2014—2020年某研究區(qū)農(nóng)用旱耕地土壤重金屬檢測分析

摘 要：為了解農(nóng)用旱耕地土壤現(xiàn)狀和污染水平，2014—2020年在研究區(qū)分層采集農(nóng)用旱耕地土壤140份，測定其鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）的含量。檢測結(jié)果表明：在檢測樣本中，小于風(fēng)險(xiǎn)篩選值的占30.0%，介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和風(fēng)險(xiǎn)控制值之間的占61.4%，大于風(fēng)險(xiǎn)控制值的占8.6%；Cd污染最重，Pb污染最輕；在檢測樣本中，清潔級別占22.9%，尚清潔級別占15.7%，輕度污染級別占37.1%，中度污染級別占11.4%，重污染級別占12.9%。

關(guān)鍵詞：重金屬；耕地；鉛；鎘；鉻；污染

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2023）10-155-3

0 引言

重金屬元素會通過食物鏈等途徑進(jìn)入人體，影響人類的身體健康，造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害［1］。柳小蘭等［2］研究了茶園土壤重金屬污染特征，張曉娟等［3］研究了夜郎湖沙灣河口消落帶土壤鉛污染情況，王興富等［4］評價了喀斯特山地廢棄礦區(qū)土壤重金屬污染情況。以上研究主要針對茶園、湖邊、礦區(qū)等區(qū)域，而針對農(nóng)用旱耕地的研究未見報(bào)道。2014—2020年，筆者檢測了某研究區(qū)農(nóng)用旱耕地土壤重金屬含量和污染水平，以期為土壤管理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2014—2020年每年在研究區(qū)東西南北中5個方向各選一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（不含城關(guān)鎮(zhèn)），在每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)東西南北4個方向各選一個村，在每個村采集1份農(nóng)用旱耕地土壤樣品（每年采集地點(diǎn)不重復(fù)）。用竹鏟采集5～20 cm表層土壤，在1 m2內(nèi)按照5點(diǎn)采樣法采集土壤混合成一個樣品，剔除樣品中的植物根系、石塊、蟲體等雜物。

1.2 樣品制備

將采集的土壤樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，再倒入潔凈、干燥、鍍有白瓷的金屬盤內(nèi)，自然風(fēng)干或置于60 ℃電熱干燥箱內(nèi)干燥2 d。整個過程應(yīng)避免對土壤樣品造成金屬污染。將土樣用四分法縮分，取兩份，分別用于檢測和復(fù)測備份。用木質(zhì)工具將待測土塊壓碎，揀去砂礫、植物根系等異物，研磨后過孔徑2.00 mm（用于pH值測定）、0.15 mm（用于重金屬含量測定）尼龍篩。將過孔徑0.15 mm尼龍篩所得的土壤樣品混合均勻，分2份裝入自封袋，每份土樣約20 g，一份用于測定，一份保存以備復(fù)測。

1.3 試劑與儀器

試驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)樣品均購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；所用硝酸、鹽酸均為優(yōu)級純；研究用水為純水。

研究所用儀器有WFX-210型石墨爐-火焰一體原子吸收分光光度計(jì)［北京北分瑞利分析儀器（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，北京市］、ICE3500型石墨爐-火焰一體原子吸收分光光度計(jì)（賽默飛世爾科技公司，美國）、NEX10N2000型ICP-MS（PE公司，秘魯）、EH45C型石墨電熱板（萊伯泰科有限公司，北京市）、EH35A型電熱板（萊伯泰科有限公司，北京市）、S30型全自動消解儀（萊伯泰科有限公司，北京市）、MARS6 CLASSIC型微波消解儀（培安公司，美國）。

1.4 檢測方法

應(yīng)用石墨爐原子吸收分光光度法［5］、ICP-MS法［6］分析檢測樣本中鉛（Pb）和鎘（Cd）的含量，應(yīng)用火焰原子吸收分光光度法［6-7］、ICP-MS法分析檢測樣本中鉻（Cr）的含量，應(yīng)用重量法［8］分析檢測樣本水分，應(yīng)用電位法分析檢測樣本pH值。

1.5 質(zhì)量控制

采用平行雙樣試驗(yàn)、加標(biāo)回收試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)樣品測定等措施進(jìn)行質(zhì)量控制。

1.6 重金屬污染評價方法

1.6.1 單項(xiàng)污染指數(shù)法。根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T 0295—2016），采用單因子方法評價土壤重金屬污染程度。計(jì)算公式為

式（1）中：[Ci]為土壤中污染物指標(biāo)[i]的實(shí)測含量，[Si]為土壤中污染物指標(biāo)[i]在《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）》（GB 15618—2018）中給出的農(nóng)用地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值（見表1）。

單項(xiàng)污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)分為五級：Ⅰ級為[Pi]≤1，清潔；Ⅱ級為1lt;[Pi]≤2，輕微污染；Ⅲ級為2lt;[Pi]≤3，輕度污染；Ⅳ級為3lt;[Pi]≤5，中度污染；Ⅴ級為[Pi][gt;]５，重污染。

1.6.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（[PN]）反映了污染物對土壤環(huán)境的影響。內(nèi)梅羅污染指數(shù)計(jì)算公式為

內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)分為五級：Ⅰ級為[PN]≤0.7，清潔（安全）；Ⅱ級為0.7lt;[PN]≤1.0，尚清潔（警戒線）；Ⅲ級為1.0lt;[PN]≤2.0，輕度污染；Ⅳ級為 2.0lt;[PN]≤3.0，中度污染；Ⅴ級為[PN]gt;3.0，重污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬檢測情況

由表1可知，140份土壤樣品中，pH≤5.0的樣品有28份（20%），5.0lt;pH≤6.5的樣品有22份（15.7%），6.5lt;pH≤7.5的樣品有39份（27.9%） ，pHgt;7.5的樣品有51份（36.4%）。各土壤樣品中Pb的含量為0.05～102.30 mg/kg，Cd的含量為0.03～10.45 mg/kg，Cr的含量為1.40～487.90 mg/kg。

2.2 土壤中重金屬超標(biāo)情況

由表2可知，在140份土壤樣品中，結(jié)果小于風(fēng)險(xiǎn)選篩選值的有42份（30.0%），結(jié)果介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管控值之間的有86份（61.4%），結(jié)果大于風(fēng)險(xiǎn)控制值的有12份（8.6%）。

2.3 土壤中重金屬污染評價

2.3.1 單項(xiàng)污染指數(shù)評價。由表3可知，在140份土壤樣品中，Cd的單項(xiàng)污染指數(shù)情況：清潔的46份（32.9%），輕微污染的50份（35.7%），輕度污染的18份（12.9%），中度污染的10份（7.1%），重度污染的16份（11.4%）。在140份土壤樣品中，Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)情況：清潔的116份（82.9%），輕微污染的23份（16.4%），輕度污染的1份（0.7%）。在140份土壤樣品中，Pb的單項(xiàng)污染指數(shù)情況：清潔的139份（99.3%），輕微污染的1份（0.7%）。

2.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價。由表4可知，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)范圍為0.09～25.80。140份土壤樣品中，清潔的32份（22.9%），尚清潔的22份（15.7%），輕度污染的52份（37.1%），中度污染的16份（11.4%），重度污染的18份（12.9%）。

3 結(jié)論與討論

檢測結(jié)果表明，在140份檢測樣本中，小于風(fēng)險(xiǎn)篩選值的占30.0%，介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和風(fēng)險(xiǎn)控制值之間的占61.4%，大于風(fēng)險(xiǎn)控制值的占8.6%；清潔級別占22.9%，尚清潔級別占15.7%，輕度污染級別占37.1%，中度污染級別占11.4%，重污染級別占12.9%。研究區(qū)的土壤存在重金屬超標(biāo)現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在Cd超標(biāo)，超標(biāo)最高的達(dá)風(fēng)險(xiǎn)篩選值的34.5倍，達(dá)風(fēng)險(xiǎn)控制值的3.45倍。研究區(qū)土壤主要為中性土壤和堿性土壤，Cd在此條件下易生成水難溶物殘留在土壤中。因此，Cd超標(biāo)嚴(yán)重的多為中堿性土壤，與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相吻合。當(dāng)條件改變時，Cd會溶解在土壤中被農(nóng)作物吸收，然后經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，從而對人身體產(chǎn)生傷害。因此，當(dāng)?shù)貞?yīng)治理土壤污染，尤其是加強(qiáng)土壤Cd污染治理。

為確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，有關(guān)部門要從以下4方面入手：一是對污染指標(biāo)介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值和風(fēng)險(xiǎn)控制值之間，可能存在使食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等污染風(fēng)險(xiǎn)的農(nóng)用旱耕地，原則上采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等安全利用措施；二是對污染指標(biāo)高于風(fēng)險(xiǎn)控制值，存在使食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等污染風(fēng)險(xiǎn)高的農(nóng)用旱耕地，原則上采取禁止種植食用農(nóng)產(chǎn)品、退耕還林等嚴(yán)格管控措施；三是制訂土壤污染治理方案，改善農(nóng)作物生長和土壤生態(tài)環(huán)境；四是加強(qiáng)土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)協(xié)同監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)：

［1］張杰，閆曉君.重金屬污染場地土壤環(huán)境調(diào)查與評價實(shí)例分析［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2021（增刊2）：265-268.

［2］柳小蘭，魏福曉，王道平，等.土壤調(diào)理粉劑處理下茶園土壤重金屬污染特征及潛在風(fēng)險(xiǎn)評價［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2021（32）：108-115.

［3］張曉娟，鄒莉，李偉華，等.夜郎湖沙灣河口消落帶土壤Pb污染生態(tài)危害時空效應(yīng)［J］.當(dāng)代化工研究，2020（12）：1-3.

［4］王興富，曹人升，吳先亮，等.喀斯特山地廢棄礦區(qū)土壤重金屬污染評價［J］.貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021（5）：29-35.

［5］國家環(huán)境保護(hù)總局.土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法：GB/T 17141—1997［S］.北京：國家環(huán)境保護(hù)總局，1997.

［6］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.土壤和沉積物 12種重金屬元素的測定 王水提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法：HJ 803—2016［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2016.

［7］生態(tài)環(huán)境部.土壤和沉積物 銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2019［S］.北京：中國環(huán)境出版社，2019.

［8］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.土壤 干物質(zhì)和水分的測定 重量法：HJ 613—2011［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2011.