山西核桃產(chǎn)地土壤中重金屬含量及污染評(píng)價(jià)

張春媛

(山西省林業(yè)和草原科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

核桃,落葉喬木，富含鈣、鐵等礦物質(zhì)及多種維生素、蛋白質(zhì)，備受人們喜愛，但農(nóng)藥的使用及其所處環(huán)境會(huì)導(dǎo)致有害重金屬積累[1-2]。山西省是核桃經(jīng)濟(jì)林大省，筆者檢測(cè)了山西省8個(gè)縣80份核桃基地土壤樣品中的鎘、鉛、銅、鉻、汞、砷6種重金屬元素含量，并進(jìn)行了土壤重金屬污染評(píng)價(jià)，以期為山西省核桃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤樣品采自山西省核桃基地，包括呂梁汾陽(yáng)市、交口縣、孝義縣、中陽(yáng)縣，晉中左權(quán)縣、和順縣、榆市縣和長(zhǎng)治黎城縣,每個(gè)基地取10個(gè)土壤樣品。采樣方法為按對(duì)角線形選5棵核桃樹，每棵樹取2鉆土樣，按照“四分之一”法混合，取土深度30 cm～40 cm。試驗(yàn)試劑包括汞(Hg)、砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)標(biāo)準(zhǔn)品，鹽酸，硝酸，氫氟酸，抗壞血酸，硼氫化鉀，硫脲，氫氧化鉀，過(guò)氧化氫，磷酸二氫銨，硝酸鈀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備包括微波消解儀、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)、原子熒光分光光度計(jì)、分析天平、恒溫干燥箱、調(diào)溫式電熱板。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料預(yù)處理

將取回的土壤，剔除殘根、石塊等雜物，自然晾干，過(guò)80目篩，保存在密封袋中待用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別吸取Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As標(biāo)準(zhǔn)品，配置標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液，在ICP和原子熒光光度計(jì)中測(cè)定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 試樣溶液的制備

稱取土壤樣品0.2 g(精確至0.000 1 g),置于消解罐中，在通風(fēng)櫥中依次加入7 mL HNO3、3 mL HCl、3 mL HF、2 mL H2O2，放置過(guò)夜,進(jìn)行預(yù)消解。將消解罐放入微波消解裝置中進(jìn)行微波消解，冷卻后，取出消解罐。置于趕酸器上蒸至近干，冷卻后用2%的硝酸溶液沖洗內(nèi)壁，定容到50 mL容量瓶中。空白對(duì)照不稱取樣品，其他步驟同上。

1.3.4 試樣溶液的測(cè)定

將樣品溶液注入ICP、原子熒光分光光度計(jì)中，在與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液相同的儀器工作參數(shù)下，測(cè)定吸光度。代入標(biāo)準(zhǔn)曲線的一元線性回歸方程中，計(jì)算樣品中鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、砷(As)的含量。

1.3.5 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[3]

根據(jù)NY/T 1054-2021《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境調(diào)查、檢測(cè)與評(píng)價(jià)規(guī)范》中的方法，進(jìn)行土壤重金屬污染評(píng)價(jià)。

土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)公式為：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi為土壤中第i種重金屬的污染指數(shù)；Ci為土壤中第i種重金屬的實(shí)測(cè)含量，mg/kg；Si為土壤中第i種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)限量值，mg/kg。

土壤重金屬綜合污染指數(shù)公式為：

式中：P綜為土壤重金屬綜合污染指數(shù)；P最大為土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)最大值；P平均為土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)平均值。

土壤重金屬綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 土壤重金屬綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

通過(guò)繪制鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、砷(As)6種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線，各重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.999以上，線性良好。

2.2 重金屬測(cè)定結(jié)果

2.2.1 土壤中Cd的測(cè)定結(jié)果

土壤中Cd的含量見表2。

土壤中鎘的標(biāo)準(zhǔn)限量為Cd≤0.4 mg/kg。由表2可知，80個(gè)樣品的Cd檢測(cè)出率為100%，Cd含量的中位值接近平均值，總體符合近正態(tài)分布。中位值>平均值，樣本Cd含量右偏，為左尾分布，說(shuō)明多數(shù)土壤樣品的Cd含量較高。

2.2.2 土壤中Pb的測(cè)定結(jié)果

土壤中Pb的含量見表3。

土壤中鉛的標(biāo)準(zhǔn)限量為Pb≤50 mg/kg。由表3可知，80個(gè)樣品的Pb檢測(cè)出率為100%，Pb含量的中位值接近平均值，總體符合近正態(tài)分布。中位值<平均值，樣本Pb含量左偏，為右尾分布，說(shuō)明多數(shù)土壤樣品的Pb含量較低。

表2 土壤中 Cd 的含量

表3 土壤中Pb的含量

2.2.3 土壤中Cu的測(cè)定結(jié)果

土壤中Cu的含量見表4。

表4 土壤中Cu的含量

土壤中銅的標(biāo)準(zhǔn)限量為Cu≤60 mg/kg。由表4可知，80個(gè)樣品的Cu檢測(cè)出率為100%。中位值<平均值，樣本Cu含量左偏，為右尾分布，說(shuō)明多數(shù)土壤樣品的Cu含量較低。

2.2.4 土壤中Cr的測(cè)定結(jié)果

土壤中Cr的含量見表5。

表5 土壤中 Cr 的含量

土壤中鉻的標(biāo)準(zhǔn)限量為Cr≤120 mg/kg。由表5可知，80個(gè)樣品的Cr檢測(cè)出率為100%。中位值<平均值，樣本Cr含量左偏，為右尾分布，說(shuō)明多數(shù)土壤樣品的Cr含量較低。

2.2.5 土壤中Hg的測(cè)定結(jié)果

土壤中Hg的含量見表6。

表6 土壤中Hg的含量

土壤中汞的標(biāo)準(zhǔn)限量為 Hg≤60 mg/kg。由表6可知，80個(gè)樣品的Hg檢測(cè)出率為100%。中位值<平均值，樣本Hg含量左偏，為右尾分布，說(shuō)明多數(shù)土壤樣品的Hg含量較低。

2.2.6 土壤中As的測(cè)定結(jié)果

土壤中As的含量見表7。

表7 土壤中As的含量

土壤中砷的標(biāo)準(zhǔn)限量為 As≤20 mg/kg。由表7可知，80個(gè)樣品的As檢測(cè)出率為100%。中位值>平均值，樣本As含量右偏，為左尾分布，說(shuō)明多數(shù)核桃樣品的As含量較高。

2.3 核桃產(chǎn)地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

各核桃產(chǎn)地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。

表8 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

從表8可以看出，各核桃產(chǎn)地土壤中重金屬單因子污染指數(shù)均<1，為未污染。但孝義縣的綜合污染指數(shù)為0.73，達(dá)到了警戒水平，等級(jí)為尚清潔，這主要是因?yàn)樵摦a(chǎn)地土壤的Cd含量較高，存在潛在污染風(fēng)險(xiǎn)[4]。其他核桃產(chǎn)地的綜合污染指數(shù)等級(jí)均為清潔。

3 結(jié)論與討論

山西各核桃基地土壤中Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As 6種重金屬元素含量差異較大。其中，Cd的最高含量為最低含量的20.7倍，最高值出現(xiàn)在孝義縣；Pb的最高含量為最低含量的5.4倍，最高值出現(xiàn)在左權(quán)縣；Cu的最高含量為最低含量的11.2倍，最高值出現(xiàn)在交口縣；Cr的最高含量為最低含量的9.9倍，最高值出現(xiàn)在孝義縣；Hg的最高含量為最低含量的27.9倍，最高值出現(xiàn)在中陽(yáng)縣；As的最高含量為最低含量的15.1倍，最高值出現(xiàn)在孝義縣。依據(jù)NY/T 1054-2021《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)規(guī)范》進(jìn)行土壤重金屬污染評(píng)價(jià)，山西各核桃基地土壤總體處于安全水平，孝義縣的綜合污染指數(shù)為0.73，達(dá)到了警戒水平，Cd含量存在潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)。