滁州市土壤重金属污染及蔬菜生产安全性调查

杨 萍，汪美英，赵莉莉，徐秀伟

（1.滁州学院化学与生命科学系08级学生，安徽省滁州市239000；2.滁州学院化学与生命科学系，安徽省滁州市239000）

近年来，针对蔬菜品质和安全生产问题，各地对蔬菜主要生产基地土壤环境，及其生产的蔬菜中重金属含量进行调查［1－7］，调查数据已经成为指导蔬菜种类选择和指导市民正确选择不同类型蔬菜，保障食品安全的参考资料。

滁州市铜矿采矿企业在采矿活动中形成的尾沙坝每年因坝体水外泄，金属铜及其伴生矿物对该坝区周围土壤的污染是显而易见的，加之滁州市水系特征使城市污水过度集中在该市“南湖”、“北湖”等水域，污水灌溉引起的重金属富集对土壤重金属污染的影响也是严重的。上述地区恰好是滁州市重要的蔬菜生产集中区。为了评估尾沙坝周围和两湖地区土壤中主要重金属污染情况以及对这些地区生产的主要蔬菜中所含重金属含量进行测定，获得滁州市土壤重金属污染的基础数据，对于评价滁州市土壤环境状况和蔬菜生产的安全性评估具有一定价值。

1 材料和方法

1.1 样品采集方法

采样时间为2010年9月～11月。主要对琅琊山铜矿尾砂坝及“两湖”周围土壤及其生产的蔬菜样品内的重金属铜、锌、锰、和镉的含量进行调查研究，分别在铜矿尾砂坝、“南湖”市二院周围菜地和北湖蔬菜区设置3个采样点分别采集土壤与蔬菜样。蔬菜样品采集是在不同时期对采样点具有代表性的菜种进行随机采样，采集的蔬菜带回实验室用清水洗净，并用去离子水冲洗。放到干燥箱内烘干，用粉碎机粉碎，贴上标签，并注明蔬菜品种和采样地，备用。

土壤样品的采集分别在土壤表层和耕作层进行，采集样品经四分法分样后，每样点采集的土样约为2 000g，剔除土样内动植物残体、石块等，进一步缩样品至约500g备用。

1.2 样品预处理

植物样与土壤样品经105℃恒重后称样，约4g左右，蔬菜样和土壤样品放到大口三角瓶内，并加入硝酸、盐酸和高氯酸（5∶2∶1，体积比），消解12h，待样品完全被消解后消解液经冷却、过滤，转入到50mL容量瓶内用5%稀硝酸定容，待测。

1.3 测定方法

采用原子吸收分光光度法测定样品中的重金属含量。测试设备为原子分光光度计（型号为WFX—130，北京瑞利分析仪器），具体测定方法参考文献［8－9］进行，测量值重复3次。

1.4 数据处理

实验数据的处理，经Excel软件整理，并用spss15.0统计分析软件进行ANOVA检测。处理后数据与国家土壤质量标准（GB15618—1995）［10］和国家食品安全标准［11］做比较，采用指数法进行评价，评价体系包括单项污染指数法和内梅罗指数法。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量

滁州市土壤表层和耕作层中几种重金属含量如表1。

表1 滁州市蔬菜地土壤重金属含量 mg·kg－1

滁州市铜矿尾矿坝周围土壤中重金属铜含量非常高，远远高于国家标准（GB15618—1995）关于土壤中铜含量的安全极限，而且呈现出尾矿坝外含量最高，并向周围土壤递减之趋势。土壤中金属铜含量差异的显著性测验结果表明，金属铜含量在尾矿坝外含量最高，与滁州市其他地域土壤中铜含量差异达到显著水平，而其余地域土壤中铜含量间没有达到显著水平。说明金属铜污染主要来自于尾砂坝内尾砂及工业污水中的铜，且污染范围有限，暗示通过尾砂坝的拦截和污水的沉淀可以极大地降低外泄水中铜的含量。这从距离坝体稍远的北湖周围土壤中铜含量远低于国家标准（GB15618－1995）得到印证。

重金属镉含量也是在尾砂坝周围高，而其他地域含量低，而金属镉含量远超于GB15168－1995标准，其含量变化趋势与铜含量相同，是否意识着镉也是铜矿伴生矿物，由于对于尾矿中重金属测定时未测镉，就目前数据尚不能做出明确的结论。不过滁州市土壤中锰含量基本未达到国家（GB15618－1995）标准，重金属锰表现为“北湖”、尾砂坝外土壤耕作层含量显著高于土壤表层、“南湖”二院周围菜地，且金属锰含量并没有表现出与尾砂坝及其外泄水存在一定关系。“北湖”周围土壤锰含量最高，说明其污染源主要来自滁州市其他工业和城市污水的聚集和污水灌溉引起。

3.2 土壤中重金属污染评价

利用单项污染指数和内梅罗指数进行污染评价。两项指数计算公式及其公式中代码含义如下：

式中，Pi为的污染指数；ρi为土壤中污染物的实测浓度（mg／kg）；Si为污染物i的评价标准，评价标准S参见土壤污染质量等级［12］－［13］。在进行污染评价时如果Pi≤1表示土壤未受到污染。Pi＞1表示土壤已受到污染；Pi越大，污染程度越重。

式中：P为内梅罗指数；max（Pi）为土壤污染物中单项污染指数的最大值；avr（Pi）为土壤污染物污染指数的平均值。土壤污染指数等级分级标准参见表2，根据土壤单项污染值与内梅罗指数的计算公式计算出的采样点土壤污染指数见表3。

表2 土壤污染质量等级

表3 滁州市蔬菜地土壤中重金属污染指数

滁州市土壤中污染最为严重的重金属镉，已达到重度污染指标，这类土壤中生产的粮食和蔬菜的安全性均需要做进一步系统分析测定才能进一步评估。而金属铜只要在尾砂坝内外，及其周围土壤中严重污染，其余各样点铜污染未达到污染指标；金属锰污染具有点样污染的特征。

2.3 蔬菜中重金属含量及其分布特点

4种蔬菜样品中重金属含量的测定数据见表4。

表4 滁州市蔬菜地种植的4种蔬菜中重金属含量mg·kg－1

续表4

在滁州市几个采样点采到的蔬菜中，韭菜与空心菜相对表现出较高的重金属含量，各金属含量在不同的采样点和蔬菜种类上没有表现出一定的规律性。但蔬菜中重金属含量与土壤中重金属污染情况以及蔬菜对金属离子的富集能力密切相关，如韭菜中以尾砂坝点最高，达到182.642mg／kg；空心菜也是以尾砂坝周围生产的相对较高。就对生物代谢影响最高的金属镉而言，以尾砂坝与南湖二院样点采集的蔬菜中金属含量较高。不同蔬菜种类中重金属含量与土壤样品中含量之间相关关系需做进一步验证，才能说明问题。

2.4 琅琊山铜矿区周围农田生产的蔬菜安全性评价

滁州市几种蔬菜的重金属污染指数见表5。

表5 滁州市蔬菜中重金属污染指数

按国家相关的食品卫生标准限量值［14］中Cu≤10.0（GB15199－1994）、Zn≤20.0（GB13106－1991）和Cd≤0.05（GB15201－1994）指标来评价，以及内梅罗P计算值按≤0.7、0.7～1.0、1.0～2.0、2.0～3.0和＞3.0分别代表蔬菜中重金属含量属为安全、警戒线、轻污染、中污染和重污染等级标准。根据上述污染指数和蔬菜样品中重金属含量值，可以看出：滁州市主要蔬菜采集地采集的蔬菜中以Cu富集量、Cd富集量最为严重，而且单项污染指数中铜积累指数以尾砂坝韭菜最为严重达到18.2642，远超国家蔬菜中限量；镉单项污染指数最高达到50.68，远远超出国家指标；北湖种植的韭菜为轻度污染，市二院种植的空心菜为中度污染。

2.5 蔬菜中重金属与土壤中重金属含量之间的相关性

蔬菜中重金属含量与土壤中金属含量之间存在一定的相关性，并由此可以判断植物对某种金属的富集能力。几种蔬菜体内金属含量与土壤中金属含量之间的相关关系中的相关系数及其显著性测验结果参见表6。

表6 琅琊山铜矿区周围蔬菜地内及其生产的蔬菜体内重金属含量的相关性分析

所有蔬菜样品与土壤中4种重金属含量相关性显著性检测说明其r值均没有达到显著水平，但从r值可以看出土壤中铜、镉与植物体内含量之间相关关系相对较大，而锰与锌含量中土壤与蔬菜中关系较小。韭菜、空心菜在重金属污染土壤中的生长量和金属富集系数相对较高，为进一步探索韭菜与空心菜体内重金属含量与土壤中重金属含量之间的关系，单独对这两种植物中重金属含量与土壤重金属含量之间的相关关系进行了分析。结果表明：韭菜体内铜、锰、锌、镉四种金属与相应种植地土壤层0～15cm中含量之间的相关关系为：y＝0.308 5x＋4.523 4（r＝0.945 9），空心菜为：y＝0.088 2x＋15.110 2（r＝0.391 4）。说明韭菜可以稳定地吸收并积累土壤中的重金属，可作为植物修复的候选材料。数据说明，所有蔬菜中只有韭菜具有强烈的重金属富集能力，但是土壤中过量的重金属含量仍然会引起蔬菜中金属离子的积累，蔬菜中重金属的富集对蔬菜食用安全性的影响仍然不能被忽视。

3 结 论

（1）滁州市土壤中最大污染物事重金属镉，这类污染物主要来自于城市其他工业生产活动与城市生活污水，因污水灌溉造成突然中金属物的积累；

（2）琅琊山铜矿生产中形成的尾砂坝及其工业废水是造成尾砂坝周围土壤中重金属铜污染和积累的主要；

（3）而重金属镉则表现出一定的点富集特征，并以“两湖”周围土壤中表现最为突出。品种不同对重金属的积累也有差异，韭菜和空心菜，尤其是韭菜中富集的金属量最多，一方面说明作为富集植物在今后污染土壤的治理中可以发回作用，另一方面也说明作为常用蔬菜，其重金属富集需引起足够的重视；小白菜对金属镉、锰的富集能力也不可忽视。铜矿公司应控制废水的排放。

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