贵阳市近郊菜地土壤中汞分布特征研究

陈智虎，王 济，陆晓辉，苏琪娇

(贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州 贵阳 550001)

贵阳市近郊菜地土壤中汞分布特征研究

陈智虎，王 济，陆晓辉，苏琪娇

(贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州 贵阳 550001)

为了解贵阳市近郊菜地土壤中汞分布特征，对贵阳市近郊菜地土壤进行调查，共采集了贵阳市近郊12个乡镇蔬菜基地的77个土壤样本，测定了土壤中汞的含量，并运用地质累计指数方法对土壤中汞的污染程度进行了评价。结果表明，贵阳市近郊菜地所有采样点的土壤中汞含量绝大部分超过背景值。有44个样本的地质累积指数在1～2，有5个样本的地质累积指数大于2，贵阳市近郊菜地土壤受汞的污染程度总体来说是中度污染，而在石板镇、青岩镇和牛场乡等地方出现了中度污染向强污染变化的情况。

近郊菜地；土壤; 汞；分布特征；贵阳市

近年来，随着贵州经济和工业化的迅猛发展，工业活动中产生的废水、废气、废渣的排放量不断增加，金属矿物的开采等活动，使耕地受到不同程度的污染[1]。土壤受到重金属的污染，一方面影响土壤的正常功能，破坏土壤生物活性[2]，另一方面农作物质量也受到影响，进而影响人类身体健康[3]。研究发现，贵阳市潜在生态危害综合指数为RI=90.86，重金属污染为轻度[4]。土壤重金属中，镉和汞污染比较突出[5-6]。汞及汞的化合物对人体的损害与进入人体内的汞量、汞的形态及化合物的种类有关。相关研究表明，有机汞的毒性要远远大于无机汞[7-8]，其中食用蔬菜是人体摄入汞的重要来源之一[9]。通过对贵阳市近郊菜地土壤中汞元素的含量进行调查和分析，一方面了解其在贵阳市不同地区的含量和分布特征，为土壤环境污染做出评价，另一方面对土壤环境状况进行预测预报，尽量避免在汞含量超标的地方种植蔬菜之类的产品，改为种植一些园艺、林木或草坪之类的绿化植物，进而防止重金属通过食物链进入人体，危害人体健康[10-11]。汞在自然环境中是稀有的分散元素，含量较少，广泛的分布在演示、土壤、大气、水体和生物中，总体来说，在贵阳表层土壤汞含量的均值还是处于正常水平的范围[12]。

1 样本采集和处理

1.1样本采集

贵阳市地处东经106°07′～107°16′，北纬26°11′～27°22′，土地面积占全省的4.56%。在以往的研究显示，贵州省的土壤重金属污染呈上升的趋势，已经严重危及到人们的身体健康，很多地方土壤重金属的含量已经明显高于限量值要求[13]。贵阳市辖南明区、云岩区、白云区、花溪区、乌当区、观山湖区、清镇市、开阳县、修文县和息烽县等地区，本研究主要选择贵阳市近郊的观山湖区、花溪区、乌当区和白云区的蔬菜基地作为研究区域。

此次采集的样本主要来自于贵阳市周边的几个蔬菜基地，这些蔬菜基地主要为贵阳市的4个区的居民提供蔬菜等农作物。本研究采用的具体采样方法：首先通过地图确定贵阳市周边的蔬菜基地分布所在的具体乡镇名称，布点原则以乡镇为单位进行采样点的划分，确定每个乡镇中的蔬菜基地所在的具体村名。本研究的范围为贵阳市近郊的蔬菜基地，土壤采样分布见图1。此次共采集土壤样品77个，涵盖乡镇12个。

采集样品的时间安排在农作物收获后或播种施肥前，单个样品的采集选用蛇形采样法(又称S形取样法)，对菜地土壤表层0～10 cm的土壤进行采集[14]，每10 m2采集1个土壤混合样品，每个样本采集区采集子样品数超过10个，混合均匀后按四分法获1 kg左右的样品，编号并记录其经纬度与高程值，采样过程中使用木制材料，避免使用金属工具，以防止对样品的污染。将取回的土壤样品于试验室内自然风干，剔除杂质。用木棍碾碎后过2 mm筛以备检测其pH值,使用陶瓷研钵将其磨碎，过0.149 mm筛以备检测汞的含量，将以上2种样品分别保存于自封袋中备用。

图1 贵阳市近郊菜地土壤采样点分布示意图Fig.1 Distribution of sampling sites in the suburbanvegetable soil of Guiyang city

1.2样本处理方法

准确称取约0.300 0 g的土壤样品于50 mL的比色管中，加入5 mL王水(VHCl∶VHNO3=1∶1)，摇匀后置于水浴中煮沸2 h，冷却后加入去离子水定容至50 mL，用试管取10 mL溶液，放于离心机中离心，通过ICP-MS(Inductively coupled plasma mass spectrometry)测定其汞元素的含量。测定结果采用空白样和加标回收样进行质量控制,土壤标样分析精度由国家地球化学标准物质GBW07404(GSSO4)进行控制[15]。经测定，测得的实测值符合试验要求。

1.3评价方法

本研究在对采样点进行土壤环境质量评价时，不仅要考虑采样点的自然地质过程对土壤背景值造成的影响，还要考虑人为活动对重金属污染的影响，因此采用地质累积指数(Igeo)法进行环境质量评价。其表达公式如下：

(1)

式中：Cn为样品中元素n的浓度；Bn为背景浓度[16]；1.5为修正指数，通常用来表征沉积特征、岩石地质及其他影响。

地质累积指数可以分为几个级别[17]，分级指标如表1所示

表1 地质累积指数分级指标Table 1 The different classes of Igeo

2 结果与分析

2.1贵阳市研究区土壤中汞含量特征

通过对采集来的样品进行分析，得到贵阳市各乡镇土壤中汞含量，见表2。从表2可以看出，汞元素在研究区的变异系数都不是太大，只是在党武乡、金竹镇、牛场乡、麦架镇等地的变异系数高于其他地方，分别为47.668%、48.646%、34.193%、34.025%。汞元素变异系数偏高，一方面说明汞含量在各个地方有很大差异，另一方面说明人为活动对土壤的影响较大。将所得的结果与基线值[18]相比，各个乡镇的汞含量平均质量浓度均超过基线值。整体而言，汞元素在研究区的菜地土壤中含量较高。

表2 贵阳市近郊菜地各乡镇土壤中汞含量统计表Table 2 Statistics data of Hg in the suburban vegetable soil of Guiyang city

2.2贵阳市研究区汞含量分布特征

贵阳市近郊菜地各行政区土壤中汞含量见表3。由表3可知，汞元素在白云区、观山湖区、花溪区、乌当区的含量范围分别是0.121 8～0.432 6 mg·kg-1，0.111 7～0.284 8 mg·kg-1，0.068 4～0.419 1 mg·kg-1，0.085 8～0.340 4 mg·kg-1；各行政区的平均含量分别为0.024 1 mg·kg-1，0.021 7 mg·kg-1，0.024 1 mg·kg-1，0.022 5 mg·kg-1。白云区和花溪区的平均含量要高于观山湖区和乌当区。

表3 贵阳市各行政区土壤中汞含量统计表Table 3 Statistics data of Hg in different administrative region of Guiyang

3 贵阳市近郊菜地土壤中汞的环境质量评价

将所有的样品采用地质累积指数法环境质量进行评价，结果如图2所示。由图2可知，采集的77个样本中有6.49%的样本地质累积指数小于0，有29.87%的样本的地质累积指数在0～1，有57.14%的样本地质累积指数在1～2，有6.49%的样本地质累计指数大于2，说明贵阳市近郊菜地土壤受汞的污染程度总体来说是中度污染，但是还是有个别地方出现了中度污染向强污染变化的情况。

对采样点运用克里金插值方法进行插值处理，预测贵阳市近郊菜地土壤中汞的地质累积指数分布情况，根据插值的结果与采集的样本数据进行比对，插值结果是符合要求的，如图3所示，颜色越浅的地质累积指数的数值越大。绝大部分采样点的地质累积指数呈现的污染程度是中度污染，有少数几个采样点出现中度污染向强度污染变化的情况，这些点主要分布在青岩镇、牛场乡、石板镇、燕楼镇等地。

图2 贵阳市近郊菜地土壤中汞的地质累积指数Fig.2 The Igeo for Hg in the suburbanvegetable soil of Guiyang

图3 汞的地质累积指数Igeo预测分布图Fig.3 Predicting the distribution of Igeo for Hg

4 结论与讨论

通过对贵阳市近郊菜地土壤中汞的含量的调查与分析，揭示了贵阳市近郊菜地土壤中汞元素在不同乡镇、不同区之间的分布特征及其污染现状。结论如下：

(1)贵阳市近郊菜地土壤汞的含量不容乐观，所有采样点的土壤汞含量绝大部分超过基线值，只有少量采样点的测试结果在基线值以内。

(2)从贵阳市近郊菜地土壤中汞的地质累积指数分布图来看，绝大部分采样点汞的污染程度为中度污染，有少数几个采样点出现中度污染向强污染变化的情况，这些点主要分布在石板镇、青岩镇和牛场乡等地。总体来说，贵阳市近郊菜地土壤中汞的污染绝大部分是中度污染。

贵阳市近郊菜地种植的蔬菜的土壤pH值集中在6.5～7.5，主要种植一些葱蒜、茄子、白菜、莴苣等蔬菜种类，根据中华人民共和国农业行业标准的规定，将贵阳市近郊菜地种植的蔬菜种类分为绿叶类、白菜类、茄果类、蔬菜类4类进行分析预测。从分析的结果来看，4类蔬菜中绿叶类蔬菜最容易受到污染；葱蒜类蔬菜不容易受到污染。受污染容易程度平均水平表现为绿叶类蔬菜>白菜类蔬菜>茄果类蔬菜>葱蒜类蔬菜。据此，应对于种植绿叶类蔬菜的区域进行定时污染监测，在这些区域合理使用化肥和农药，严格做好蔬菜基地的规划，做到土壤的合理安全有效利用，重视开发高效低毒低残留的化肥和农药。

[1] 张莉,周康.贵州省土壤重金属污染现状与对策[J].贵州农业科学,2005,33(5):114- 115.

[2] 李潮海,王群,郝四平.土壤物理性质对土壤生物活性及作物生长的影响研究进展[J].河南农业大学学报,2002,36(1):32-37.

[3] 付忠军.王米坤、汞积累连锁定位与全基因相关联分析[D].郑州：河南农业大学，2015.

[4] 魏益民,李勇,郭波莉.植源性食品污染源溯源技术研究[M].北京:科学出版社,2010.

[5] 张书贵.土壤重金属污染评价与研究[J].安徽技术师范学院学报，2001,15(4):23-24．

[6] 夏来坤,郭天财,康国章,等.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].河南农业科学,2005(5):88-91.

[7] 史群.汞对人体的危害及防御[M].北京:科学出版社,2010.

[8] 聂树人.医学地理学概论[M].西安:陕西师范大学出版社,1990:352-360.

[9] 周宗灿.环境医学[M].北京:中国环境科学出版社,2001．

[10] 王济,王世杰,欧阳自远.贵阳市表层土壤中汞的环境地球化学基线及污染研究[J].农业环境科学学报, 2007, 26(4):1417-1421.

[11] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,1999:147-211.

[12] 王济，王世杰，欧阳自远.贵阳市表层土壤中汞的地球化学基线及污染研究[J].农业环境科学学报，2007,26(4)：1417-1421.

[13] 刘风枝.农业环境监测实用手册[M].北京:中国标准出版社,2001.

[14] DAVIS A,BLOOM N S,HEE S S Q .The Environmental geoehemistry and bioaccessibility of mercury in soils and sediments:a review[J].Risk Analysis,1997,17 (5):557-569.

[15] 于建国.我国汞污染防治现状和发展趋势[J].化学工业，2010，28(2/3)：40-42.

[16] 武永锋,刘丛强,涂成龙.贵阳市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价[J].矿物岩石地球化学通报, 2006, 26(3):254-257.

[17] 滕彦国,庹先国,倪师军.应用地质累积指数评价攀枝花地区土壤重金属污染[J].重庆环境科学,2002 ,24(4):25-27.

[18] 王济.贵阳市表层土壤中的重金属[M].贵阳:贵州人民出版社,2006:170-173.

(责任编辑：朱秀英)

ResearchonmercurydistributioncharacteristicsofsoilsofsuburbvegetablefieldsinGuiyangcity

CHEN Zhihu， WANG Ji， LU Xiaohui， SU Qijiao

(School of Geographic and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China)

A survey was conducted to detect the mercury distribution characteristics of soils of vegetable fields in the suburb of Guiyang city. 77 soil samples from 12 vegetable bases in 12 townships of Guiyang suburb were collected, and the content of mercury in the samples were determined. By adopting the geoaccumulation index method, the pollution indices were calculated to assess the mercury pollution extent. The results showed that the mercury content of most soil samples taken from the 12 suburb vegetable sampling sites was higher than the background value. The geological accumulation indexes of 44 samples ranged from 1 to 2, and that of five was higher than 2. Generally, the mercury pollution of soils of suburb vegetable fields is moderate in Guiyang, while there emerged tendencies of deterioration from moderate pollution to strong pollution in Shiban town, Qingyan town, and Niuchang township.

suburb vegetable fields; soil; mercury; distribution characteristics; Guiyang city

2015-12-19

国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD14B02-6)；贵州省科学技术基金重点项目(黔科合JZ字[2014]2012号)

陈智虎(1989-)，男，贵州贵阳人，硕士研究生，主要从事地理信息系统方面的研究。

王 济(1975-)，男，贵州贵阳人，教授，博士。

1000-2340(2016)06-0785-05

X53

：A