綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為無風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn)6個(gè)等級(jí)，70.3%的點(diǎn)位屬于潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)存在1.3%極高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位，主要是由Cd引起。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)高背景;農(nóng)田土壤;重金屬;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X825文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）22-0252-09

作者簡(jiǎn)介：趙辛金（1968—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)及地球化學(xué)勘查相關(guān)研究。E-mail：xjzhaogx@163.com

通信作者：李杰，博士，高級(jí)工程師，主要從事生態(tài)地球化學(xué)和土壤污染修復(fù)相關(guān)研究。E-mail：lj@cug.edu.cn。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致農(nóng)田土壤中鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鎘（Cd）等重金屬含量逐年增加，特別是在采礦冶煉和工業(yè)區(qū)土壤中Cd和汞（Hg）含量增加尤為明顯[1]，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染逐漸受到廣泛關(guān)注[2]。2014年4月公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)（2005―2013年）》顯示，全國(guó)土壤重金屬總的超標(biāo)率為16.1%，鎘、汞、砷（As）、銅、鉛、鉻（Cr）、鋅、鎳等8種無機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%，19.4%的農(nóng)田土壤點(diǎn)位超標(biāo)[3]。土壤中重金屬主要來源于地質(zhì)背景和人為活動(dòng)。重金屬地質(zhì)高背景大體分為3種類型：成土母質(zhì)原地風(fēng)化、上游高背景土壤沖刷形成的沖積平原以及典型礦床周邊的土壤（例如鉛鋅礦）[4]，研究區(qū)廣泛發(fā)育泥盆系、石炭系碳酸鹽巖，由于鎘與鈣的離子半徑極為相近，在石灰?guī)r形成過程中鎘、鈣可以發(fā)生同晶替代作用，因此碳酸鹽巖區(qū)土壤鎘背景值較高。人為活動(dòng)如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市生活帶來的污染，包括污水灌溉、大氣沉降、工礦企業(yè)廢水排放、垃圾焚燒等[5-11]。

目前研究大多集中在人為活動(dòng)造成的重金屬污染，而對(duì)地質(zhì)背景造成的農(nóng)作物超標(biāo)情況研究較少[12]，已有的報(bào)道主要研究重金屬富集特征及生物有效性的影響因素[13-14]、高背景礦區(qū)農(nóng)田土壤污染評(píng)價(jià)[15]、農(nóng)作物含量及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[16]等，對(duì)結(jié)合土壤污染等級(jí)協(xié)同農(nóng)作物的生態(tài)效應(yīng)的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究較少。

本研究以從廣西大新縣采集的232組根系土壤和農(nóng)作物為研究對(duì)象，在對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用污染指數(shù)法、富集因子、空間分析，對(duì)大新縣根系土壤和農(nóng)作物重金屬空間分布特征、超標(biāo)原因進(jìn)行分析，提出土壤協(xié)同農(nóng)作物評(píng)價(jià)方法的劃分等級(jí)，旨在為地質(zhì)高背景區(qū)農(nóng)田土壤重金屬防控和修復(fù)提供技術(shù)支撐，為大新縣農(nóng)用地的安全利用提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。[LM]

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西西南部邊境，位于22°29′～23°05′N，106°39′～107°29′E，[JP+1]地處南亞熱帶南沿，具有明顯的南亞熱帶季風(fēng)氣候特點(diǎn)。地勢(shì)北高南略低，呈東西長(zhǎng)南北窄，形似蹲獅（東頭西尾，北背南腳）地貌呈西北和東北角向南伸展?fàn)睢３雎兜貙佑泻湎?、泥盆系、[JP+2]石炭系、二疊系和第四系，主要以泥盆系為主;土壤類型主要為棕色石灰土，廣泛分布于石灰?guī)r山的下坡方，酸堿度呈中性;其次為磚紅壤性紅壤，該類型土壤層次分化明顯，富含鐵鋁，表層色較淡紅，主要分布于西大明山地區(qū)。

1.2樣品采集與分析

2018年7—12月于農(nóng)作物收獲季節(jié)采集早稻及其根系土壤35組、晚稻及其根系土壤67組、香蕉及其根系土壤32組、龍眼及其根系土壤30組、柑橘及其根系土壤25組、玉米及其根系土壤43組，累計(jì)各類農(nóng)作物及其根系土壤232組（圖1）。樣品的采集按照DZ/T0295—2016《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》執(zhí)行[17]。在采樣點(diǎn)地塊內(nèi)視不同情況采用棋盤法、梅花點(diǎn)法、對(duì)角線法、蛇形法等進(jìn)行多點(diǎn)取樣，選取3個(gè)以上采樣小區(qū)，每個(gè)小區(qū)水稻采集10～20株，玉米1～2株、果樹5～10棵混合成1份樣品，水稻和玉米采樣質(zhì)量大于500g，水果類采樣鮮質(zhì)量大于1000g;在采集農(nóng)作物時(shí)采集對(duì)應(yīng)根系土壤，等量混合成1份土壤樣品，土壤樣品質(zhì)量大于1000g。水稻和玉米脫穗脫粒、新鮮水果采集后立即裝入聚乙烯密封袋送回實(shí)驗(yàn)室分析;土壤樣品室內(nèi)陰干，全部過10目篩，送回實(shí)驗(yàn)室分析。

樣品分析測(cè)試由廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心完成。土壤全量元素Pb、Cd、Ni含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）（酸溶）測(cè)定;Cu、Zn含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定;Fe2O3、Cr含量采用X射線熒光光譜法（XRF）測(cè)定;As、Hg含量采用原子熒光光譜法（AFS）測(cè)定;pH值采用玻璃電極法（ISE）測(cè)定。農(nóng)作物中元素分析參照DZ/T0253.1—2014～DZ/T0253.4—2014《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)動(dòng)植物樣品分析方法》，As、Cd、Cr、Pb含量采用等離子體質(zhì)譜法測(cè)定;Hg含量采用原子熒光法測(cè)定。樣品分析測(cè)試方法及質(zhì)量控制嚴(yán)格按照DZ/T0258—2014《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（1∶250000）》[18]和DD2005-03《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求（試行）》[19]執(zhí)行。土壤樣品采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度控制，每批樣品（50個(gè)）中密碼插入4個(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（土壤）控制精密度，每500件插入12件國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（土壤）控制準(zhǔn)確度，合格率均為100%。農(nóng)作物樣品插入國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)4件與樣品一起測(cè)定，每件樣品進(jìn)行100%的重復(fù)分析，抽取5%的樣品進(jìn)行外檢，各類分析相對(duì)誤差（RE）≤30%，合格率為100%。

1.3研究方法

1.3.1土壤污染指數(shù)采用土壤單因子指數(shù)判斷土壤中單一污染物的污染程度，計(jì)算公式如下：

1.3.3農(nóng)作物點(diǎn)位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)食用農(nóng)產(chǎn)品中污染含量對(duì)照GB2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》，判定其中污染物含量的超標(biāo)程度。

式中：Ei表示農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素i的單因子超標(biāo)指數(shù);Ci農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素i的含量測(cè)定值，mg/kg;Li農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素i的食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值。根據(jù)Ei的大小把農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)程度分為3級(jí)[23]：若Ei≤1.0為Ⅰ級(jí)（未超標(biāo)），1.0

1.3.4農(nóng)田土壤綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

為進(jìn)一步精準(zhǔn)評(píng)價(jià)土壤中重金屬的污染程度，本研究采用土壤與農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)協(xié)同評(píng)價(jià)的方法對(duì)研究區(qū)農(nóng)田土壤風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用土壤單因子和農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合點(diǎn)位土壤、農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)劃分等級(jí)，將研究區(qū)土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)劃分為6個(gè)等級(jí)（表2）。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

本研究采用ArcGIS10.7和Origin2020進(jìn)行克里金插值、空間分析，運(yùn)用SPSS26.0和Excel2019進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)處理。

2結(jié)果與分析

2.1土壤和農(nóng)作物中重金屬元素空間分布特征

如表3所示，依據(jù)GB15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》中規(guī)定的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，研究區(qū)根系土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量的點(diǎn)位超標(biāo)率分別為46.55%、81.03%、33.62%、5.17%、2.59%、28.02%、8.19%、38.36%，說明根系土中存在Cd和As污染風(fēng)險(xiǎn)。與大新縣背景值相比，As、Ni、Cr和Cu的平均值低于大新縣土壤背景值，Pb和Hg的平均值略高于大新縣背景值，Cd和Zn的平均值明顯高于大新縣背景值，說明大新縣農(nóng)田土壤中存在一定程度的Cd和Zn累積。

依據(jù)GB2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》，3%的早稻Cd含量超標(biāo)，12%的晚稻Cd含量超標(biāo)，5%的晚稻Hg含量超標(biāo)，10%的龍眼Cd含量超標(biāo)，說明大新縣稻米存在Cd和Hg污染的風(fēng)險(xiǎn)。為進(jìn)一步探討根系土和農(nóng)作物中重金屬的空間分布特征，應(yīng)用克里金插值方法制作了根系土壤和農(nóng)作物中重金屬含量的空間分布圖。由圖2可以看出，根系土壤中Cd含量超標(biāo)嚴(yán)重，主要分布在研究區(qū)碳酸鹽巖區(qū)和長(zhǎng)屯鉛鋅礦，對(duì)應(yīng)的農(nóng)作物中早稻和晚稻有不同程度的Cd含量超標(biāo)，水稻Cd含量超標(biāo)主要集中在長(zhǎng)屯鉛鋅礦污水灌溉范圍內(nèi)，而龍眼Cd含量超標(biāo)分布在大新縣西側(cè)和恩城鄉(xiāng)，對(duì)應(yīng)的根系土壤中的含量并未超標(biāo)，說明根系土壤中Cd含量超標(biāo)主要是礦業(yè)活動(dòng)和地質(zhì)高背景雙重因素影響，同時(shí)根系土壤中Cd元素含量空間分布與農(nóng)作物空間分布局部區(qū)域存在空間分布不一致。根系土壤Hg含量超標(biāo)少，但農(nóng)作物中Hg含量出現(xiàn)超標(biāo)，Hg含量超標(biāo)的晚稻主要散布在研究區(qū)西南部寶圩鄉(xiāng)和西北部雷平鎮(zhèn)，而對(duì)應(yīng)的根系土壤中Hg含量超標(biāo)區(qū)域主要分布在研究區(qū)中部大新縣桃城鎮(zhèn)及恩城鄉(xiāng)，說明根系土壤中Hg主要來源于城市人為排放[24-25]。研究區(qū)約有50%面積的根系土壤存在As含量超標(biāo)，而農(nóng)作物并未出現(xiàn)超標(biāo)（總As含量超過GB2762—2017標(biāo)準(zhǔn)中無機(jī)As含量限量值，但試驗(yàn)區(qū)無機(jī)As含量并未出現(xiàn)超標(biāo)），大新縣西部和雷平鎮(zhèn)北側(cè)根系土壤中的含量最高而對(duì)應(yīng)農(nóng)作物中的含量卻最低，這主要受到土壤pH值影響，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明早稻（r=-0.493，P<0.01）、晚稻（r=-0.506，P<0.01）、玉米（r=-0.365，P<0.05）中的重金屬含量與土壤pH值顯著負(fù)相關(guān)，而柑橘、龍眼和香蕉中的重金屬含量與土壤pH值無顯著性相關(guān)。農(nóng)作物中As低含量區(qū)pH值為4.17～4.77，主要以酸性土壤為主，研究表明pH值降低導(dǎo)致土壤中As有效態(tài)含量降低[26]。上述結(jié)果表明，重金屬在農(nóng)作物和根系土壤中的空間分布并不完全對(duì)應(yīng)，充分說明土壤中重金屬元素總量并不是衡量元素從土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中遷移能力的有效指標(biāo)，某種程度上依賴土壤中重金屬的存在形態(tài)。

2.2根系土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1根系土壤點(diǎn)位重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)如表4所示，單因子污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，根系土壤中重金屬元素均有不同程度的點(diǎn)位超標(biāo)，As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的單因子污染指數(shù)平均值分別為1.04、6.44、0.91、0.44、0.37、0.72、0.52、1.69，變化范圍分別為0.07～6.60、0.16～230.00、0.16～3.43、0.07～2.62、0.04～4.46、0.08～2.93、0.11～2.46、0.16～51.41，超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)量由高至低依次為Cd、As、Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、Hg。出現(xiàn)重度超標(biāo)的元素為Cd、Zn、As，對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重超標(biāo)樣品數(shù)分別為45、8、1。綜合污染指數(shù)顯示，清潔、輕微污染、輕度污染、中度污染、重度污染等級(jí)對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)數(shù)分別為22、71、43、50、46個(gè)，約91%的點(diǎn)位發(fā)生了重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。

2.2.2根系土壤重金屬含量超標(biāo)成因分析以調(diào)查獲取的研究區(qū)背景值作為參比，計(jì)算各重金屬元素富集因子。統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表4）顯示，根系土壤中重金屬元素均有不同程度的點(diǎn)位污染，As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的富集因子平均值分別為0.94、4.81、1.02、1.17、1.49、1.09、1.47、2.67，變化范圍分別為0.15～2.82、0.07～159.67、0.26～2.67、0.45～7.15、0.34～17.81、0.28～6.3、0.41～15.61、0.42～101.66，污染點(diǎn)位數(shù)量由高至低依次為Cd、Zn、Hg、Pb、Cu、Ni、Cr、As。對(duì)比單因子污染指數(shù)和富集因子評(píng)價(jià)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，As含量有47%的點(diǎn)位超標(biāo)，但僅有1份樣品發(fā)生富集，說明研究區(qū)農(nóng)田土壤As含量超標(biāo)主要由地質(zhì)背景引起;2.59%的點(diǎn)位Hg含量超標(biāo)，但12.5%的點(diǎn)位在農(nóng)田土壤中富集，說明研究區(qū)農(nóng)田土壤中Hg受到人為污染。因此，研究區(qū)農(nóng)田土壤中Cr、Ni、As含量點(diǎn)位超標(biāo)主要受地質(zhì)背景控制，Hg在表層土壤出現(xiàn)一定程度的累積，Hg元素累積效應(yīng)相對(duì)顯著，點(diǎn)位超標(biāo)主要受城市人為活動(dòng)影響，Cd、Zn、Pb和Cu主要受地質(zhì)背景和礦業(yè)活動(dòng)雙重因素控制。

富集因子采用研究區(qū)背景值對(duì)表層土壤進(jìn)行歸一化，常用來識(shí)別地質(zhì)成因和人為污染。采用單因子污染指數(shù)和富集因子相結(jié)合的方式，進(jìn)行農(nóng)田土壤重金屬超標(biāo)成因分析。劃分以下4種類別：當(dāng)Pi≤1，EFi<2時(shí)，表明土壤未受人為污染且重金屬含量未超標(biāo);當(dāng)Pi>1，EFi<2時(shí)，表明土壤地質(zhì)成因?qū)е轮亟饘俸砍瑯?biāo);當(dāng)Pi≤1，EFi≥2時(shí)，表明土壤受到人為污染且重金屬含量未超標(biāo);當(dāng)Pi>1，EFi≥2時(shí)，表明土壤受到人為污染且重金屬含量超標(biāo)。進(jìn)一步分析各類土壤超標(biāo)成因空間分布特征，制作4種組合特征的空間分布圖，見圖3。

Cd元素在研究區(qū)污染突出，Cd含量有188個(gè)點(diǎn)位超標(biāo)，其中86個(gè)點(diǎn)位由于地質(zhì)高背景造成超標(biāo)，102個(gè)點(diǎn)位由于人為活動(dòng)造成超標(biāo)。As含量存在108個(gè)點(diǎn)位超標(biāo)，其中107個(gè)點(diǎn)位由于地質(zhì)成因造成超標(biāo)。Cu、Hg含量超標(biāo)點(diǎn)位較少，分別有15、39個(gè)點(diǎn)位受到人為活動(dòng)影響。根系土壤中重金屬超標(biāo)元素成因大體可以分為3類：（1）地質(zhì)高背景導(dǎo)致超標(biāo)。As、Cr、Ni含量超標(biāo)點(diǎn)位分別為108、78、65個(gè)，該類元素主要散布于研究區(qū)，主要受碳酸鹽巖控制。（2）人為活動(dòng)（礦業(yè)開發(fā)、城市燃煤）。Hg元素有6個(gè)點(diǎn)位超標(biāo)，均屬于人為活動(dòng)造成?？臻g分布上均集中在縣城和大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊，土壤中Hg含量超標(biāo)主要來源于城市人為排放[24-25]。恩城鄉(xiāng)西南側(cè)出現(xiàn)1處Hg含量超標(biāo)，這與該點(diǎn)存在1處已探明的汞礦開發(fā)有關(guān)。（3）地質(zhì)成因和人為活動(dòng)雙重影響。Cd、Cu、Pb、Zn含量超標(biāo)點(diǎn)位分別為188、12、19、89個(gè)，對(duì)應(yīng)的屬于地質(zhì)成因造成超標(biāo)的點(diǎn)位占總超標(biāo)點(diǎn)位的比例分別為46%、67%、53%、66%。從空間分布上看，Cd、Zn、Pb在長(zhǎng)屯鉛鋅礦的超標(biāo)點(diǎn)位尤為集中和明顯，說明長(zhǎng)屯鉛鋅礦在歷史開發(fā)過程中，已對(duì)周邊農(nóng)田土壤造成影響;地質(zhì)成因主要受泥盆系碳酸鹽巖控制。

2.3農(nóng)作物重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

統(tǒng)計(jì)計(jì)算研究區(qū)香蕉、龍眼、早稻、晚稻、柑橘、玉米等6種農(nóng)作物中重金屬超標(biāo)指數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示龍眼中Cd含量超標(biāo)，水稻中Cd、Hg含量超標(biāo)。由表5可以看出，3份龍眼中Cd含量輕度超標(biāo)，點(diǎn)位率為10%;1份早稻中Cd含量重度超標(biāo)，點(diǎn)位率為29%;4份晚稻中Cd含量輕度超標(biāo)，4份重度超標(biāo)，3份Hg含量輕度超標(biāo)，晚稻綜合指數(shù)輕度超標(biāo)7份，點(diǎn)位率為10%，重度超標(biāo)4份，點(diǎn)位率為6%。

圖4為農(nóng)作物中Cd和Hg超標(biāo)指數(shù)空間分布圖。農(nóng)作物中Cd含量重度超標(biāo)主要分布在長(zhǎng)屯鉛鋅周邊，說明礦業(yè)歷史開發(fā)已經(jīng)對(duì)周邊農(nóng)田土壤中的農(nóng)作物產(chǎn)生明顯的生態(tài)效應(yīng);Cd中度污染的點(diǎn)位主要分布在大新縣城周邊和恩城鄉(xiāng)南部，對(duì)照?qǐng)D2中根系土壤中Cd的空間分布，可以發(fā)現(xiàn)位于大新縣農(nóng)作物中Cd中度污染點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的根系土壤主要為地質(zhì)高背景超標(biāo)，說明地質(zhì)高背景導(dǎo)致的土壤重金屬超標(biāo)在某種程度上也會(huì)造成農(nóng)作物超標(biāo)，應(yīng)通過農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，以減少對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)的影響。另一個(gè)農(nóng)作物中Cd含量超標(biāo)的位于恩城鄉(xiāng)南部，對(duì)應(yīng)的根系土壤主要為地質(zhì)高背景和人為活動(dòng)造成土壤超標(biāo)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)研究區(qū)化肥中Cd含量最大值為4.037mg/kg，相關(guān)研究也表明化肥是田間土壤Cd的重要來源之一，因此該點(diǎn)位Cd含量超標(biāo)受到地質(zhì)背景和人為活動(dòng)雙重影響。研究區(qū)3份農(nóng)作物中Hg含量（水果類作物無標(biāo)準(zhǔn)）中度超標(biāo)，分別位于下雷鎮(zhèn)、堪圩鄉(xiāng)和雷平鎮(zhèn)南部，堪圩鄉(xiāng)根系土壤出現(xiàn)人為活動(dòng)導(dǎo)致的Hg含量超標(biāo)，而其他2處點(diǎn)位土壤中并未超標(biāo)，研究區(qū)大氣干濕沉降Hg年沉降通量在下雷鎮(zhèn)為高值區(qū)[>0.011mg/（m2·年）]，采集的化肥中Hg含量最大值為0.682mg/kg，說明農(nóng)產(chǎn)品中的Hg來源于土壤、大氣降塵和化肥[27]，進(jìn)一步說明土壤總量不是判斷農(nóng)作物是否超標(biāo)的可靠指標(biāo)，進(jìn)一步印證了前述分析結(jié)果。

2.4農(nóng)田綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

表6為研究區(qū)根系土壤和農(nóng)作物中協(xié)同評(píng)價(jià)結(jié)果。Pb和Cr土壤風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)主要以無風(fēng)險(xiǎn)為主，潛在風(fēng)險(xiǎn)的比例分別為8.2%、14.5%，未發(fā)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)-極高風(fēng)險(xiǎn)土壤樣品。As和Hg點(diǎn)位風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)介于無風(fēng)險(xiǎn)-低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，As分別有39.3%、13.8%的點(diǎn)位屬于潛在風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，93.8%的點(diǎn)位Hg處于無風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。Cd以潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位為主，75.9%的點(diǎn)位屬于潛在風(fēng)險(xiǎn)，1.3%的點(diǎn)位為低風(fēng)險(xiǎn)，1.7%的點(diǎn)位屬于中等風(fēng)險(xiǎn)，0.9%點(diǎn)位屬于高風(fēng)險(xiǎn)，1.3%的點(diǎn)位屬于極高風(fēng)險(xiǎn)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，研究區(qū)70.3%的點(diǎn)位屬于潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)存在1.3%極高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位，主要是由Cd污染引起。

由圖5可以看出，高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)位主要集中分布在長(zhǎng)屯鄉(xiāng)鉛鋅礦區(qū)，低風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)位主要分布在大新縣、雷平鎮(zhèn)。具有風(fēng)險(xiǎn)的土壤點(diǎn)位與農(nóng)作物超標(biāo)點(diǎn)位一致。從劃分結(jié)果來看，評(píng)價(jià)過程綜合考慮了土壤和農(nóng)作物的數(shù)據(jù)結(jié)果，能夠有效識(shí)別大新縣農(nóng)田土壤的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，表明本研究土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)方法與實(shí)際相符，具有一定的可操作性，是對(duì)地質(zhì)高背景區(qū)土壤生態(tài)評(píng)價(jià)方法的探討和有效補(bǔ)充。

3結(jié)論

（1）大新縣根系土壤中8種重金屬含量均有點(diǎn)位超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中Cd含量和As含量點(diǎn)位超標(biāo)率分別81.03%、46.55%，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題突出。

（2）采集的6類232份農(nóng)作物樣品中，僅存在水稻中Cd含量和Hg含量超標(biāo)，龍眼中Cd含量超標(biāo)。水稻中Cd含量超標(biāo)主要集中在長(zhǎng)屯鉛鋅礦，該區(qū)域農(nóng)田食品安全應(yīng)予以重視。研究區(qū)出現(xiàn)水稻中Hg含量超標(biāo)，一處與當(dāng)?shù)毓V開發(fā)有關(guān)，其余主要受縣城人為排放影響。水稻中無機(jī)砷含量雖然沒有超過國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)但籽實(shí)中總As含量較高，研究區(qū)堿性土壤提高了土壤中As的活性，建議加強(qiáng)堿性土壤區(qū)域As污染源控制。

（3）根系土壤綜合污染指數(shù)顯示91%的點(diǎn)位存在重金屬含量超標(biāo);As、Cr和Ni含量超標(biāo)主要由石炭碳酸鹽巖風(fēng)化成壤作用造成;Hg含量超標(biāo)與汞礦和城市人為活動(dòng)有關(guān);Cd、Cu、Pb、Zn含量受到長(zhǎng)屯鉛鋅礦歷史礦業(yè)活動(dòng)和石炭碳酸鹽巖成土母質(zhì)雙重控制。地質(zhì)高背景和人為活動(dòng)造成了研究區(qū)農(nóng)作物中Cd和Hg含量的超標(biāo)，一方面為地質(zhì)高背景區(qū)污染防控提供了數(shù)據(jù)支撐，另一方面說明土壤中重金屬含量不是衡量農(nóng)作物中重金屬含量超標(biāo)的唯一指標(biāo)，為建立適應(yīng)當(dāng)?shù)貙?shí)際的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染防控政策提供技術(shù)支撐。

（4）本研究采用土壤和農(nóng)作物重金屬風(fēng)險(xiǎn)協(xié)同評(píng)價(jià)的方法對(duì)研究區(qū)農(nóng)田土壤進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，該方法可以有效識(shí)別大新縣農(nóng)田土壤的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，是對(duì)現(xiàn)行地質(zhì)高背景區(qū)土壤生態(tài)評(píng)價(jià)方法的探討和有效補(bǔ)充。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，84.1%以上的點(diǎn)位存在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，主要由Cd元素引起，53.1%的點(diǎn)位Cd污染處于潛在風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)水平，是本研究區(qū)重點(diǎn)監(jiān)控的重金屬元素。

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