陕西省猕猴桃园土壤重金属含量及污染风险评价

李晓彤，岳田利，胡仲秋，赵旭博

(西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100)

陕西省猕猴桃园土壤重金属含量及污染风险评价

李晓彤，岳田利，胡仲秋，赵旭博

(西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100)

【目的】 研究陕西省眉县与周至县猕猴桃果园土壤重金属含量，并对其污染风险进行评价。【方法】 于2012-10，在陕西猕猴桃主产区眉县和周至县10个猕猴桃果园采集40个土壤样品，采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定铬、铜、砷、镉、汞与铅含量，并计算各重金属元素的单因子污染指数和综合污染指数。【结果】 眉县土壤中铬、铜、砷、镉、汞与铅含量平均值分别为(77.68±8.84)，(42.39±6.19)，(29.12±1.56)，(0.18±0.02)，(0.054±0.017)与(7.03±2.46) mg/kg；周至县土壤中铬、铜、砷、镉、汞与铅含量平均值分别为(87.86±5.86)，(50.02±6.57)，(21.48±3.57)，(0.22±0.10)，(0.049±0.006)与(3.87±2.55) mg/kg。眉县5个猕猴桃园土壤样品中砷含量超标，周至县1个猕猴桃果园土样中砷含量超标。眉县猕猴桃果园土壤中重金属单因子污染指数排序为砷>铬>镉>铜>汞>铅；周至县猕猴桃果园土壤中重金属单因子污染指数排序为砷>镉>铬>铜>汞>铅。眉县和周至县猕猴桃果园土壤重金属综合污染指数分别为0.86和0.65。【结论】 眉县猕猴桃果园土壤重金属污染水平属尚清洁等级，污染等级为警戒级；周至县猕猴桃果园土壤重金属污染水平属清洁等级，污染等级为安全，土壤环境质量合格。

猕猴桃果园；土壤重金属；污染风险；陕西省

土壤重金属污染可导致土壤肥力退化，降低农产品的产量并引起安全问题，同时加速水环境恶化，最终通过食物链危及人类健康，已成为全球关注的环境问题之一[1]。果园土壤重金属含量是猕猴桃产地环境监测的一项重要指标，土壤重金属总量被认为是影响农产品安全的重要因素，也是影响果品中重金属含量的主因之一[2-4]。陕西省周至县和眉县作为全国主要的猕猴桃产区，为确保该地区生产安全、优质的猕猴桃果品，本试验对该地区猕猴桃果园土壤重金属含量进行系统检测和科学评比，以排查土壤重金属污染问题，为确保猕猴桃果园土壤用地的长期安全提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

眉县与周至县地处陕西关中平原西部、秦岭北麓，气候温和，雨量充沛，野生资源丰富，是我国猕猴桃主要生产分布区域。目前眉县猕猴桃已经发展成为当地农村支柱产业，对改善农村经济状况起到了举足轻重的作用[5]。周至县猕猴桃人工栽培的历史达1 000多年。全县累计为猕猴桃产业投人资金超过12亿元，建成了全国最大的猕猴桃生产基地，也是全国惟一的猕猴桃标准化管理示范县，被称为“猕猴桃之乡”[6]。

1.2 样品采集与分析方法

2012-10，根据眉县和周至县猕猴桃生产基地分布现状，共选择10个生产基地或生产户(表1)，随机采集土壤样品，每户或生产基地布设4个采样点，共采集40个土样。土样采集深度均为0～40 cm。将采集土样充分混匀后，按照四分法，每份样品留取1 kg，装入标记序号的塑封袋中，带回实验室风干、研磨、过孔径0.147 mm尼龙筛，装袋备用。

采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定土样中Cr、Cu、As、Cd、Hg、Pb含量[7-9]。参考《中华人民共和国土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[10]中对重金属含量的规定可知，当Cr、Cu、As、Cd、Hg、Pb 6种重金属含量分别≤250,200,25,0.6,1.0,350 mg/kg时，认为土壤中的重金属含量未超标。依据此标准，对研究区猕猴桃果园土壤重金属含量进行分析。

1.3 土壤重金属污染风险评价

对土壤重金属污染风险进行评价时，一般采用单因子污染指数法和多因子综合污染指数法进行。采用单因子污染指数法进行评价时，其模式为：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi为污染物i的单因子污染指数，Ci为污染物i的实测浓度，Si为污染物评价标准，i代表某种污染物。

采用多因子综合污染指数法评价时，其模式为：

式中：P为综合污染指数，Pa为各单因子污染指数的平均值，Pmax为各单因子污染指数中的最大值[10-11]。

[12]，基于综合污染指数的土壤重金属污染等级分级标准见表2。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 17.0和EXCEL 2007软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 陕西猕猴桃果园土壤重金属含量

陕西猕猴桃果园土壤样品中重金属含量测定结果见表3。由表3可知，眉县猕猴桃果园中，Cr含量水平最高值、最低值和平均值分别为(89.61±7.74)，(65.13±6.37)和(77.68±8.84) mg/kg，变异系数11%；Cu含量的最高值、最低值和平均值分别为(56.74±3.38)，(35.73±4.51)和(42.39±6.19) mg/kg，变异系数15%；As含量的最高值、最低值和平均值分别为(31.09±6.23)，(27.11±3.79)和(29.12±1.56) mg/kg，变异系数5%；Cd含量的最高值、最低值和平均值分别为(0.21±0.07)，(0.14±0.03)和(0.18±0.02) mg/kg，变异系数11%；Hg含量的最高值、最低值和平均值分别为(0.086±0.015)，(0.033±0.025)和(0.054±0.017) mg/kg，变异系数31%；Pb含量的最高值、最低值和平均值分别为(13.18±4.21)，(4.53±1.56)和(7.03±2.46) mg/kg，变异系数为35%。周至县猕猴桃果园中，Cr含量的最高值、最低值和平均值分别为(99.14±7.95)，(74.74±8.24)和(87.86±5.86) mg/kg，变异系数7%；Cu含量的最高值、最低值和平均值分别为(62.78±6.19)，(40.36±6.51)和(50.02±6.57) mg/kg，变异系数13%；As含量的最高值、最低值和平均值分别为(27.52±3.55)，(16.06±3.26)和(21.48±3.57) mg/kg，变异系数17%；Cd含量的最高值、最低值和平均值分别为(0.46±0.16)，(0.13±0.09)和(0.22±0.10) mg/kg，变异系数45%；Hg含量的最高值、最低值和平均值分别为(0.063±0.009)，(0.040±0.011)和(0.049±0.006) mg/kg，变异系数12%；Pb含量的最高值、最低值和平均值分别为(10.23±3.31)，(1.31±0.97)和(3.87±2.55) mg/kg，变异系数66%。

由《中华人民共和国土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[10]来看，眉县猕猴桃果园土样中除了As平均含量超标外，其他重金属平均含量均未超标。眉县猕猴桃果园土壤中Cr、Cu、As、Cd含量变异不大，变异系数均小于30%；Hg、Pb的变异系数较大，均高于30%。周至县6种重金属平均含量都未超标，Cr、Cu、As和Hg含量变异不大，变异系数均小于30%，Cd、Pb变异系数较大，均超过45%；在所测土样中，有1个果园的As含量超标。眉县土样中As、Hg、Pb含量的平均值均高于周至县，而Cr、Cu、Cd含量的平均值均低于周至县。

2.2 陕西猕猴桃果园土壤重金属污染指数

采用单因子污染指数和多因子综合污染指数法计算眉县和周至县猕猴桃果园土壤中6种重金属污染指数，结果分别见表4和表5。由表4可知，眉县5个猕猴桃果园土样中，除了As的Pi均大于1外，其余重金属的Pi都小于1。土壤中各重金属平均Pi由高到低的顺序为As>Cr>Cd>Cu>Hg>Pb，因此土壤中As的含量要严格控制。眉县猕猴桃果园土壤综合污染指数平均值为0.86，参照表2可知，该地区重金属污染等级为警戒级，污染水平属尚清洁等级，需引起有关部门的重视。

由表5可知，周至县5个猕猴桃果园土样中，仅有1个果园土样中As的Pi大于1，其余果园土壤重金属的Pi都小于1。土壤中各重金属平均Pi由高到低的顺序为As>Cd>Cr>Cu>Hg>Pb。周至县猕猴桃果园土壤综合污染指数平均值为0.65，参照表2可知，该地区重金属污染等级为安全，污染水平属清洁等级，土壤环境质量合格。

2.3 陕西猕猴桃果园土壤重金属含量相关性分析

陕西猕猴桃果园土壤中各重金属含量的相关性分析结果见表6。

注：n=40。*表示相关性达显著水平(P<0.05)。

Note:n=40.* means significant correlation (P<0.05).

对土壤重金属含量之间的相关性进行研究，可初步推测重金属的来源是否相同。通常若不同重金属元素之间显著相关，表明其有相同来源的可能性较大，这一来源既可能出自天然，即地球化学来源，也可能是人为活动造成的复合污染所致[13-14]。由表6可见，Cu与Cr、As与Cr、Pb与Cd之间相关性达到显著水平，表明它们之间同源性很高，具有较强的伴生关系，可能来自同一污染源[15-16]。Hg与其他元素相关性较低，表明Hg的积累不受其他重金属影响。

3 结论与讨论

本研究对陕西省眉县和周至县10个猕猴桃果园的40个土样中Cr、Cu、As、Cd、Hg和Pb 6种重金属含量进行了检测与污染风险评价，结果表明，眉县猕猴桃果园土壤中As含量超标，周至县除1个果园土样中As含量超标外，其余重金属含量均未超过土壤环境质量标准。果园中As含量较高，可能与曾施用含As的农药或肥料有关，且超标果园均处于公路旁边，机动车辆的燃料及轮胎中所含重金属成分在车辆运行过程中向环境释放，并可能在土壤中沉积，造成土壤中重金属含量偏高[17-18]。本研究结果显示，眉县和周至县猕猴桃果园土壤重金属综合污染指数分别为0.86和0.65，污染等级分别为警戒级和安全；猕猴桃果园土壤中Cu与Cr、As与Cr、Pb与Cd极可能来自同一污染源；其他重金属元素间相关性均较低，其中Hg与其他元素相关性最低，表明Hg的积累不受其他重金属影响。

为了确保猕猴桃果园土壤用地的长期安全，建议严格禁止工业“三废”以及未经处理的生活污水排放进果园，严禁将未经无害化处理的城市垃圾直接作为肥料使用，注意严格控制农药污染。在施肥方面，充分利用有机肥源，鼓励和倡导施用无公害的农家肥，并加强猕猴桃生产过程中肥料施用的管理力度。

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Concentrations of soil heavy metals in kiwi fruit orchards in Shaanxi and risk evaluation

LI Xiao-tong,YUE Tian-li,HU Zhong-qiu,ZHAO Xu-bo

(CollegeofFoodScienceandEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 The study investigated concentrations of soil heavy metals in kiwi fruit orchards in Shaanxi and evaluated the contamination risk.【Method】 Concentrations of Cr,Cu,As,Cd,Hg and Pb in 40 soil samples from kiwi fruit orchards in Meixian County and Zhouzhi County in Shaanxi were determined in October 2012 using ICP-MS method.Then the single-factor pollution index of each heavy metal and the aggregate pollution index were calculated.【Result】 The contents of Cr,Cu,As,Cd,Hg and Pb in Meixian County were (77.68±8.84),(42.39±6.19),(29.12±1.56),(0.18±0.02),(0.054±0.017),and (7.03±2.46) mg/kg,respectively while in Zhouzhi County they were (87.86±5.86),(50.02±6.57),(21.48±3.57),(0.22±0.10),(0.049±0.006),and (3.87±2.55) mg/kg,respectively.Contents of As were above the permitted level in 5 samples from Meixian County and one sample from Zhouzhi County.The single-factor pollution indexes of heavy metals in Meixian County were in decreasing order of As>Cr>Cd>Cu>Hg>Pb and the order in Zhouzhi County was As>Cd>Cr>Cu>Hg>Pb.The aggregate pollution indexes in Meixian County and Zhouzhi County were 0.86 and 0.65,respectively.【Conclusion】 The pollution level in Meixian County was clean within the warning level while the level in Zhouzhi County was clean within the safe level.

kiwi fruit orchards;soil heavy metal;pollution risk;Shaanxi Province

2013-10-25

国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAK17B06)

李晓彤(1988-)，女，陕西澄城人，在读硕士，主要从事食品安全控制技术研究。E-mail：jjlxt123@163.com

岳田利(1966-)，男，陕西宝鸡人，教授，博士生导师，主要从事食品生物工程及食品安全控制研究。 E-mail：ytl6503@163.com

时间:2015-01-05 08:59

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.02.022

X825.04

A

1671-9387(2015)02-0173-06

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150105.0859.022.html