珠海市农用地土壤重金属污染情况调查

2016-11-18林荣誉苏结雯

资源节约与环保 2016年8期

关键词：珠海市珠海农田

林荣誉　苏结雯　吴　灵

（1北京理工大学珠海学院材料与环境学院广东珠海5190002北京理工大学珠海学院广东珠海519000）

珠海市农用地土壤重金属污染情况调查

林荣誉1苏结雯1吴灵2*

（1北京理工大学珠海学院材料与环境学院广东珠海5190002北京理工大学珠海学院广东珠海519000）

文章采用电感耦合等离子体发射光谱法对珠海市基本农田规划区的土壤样品进行测定分析，主要研究土壤pH值以及土壤中铜、锌、铅、镉、铬、镍、汞、砷八种重金属污染情况，对研究区域的土壤进行质量评价和潜在生态危害评估。进而获得珠海市农田土壤重金属污染基本状况，并为往后的土壤修复相关技术研究提供参考。研究发现有7%的土壤处于中污染状态，53%的土壤处于轻污染状态。珠海市基本农田规划区土壤均处于轻微生态危害。

珠海市；基本农田；重金属；污染分析

随着社会的快速发展，人类环境受到不同程度的污染、破坏。环境水体质量下降，空气污染加重，气候状况异常不断，这都是非常直观的环境恶化现象。而土壤的污染虽是无形的，其危害却是最强的，土壤安全是“菜篮子”、“米袋子”、“水缸子”的保障[1]。近日，常州外国语学校环境污染问题突出，土壤污染风险大，危害强，治理难。2014年《全国土壤污染状况调查公报》指出，全国土壤质量令人堪忧；农田点位超标率达19.4%[2]。土壤污染不仅影响着生态环境，更重要的是耕地土壤受污染还对粮食安全造成影响。在2016年“十三五”规划上，土壤污染修复治理正式出台，《土壤污染防治行动计划》也有望在今年6月正式出台实施。

1　材料与方法

1.1样品采集

本研究的采样时间为2015年11月31日～2015年12月1日，天气晴。根据《农田土壤环境监测技术规范》（NY/T 395-2000）、《土壤环境监测技术规范》（HJ/T166-2004）制订土壤污染采样分析方案。采样点范围覆盖珠海市规划的10块基本农田区域，按区域面积大小所占权重设置15个采样单元，采样单元所在地均用GPS准确定位。每个采样单元根据现场地形选择合适的布点方法分5个点位采集，每个点位的深浅层分别采集大约1kg样品，共计150个土壤样品。采样点位如表1所示。

表1　采样点位

1.2样品处理与测定

采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤样品中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As。将采集到的土壤样品自然风干后研磨、过筛，精确称量0.2000g样品进行消解。消解方法选用盐酸-硝酸-高氯酸的三酸体系进行消解处理。另外称量5.00g通过10目的尼龙筛的土壤加水搅拌1min、静置溶出30min，用pH计测定土壤pH值。

2　结果与分析

2.1检测分析的质量控制

本研究的样品监测分析采取批量消解，ICP批量检测的方式进行分析，各重金属元素分析时的质量控制如下表2所示。

表2　分析测试质量控质（单位：ppm）

2.2土壤重金属含量的检测结果

对珠海市基本农田规划区15个采样单元的150个样品的测定结果进行统计分析，结果见表3所示。从重金属含量的角度看，土壤中除As、Cr、Ni、Pb、Hg外各重金属元素的最大值均高于土壤二级标准值，点位超标率为Cd 60%、Cu 13%、Zn 27%。纵观珠海市农田土壤中的重金属污染状况，Cd元素的污染占到了最大的污染分担率35%，其次是Zn：18%，Ni:13%，Cu:10%，Cr：4%，Pb：3%。

表3　样品测定结果统计

变异系数系指总体分析样品中各采样点位之间的平均变异程度。表3中除汞、砷的含量均未检出不予考虑外，其余的6种重金属元素的变异系数均大于1，属于强变异性。说明土壤中的Cr、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等均在不同程度受到外在人为因素的影响。空间分异比较大的原因主要归结为农田耕作过程中的使用了受过污染的废水灌溉、过度施用农药化肥以及农田附近的存在不规范生产的小工厂、小作坊等，受周边环境污染，污染物最终转移到土壤中累积。

2.3土壤重金属累积程度分析

根据土壤土质类别分类，珠海市的土壤属于赤红壤的类别，查《中国土壤元素背景值》（1990年）可知，赤红壤的重金属元素背景值如表3所示。自1990年以来，珠海市经济高速发展的同时，污染物不断的积累到土壤中。根据统计结果，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的污染累积指数均低于1，其中Cd的污染累积指数甚至超过10，说明20多年来土壤受到的污染物具有明显的指向性，与工业发展的影响有明显的相关性。

2.4土壤污染程度分析

土壤质量评价一般采用单项污染指数法以及综合污染指数法进行综合评定。根据表3统计结果可知，除Cd元素外，土壤中的其他重金属元素的平均单项污染指数均小于1，未达到污染的程度；Cd元素的单项污染指数达到1.75，已然超标，含量最大的点位超标倍数高达2.9倍。珠海市土壤质量综合污染指数为1.35，说明珠海市内的农用地土壤已有部分受到重金属污染，土壤整体呈轻度污染状态。更有各别研究地区综合污染指数高达2.876，属于中污染的级别。土壤质量不容乐观，农田土壤耕种时如不引起重视，农作物也将受到一定程度的污染。

各监测点位间的综合污染程度比较见图1。

图1　各监测点位间的综合污染情况比较

2.5土壤潜在生态危害分析

虽然土壤中重金属含量均高于该类土壤的背景值，具有明显的污染物累积现象，但在实际的农田使用过程中，重金属的全部含量均会被农作物所吸收富集，并且各种重金属对人类健康的危害程度各不相同，各自具有不同的毒性系数（Tri）如下：As：10，Cd：30，Cr：2，Cu：5，Ni：5，Pb：5，Zn：1，Hg：40[3]。

各监测点位间的潜在生态危害程度比较见图2。

图2　12各监测点位间的潜在生态危害程度比较

对150个土壤样品进行分析测定土壤pH值，珠海市农用地土壤普遍呈偏酸性，局部地区呈酸性，因此土壤中的重金属较易解离，形成游离态形式存在，增加可被农作物吸收的概率，通过潜在生态危害系数综合分析，各区域的潜在生态危害指数RI均不超过150，故珠海市农田土壤整体呈现轻微生态危害。

3　结语

如今随着珠海市经济迅速发展给农田土壤带来较为明显的污染，土壤中的Cd、Cu、Zn元素含量均有不同程度的超标，土壤中Cr、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn受外界干扰显著空间变异性大且具有污染物累积的迹象，造成这种的结局主要归究于农田耕作过程中的使用了受过污染的废水灌溉、过度施用农药化肥以及农田附近的存在不规范生产的小工厂、小作坊等，受周边环境的影响，污染物最终转移到土壤中累积的缘故。目前珠海市农田土壤主要受Cd、Cu、Zn三类重金属元素的污染，整体土壤质量不容乐观。研究区域土壤污染状况如表4所示。