天津市郊区 工矿企业区农田环境质量状况分析

王苗苗，徐 震，冯 伟，韩建华

（天津市农业环境保护管理监测站，天津 300061）

土壤是人类生存环境不可缺少的组成部分，是人类赖以生存的自然资源。土壤质量的高低，是土壤生产力的重要指标，直接关系着环境和发展的可持续性。按照《全国农产品产地安全质量调查工作方案》要求，对天津市农产品产地进行区域划分。天津市城市郊区包括北辰、西青、津南、东丽4个区；工矿企业区包括塘沽、汉沽、大港3个区；污水灌区产地主要分布在武清、宝坻和宁河部分区域。本文以天津市城市郊区及工矿企业区为例，对农田土壤中重金属含量作了调查分析，主要评价分析该区域农田土壤中Pb、Cd、Hg、As等4种重金属的单项污染和综合污染状况，为农产品种植适宜性调整提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与样品处理

土壤样品采集时间为2010～2011年，采集范围为天津城市郊区及工矿企业区，包括东丽、西青、津南、北辰、塘沽、汉沽、大港计7个区，共布设监测点493个。其中城市郊区284个，工矿企业区209个。

土壤样品采用多点混和梅花点法，采集深度为0～20 cm的耕作层土壤。将自然风干过的土壤样品按四分法弃取，剔除样品中的植物根系、有机残渣等，用木质工具及玛瑙研钵研磨，分别过60目、100目的尼龙筛，保存备用。实验所用容器均用25%（体积分数）的HNO3浸泡24 h以上。

1.2 样品消解及分析方法

1.2.1 样品消解方法

测定Pb、Cd含量时用HNO3-HClO4-HF消化制样；测定Hg、As含量时用HNO3-HCl消化制样。所用试剂均为优级纯，加入国家标准土壤参比物质，进行数据质量控制和质量保证。

1.2.2 样品分析方法

pH值采用玻璃电极法测定；Hg、As采用原子荧光法测定，Pb、Cd采用原子吸收分光光度法测定。

1.3 评价方法与评价标准

1.3.1 单项污染指数法

单项污染指数法的计算公式为：

式中：Pi为区域重金属i的单项污染指数；Ci为重金属i含量的实测值 (mg/kg)；Si为重金属i含量的评价标准值(mg/kg)。当Pi≤1时，表示土壤未受污染；Pi＞1时，则表示土壤受到污染，且Pi值越大则污染越严重。研究采用《土壤环境质量标准》(GBl5618—1995)中的二级标准作为该次评价的评价标准（表1）。

1.3.2 内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数法的计算公式为：

式中：P综为综合污染指数（综合反映各污染物对区域土壤的不同作用）；（P平均为所有单项污染指数的平均值）；Pmax为土壤环境中各单项污染指数中的最大值。

1.3.3 土壤污染分级标准

土壤污染分级标准见表2。

2 结果分析与讨论

2.1 农田土壤中重金属描述性统计

4种土壤样品重金属元素含量的描述性统计见表3。与土壤重金属评价标准（表1）对比可见，天津市城市郊区及工矿企业区Pb、Cd、Hg、As的平均值均没有超过国家二级标准PH＞7.5中的土壤环境质量限定值。工矿企业区只有7个点位Cd元素超标，超标率为3.3%。城市郊区Cd、Hg、As的超标个数分别为 7 个、8 个、3 个，超标率为2.5%、2.8%和1.1%。城市郊区Hg、Cd、Pb元素的变异系数均大于60%，不同元素变异系数由大到小顺序为Hg＞Cd＞Pb＞As，工矿企业区Hg、Cd的变异系数变化相对较大，分别为86.72和67.36，表明工矿企业区Hg、Cd含量分布的差异性较为显著。

4种土壤样品重金属元素超背景值统计见表4。城市郊区及工矿企业区4种重金属的平均值都超过了天津市土壤背景值。其中以Cd、As超背景值率最高，在83.3%～91.4%之间。说明随着天津市近年来的工业化进程，土壤中重金属呈现出一定的积聚趋势。

表1 土壤重金属评价标准 单位：mg/kg

表3 天津市城市郊区 工矿企业区土壤重金属的描述性统计结果 单位：mg/kg

表4 天津市城市郊区 工矿企业区重金属元素超背景率

表5 天津市土壤重金属综合污染评价结果统计表

2.2 农田土壤环境质量评价

从天津市城市郊区、工矿企业区土壤样品的单因子污染指数和综合污染指数计算结果（表5）可知，各样区土壤重金属污染单因子指数为0.07～0.51，重金属污染指数由高到低排序为As＞Cd＞Hg＞Pb。总体来说，天津市城市郊区、工矿企业区土壤基本上未受重金属污染。从天津市城市郊区、工矿企业区土壤重金属污染综合评价结果来看，其综合污染指数分别为0.41、0.40，均小于0.7，处于清洁水平。综合污染指数表明，工矿企业区土壤环境质量好于城市郊区。

3 结论

3.1 调查区域内Cd和As元素呈现积累趋势

本研究采集位于天津城市郊区及工矿企业区7个区县的0～20 cm耕层土壤样品，分析了4种重金属元素含量。从7个区县土壤重金属元素的描述性统计分析表明，7个区县Cd、Hg的变异系数相对较大，其中城市郊区Hg的变异系数最大为151，该区域Hg含量分布的差异性较为显著。城市郊区和工矿企业区土壤重金属均有元素超过国家二级标准PH＞7.5中的土壤环境质量限定值，其中城市郊区超标元素为 Cd、Hg、As，超标率最大为2.8%；工矿企业区只有Cd元素超标，超标率为3.3%。从超背景值率可以看出，城市郊区和工矿企业区超背景值率相对较高的元素均为Cd、As，超背景值率在83.3%～91.4%之间，说明在城市郊区和工矿企业区土壤中Cd、As元素呈现出一定的积聚趋势。

3.2 调查区域内土壤环境质量处于清洁水平

单项污染指数分析结果表明，天津城市郊区及工矿企业区7个区县土壤的 Cd、Hg、As、Pb等单项污染指数均＜1.0，表明土壤未受污染。从综合评价结果来看，土壤重金属综合污染指数均＜0.7，为安全等级，处于清洁水平，工矿企业区土壤环境质量好于城市郊区。

［1］刘凤枝,刘潇威,等.土壤和固体废弃物监测分析技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

［2］韩平,王纪华,潘立刚,等.北京郊区田块尺度土壤质量评价[J].农业工程学报,2009,25(2)：228-234.

［3］GB15618-1995,土壤环境质量标准[s].