铜陵市老洲乡蔬菜基地重金属污染现状评价

吕艳侠，陈发扬，王立

（1.安徽师范大学环境科学与环境工程学院,安徽芜湖241003；2.中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京100083）

随着工农业的迅速发展，土壤环境污染问题越来越突出，其中土壤环境重金属污染尤为世界各国所关注问题[1]。土壤重金属特别是有毒重金属污染是近几年来环境科学和农业科学研究的热点之一[2]。土壤重金属污染具有难降解、易积累、毒性大、隐蔽性强、不可逆等特性,对作物的生长、产量和品质都有影响,并可通过食物链对人体健康造成潜在威胁[3]。而中国蔬菜基地化生产已较为普遍，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对农产品质量有了更高的要求，尤其是农产品的安全性更是引起了人们的普遍关注[4]。

老洲乡隶属安徽省铜陵市铜陵县，是铜陵市“菜篮子”生产基地，属独立江心洲，东与铜陵县城隔江相望，西与无为县、枞阳县隔江相邻，总面积4.2×107m2，耕地面积8.7×106m2,其中约3.3×105m2已经通过省无公害基地认定,年产蔬菜2.0×107kg[5]。笔者选择铜陵市种植面积较大、产量较高的蔬菜生产基地作为调查对象，调查测定老洲乡蔬菜基地土壤中重金属的含量，并对结果进行分析与评价，旨在为无公害蔬菜基地建设和重金属元素污染控制提供指导依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

蔬菜基地分布在铜陵市老洲乡。研究区域同时也是铜陵市城区绿叶蔬菜和瓜类的主要供应点。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤样品的取样与制备。老洲乡蔬菜基地的面积约3.3×105m2，主要集中在光辉村11队、20队、科技示范园和中心村，为了比较各个区域的污染情况，采集土壤样品的时候将蔬菜基地按照这4个区划分，分别为A、B、C、D区，每个区又布置了6个采样点，每个采样点采用梅花布点法，用取样器采集15～20个样点的0～20 cm土壤，充分混合后，采用四分法留取1 kg左右，该研究共采集了24个土壤样品。

采回的土壤样品摊晾在样品盘上,置于干净整洁的室内通风处自然风干。同时剔除土壤中的侵入体和植物须根。风干后的土样用木棒研碎后过2 mm尼龙筛，弃去石块、沙子等，将过2 mm的土样继续研磨并过150 μm尼龙筛后，装瓶贴上标签待测[6]。

1.2.2 测定项目及方法。土壤中重金属的测定采用《食用农产品产地环境质量评价标准》（HJ332～2006）公布的测定方法：土壤中汞、砷含量测定分别采用冷原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法；铜和锌含量测定都采用火焰原子吸收分光光度法；Cr含量测定采用二苯碳酰二肼光度法；土壤pH采用玻璃电极测定（土∶水=1.0∶2.5）[7]。

1.2.3 评价方法及评价标准。土壤评价方法采用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法进行蔬菜基地土壤污染评价[2]。评价标准采用土壤环境质量标准中的二级标准（表1）。

表1 环境质量评价标准(G B 15618-1995)m g/k g

（1）单因子污染指数。计算公式：

式中，Pi为土壤（蔬菜）中污染物i的单因子污染指数；Ci为土壤（蔬菜）中污染物i的实测浓度（mg/kg）；Si为污染物i的评价标准（mg/kg）。

Pi≤1表示未污染；1＜Pi≤2表示轻度污染；2＜Pi≤3表示中度污染；Pi＞3表示重度污染。

（2）内梅罗综合污染指数法。计算公式：

式中，（Ci/Si）max为土壤污染中污染指数最大值；（Ci/Si）ave为土壤污染中污染指数的平均值。

P综≤0.7表示安全；0.7＜P综≤1表示警戒级；1＜P综≤2表示轻污染；2＜P综≤3表示中污染；P综＞3表示重污染。

2 结果与分析

2.1 老洲乡蔬菜基地土壤重金属平均含量

由表2可知，老洲乡蔬菜基地土壤Hg的含量范围在0.034～0.065 mg/kg,平均值为0.046 mg/kg，含量高的样品主要分布在D区的采样点。As的含量在5.2～22.1 mg/kg，平均值为12.2 mg/kg，含量高的样品主要分布在C区采样点。Cr含量范围在6.6～23.4 mg/kg,平均值为11.5 mg/kg,含量高的样品主要分布在D区的采样点。Cu的含量在45.0～100.0 mg/kg，平均值为63.0 mg/kg,含量高的样品主要分布在A区的采样点。Zn的含量在45.7～82.7 mg/kg,平均值为57.6 mg/kg,以A区的采样点含量较高。

表2 老洲乡蔬菜基地土壤重金属平均含量

2.2 老洲乡蔬菜基地土壤重金属污染评价结果

与土壤环境质量标准[8]中的二级标准（表1）和安徽省土壤环境背景值[9]比较可知,铜陵市老洲乡蔬菜基地Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超过国家土壤重金属污染物二级标准。但Hg、As和Cu的平均含量分别超过安徽省自然土壤背景39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超过安徽省自然土壤背景值。

2.3 老洲乡蔬菜基地土壤重金属变异情况

变异系数反映了总体样本中各采样点的平均变异程度。一般情况下,变异系数在0～10%属于弱变异强度，在10%～100%属于中等变异强度，100%以上属于强变异强度。在整个研究区域内，4种重金属的变异系数由大到小依次为Hg（17.92%）、As（42.43%）、Cr（43.16%）、Cu（21.42%）和Zn（10.59%），都属于中等变异（表2）。Hg、Cu和Zn的变异系数较小且接近，说明这3种金属含量主要受土壤背景控制，人为活动对这3种重金属的污染贡献率相似，或在该区内3种重金属具有同源性。As和Cr的变异系数较大且接近，一般相关性较好的可以认为同源，所以As和Cr具有同源性。相关性分析表明，Cu和Zn相互之间存在显著相关，进一步说明这2种元素为复合污染。As与Cr之间的相关系数为-0.72，说明研究区土壤重金属As含量与Cr含量显著负相关（表3）。

表3 研究区土壤重金属的相关性

2.4 结果评价

以环境质量评价标准为评价依据所得单项污染指标如下：Hg的Pi范围是0.03~0.07；As的Pi范围是0.21~0.88；Cr的Pi范围是0.03~0.09；Cu的Pi范围是0.23~0.45；Zn的Pi范围是0.21~0.66。从单项污染指标看，铜陵市老洲乡蔬菜基地土壤重金属中As的单项污染指标较大，但是都未超过1.00，其中C区的第15和第16个采样点As的单项污染指标都接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的单项污染指标均未超过1.00。

以环境质量评价标准为评价依据所得综合污染指数为0.21~0.66，综合污染指数都在0.70以下，属安全范围，其中C区第15和第16个采样点综合污染指数都非常接近0.70，属于安全范围。

3 结论与讨论

（1）铜陵市老洲乡蔬菜基地土壤重金属Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超过国家土壤重金属污染物二级标准。但Hg、As和Cu的平均含量分别超过安徽省自然土壤背景值39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超过安徽省自然土壤背景值。Hg和Cr含量高的样品主要分布在中心村；As含量高的样品主要分布在科技示范园和中心村；Cu和Zn以光辉村11队含量较高。

（2）从单项污染指标看，铜陵市老洲乡蔬菜基地土壤重金属中As的单项污染指标较大，但是都未超过1.00，其中科技示范园有2个采样点的单项污染指标都非常接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的单项污染指标均未超过1.00。从综合污染指数分析，综合污染指数都在0.70以下，属安全范围，其中科技示范园有2个采样点的综合污染指数都接近0.70。

（3）从老洲乡的地理位置可知，铜陵市主要有色金属冶炼、化工等企业均沿江布置,扫把沟工业区及循环经济工业园距老洲乡在1500~15000 m,距老洲乡“菜篮子”种植基地2000~8000 m。因两大工业园区内的有色金属冶炼及化工企业废气大多以中、高架排气筒对外排放,“菜篮子”种植基地基本在排气筒排放污染物的落点范围内,废气中酸性物质（二氧化硫、酸雾）及含重金属烟尘粉尘对基地土壤、农产品等产生一定程度的影响。铜陵地区冬季以东北风为主,夏季以西南风为主,从老洲乡不同调查区域来看,光辉村11队、20队距扫把沟工业区距离较近（约2000 m）且基本位于其主导风向的下风向,科技示范园、中心村7队距循环经济工业园距离较近（约1800 m）且位于其主导风向的下风向,而“菜篮子”种植基地主要集中在光辉村11队、20队、科技示范园和中心村。

（4）通过分析数据，对铜陵市老洲乡无公害蔬菜生产基地蔬菜种植提出以下几条建议：加强对蔬菜基地重金属污染的监测力度，严格控制工业“三废”的排放，禁止工业废品的农用化；严格按照无公害生产技术规范进行蔬菜生产，重点把握好无公害蔬菜生产中的4项关键技术措施；合理安排蔬菜生产布局，可在远离污染源的地区开发新蔬菜基地以保证蔬菜质量；合理布局，搞好无公害蔬菜基地规划和建设；对已污染的土壤，应采取相应的措施降低重金属活性。

[1]李静,谢正苗,徐建明,等.杭州市郊蔬菜地土壤重金属环境质量评价[J].生态环境,2003,12(3):277-280.

[2]蒋光月,郭熙盛,朱宏斌,等.合肥地区大棚土壤7种重金属相关环境质量评价[J].土壤通报2008,39（5）：1230-1232.

[3]宋启道,方佳,王富华,等.广东省主要蔬菜产地土壤中重金属含量调查与评价[J].环境污染与防治2008,30（5）：91-93.

[4]李精超,胡小凤,李文一,等.设施蔬菜基地土壤重金属污染分析及防治研究[J].中国农学通报2010,26（18）：393-396.

[5]闵利,董道明.铜陵市蔬菜基地重金属污染现状与评价[J].铜陵职业技术学院学报2008(2):68-76.

[6]张义.浅谈土壤样品采集的方法及有关注意事项[J].黑龙江科技信息,2010(7):108.

[7]国家环境保护总局.食用农产品产地环境质量评价标准H J 332-2006[S].北京：中国环境科学出版社,2007.

[8]中国科学院南京土壤研究所.中华人民共和国土壤环境质量标准G B 15618-1995[S].上海：上海科技出版社,1978.

[9]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].中国环境科学出版社,1990.