上海市草莓主产区土壤重金属含量的环境质量分析与评价

张丽勍，徐珊珊，2，宋丽丽，3，吴晨垚，2，段 可，高清华*

（1上海市农业科学院林木果树研究所，上海 201403；2台州学院生命科学学院，台州 318000；3甘肃农业大学园艺学院，兰州 730070）

上海市草莓主产区土壤重金属含量的环境质量分析与评价

张丽勍1，徐珊珊1，2，宋丽丽1，3，吴晨垚1，2，段 可1，高清华1*

（1上海市农业科学院林木果树研究所，上海 201403；2台州学院生命科学学院，台州 318000；3甘肃农业大学园艺学院，兰州 730070）

为了解上海市草莓产地土壤环境质量状况，以上海市草莓主要产区崇明、奉贤、浦东、青浦、金山5个区县的草莓基地为调查对象，采样分析了草莓基地的土壤重金属镉、铅、砷、汞、铬、铜、锌含量，并评价了土壤环境质量状况。结果表明：被监测区域内土壤各项重金属的含量平均值分别为镉0.101 mg/kg、铅16.111 mg/kg、砷7.972 mg/kg、汞0.123 mg/kg、铬85.860 mg/kg、铜23.248 mg/kg、锌115.329 mg/kg，均低于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》和HJ 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限量值。土壤中各项重金属的单项污染指数均＜1，综合污染指数为0.390，土壤未受到污染，属于清洁水平，适宜发展草莓生产。但大部分监测点重金属铬、汞和锌的含量均高于上海市农业土壤环境自然背景值，其中以锌的平均含量最高，是上海地区土壤环境背景值的1.34倍，说明上海市草莓主产区土壤中重金属铬、汞和锌已经产生了累积，其中锌的累积尤为明显，需及时采取有效措施加强污染监测与控制。

草莓基地；土壤；重金属；环境质量

随着工业化和城市化的快速发展，土壤环境污染已经成为我国面临的重要问题之一［1］。由于土壤重金属污染毒性高、持续时间长，且不易在生物循环和能量交换中分解，因此受到格外关注［2］。大量研究表明，环境中重金属的污染主要是由人为因素造成的［3-4］。在我国，土壤重金属的污染主要是由人类的工业、农业及采矿业的生产活动造成的［5-6］。

草莓作为目前上海地区园艺作物中的特色优势产业，经济效益十分显著，沪郊面积常年维持在2 700 hm2左右［7］。长期以来，上海郊区传统农业生产中有施用农家肥和商品有机肥的习惯，加之现代都市农业生产中化肥、农药的过量施用，这些投入品均给土壤环境和农产品质量安全带来隐患。土壤重金属含量是草莓基地环境监测的一项重要指标。土壤重金属污染对草莓的生长及一些生理指标均有不同程度的影响［8］。如土壤中Cd含量的增加，会使得草莓叶片的生长明显受到抑制［9］。除此之外，重金属在土壤中的自然净化需要很长的时间，表现为隐蔽性和不可逆性等特点。为了从源头上解决重金属污染的问题，首先就要监测草莓产地土壤环境中的重金属污染水平，对可能存在的潜在生态风险问题进行科学地评价分析，才能最终确保果品生产生态安全。

上海在土壤重金属方面也开展了大量的研究工作，但这些研究主要偏重于交通区、工业区及远郊农业土壤（公园、公路沿线两侧及农田和果园种植基地的土壤重金属）［10-14］。目前，针对草莓种植基地土壤重金属污染状况及土壤安全的研究较少。本研究以上海草莓主产区：青浦、金山、奉贤、崇明和浦东5个区县的13个草莓基地作为研究对象，对其土壤环境质量进行调查和评价，以期为保障草莓安全生产、提高草莓产区土壤环境安全水平提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 土壤样品的采集

2013—2015年对上海市草莓基地进行抽样，重点选取上海市崇明县、奉贤区、浦东区、青浦区、金山区5个区作为土壤环境监测抽样区域。根据土壤环境检测技术规范，为了保证土壤样品的代表性，采用S法均匀随机选取10个采样点，采集0—20 cm耕作层的土壤样本，将采集到的土壤样品均匀混合，用四分法取1 kg作为一个土壤样品，为防止样品污染，样品保存处理过程中避免使用金属制品。本次监测共采集土壤样品120个。

1．2 监测项目及分析方法

土壤的监测项目主要为重金属（镉、铅、砷、汞、铬、铜、锌）以及pH，具体检测方法见表1。

表1 草莓基地土壤检测项目及检测方法Table 1 Test items and methods of strawberry base soil

1．3 评价标准与方法

土壤环境质量的评价标准采用GB 15618—1995《土壤环境质量标准》和HJ 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》（表2）。

评价模式在单项污染指数评价的基础上，采用内梅罗综合指数法对上海市草莓基地土壤环境质量现状进行评价［15］。数据采用Excel 2003和SPSS 16.0等软件进行统计分析。

单项污染指数法采用公式：Pi＝Ci/Si，式中：Pi为土壤污染物i的污染指数；Ci为土壤污染物i的实测值；Si为土壤污染物i的评价标准。Pi≤1未污染，Pi＞1污染。Pi为土壤中污染物i的单项污染指数；Ci为土壤中污染物i的实测数值；Si为土壤污染物i的评价标准。Pi＜1，表示土壤未受污染物i污染；Pi＞1，表示土壤受污染，Pi越大，受污染程度越重。

表2 参照评价标准Table 2 Reference evaluation standardmg·kg－1

表3 土壤环境质量综合评价指数等级划分Table 3 Comprehensive evaluation index grade of soil environmental quality

2 结果与分析

2．1 草莓主产区土壤重金属含量水平

根据草莓主产区土壤的监测结果，所有项目的监测值全部低于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》和HJ 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限量值。各区草莓基地的土壤平均值、单项污染物含量范围和变异系数见表4。各区污染物含量水平差异较大，土壤污染物含量的变异系数在2%—61%。不同行政区的土壤污染物变异系数为奉贤区＞浦东区＞崇明县＞金山区＞青浦区。

表4 上海市5个区草莓基地土壤重金属含量与变异特征Table 4 Heavy metals content in soil and its variation characteristics of strawberry bases in 5 districts of Shanghai

从表5可以看出，土壤中各项重金属的含量范围为镉0.050—0.160 mg/kg、铅10.860—23.640 mg/kg、砷3.420—9.650 mg/kg、汞0.050—0.220 mg/kg、铬62.890—108.270 mg/kg、铜15.180—27.700 mg/kg、锌88.10—187.220 mg/kg。重金属含量的平均值与上海地区土壤环境背景值［16］相比，除铬、汞和锌的含量高于背景值外，其他均低于背景值，其中以锌的平均含量最高，是上海地区土壤环境背景值的1.34倍。锌的最大监测值为187.220 mg/kg，为土壤环境背景值的2.17倍。监测结果表明，目前上海市草莓主产区土壤中重金属铬、汞和锌已经产生了累积，且锌的累积已十分明显。

表5 上海市草莓主产地土壤重金属含量统计Table 5 Statistic of heavy metals in the main production areas of strawberry in Shanghai

2．2 草莓主产区土壤重金属的环境质量评价

以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》和HJ 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》中最严格的指标对基地土壤污染物含量分别进行单项污染指数和内梅罗综合污染指数评价。

2.2.1 单项污染指数评价

从表6可以看出，上海市草莓主产区土壤重金属污染指数采用单项污染指数进行评价，各项重金属单项污染指数均小于1，说明被监测区域土壤未受到污染，各项重金属的单项污染指数平均值由高到低为：锌（0.443）＞铬（0.422）＞镉（0.371）＞砷（0.251）＞汞（0.234）＞铜（0.230）＞铅（0.195）。从被监测区域分布情况看，奉贤区土壤环境中重金属砷，青浦区土壤环境中重金属汞和镉，金山区土壤环境中重金属铅、铬和铜，崇明县土壤环境中重金属锌的单项污染指数较高。其中，崇明县有1个监测点位的重金属锌含量较高，最大值为187.22 mg/kg，锌单项污染指数为0.749，已接近阈值。

2.2.2 内梅罗综合污染指数评价

通过分析可以得出（表6），上海市草莓主产区基地土壤重金属综合污染指数为0.390。各区县综合污染指数介于0.355—0.440，其中崇明县的综合污染指数最高为0.440，浦东区最低为0.355；其他区综合污染指数为：金山区（0.407）＞青浦区（0.375）＞奉贤区（0.372）。结合各项重金属的单项污染指数和综合污染指数进行上海市草莓主产区基地土壤环境质量综合评价，所有被监测的草莓生产基地综合污染指数均未超过1，表明被监测区域草莓基地土壤环境均属清洁范围。

表6 上海草莓主产区土壤重金属污染评价Table 6 Evaluation of heavy metal contents in the main production areas of strawberry in Shanghai

3 结论与讨论

对上海市草莓主产区的120个土壤样品中重金属镉、铅、砷、汞、铬、铜、锌的含量进行了研究分析，并对土壤环境质量进行了评价，结果表明：（1）监测区域范围内土壤重金属镉、铅、砷、汞、铬、铜、锌的平均含量均低于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》及HJ 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限量值。（2）上海市草莓主产区土壤环境质量总体情况优良，但重金属铬、汞和锌的含量均高于上海地区土壤环境背景值，其中以锌的平均含量最高，是上海地区土壤环境背景值的1.34倍。崇明县有1个监测点位的锌含量为187.220 mg/kg，锌单项污染指数为0.749，已接近阈值。说明重金属铬、汞和锌已经在土壤中产生了累积，土壤环境质量不容忽视。

综合评价结果表明，青浦、金山、奉贤、崇明、浦东5区县的土壤环境质量均处于清洁水平，但大部分监测点重金属的含量高于上海地区土壤环境背景值，表明监测点土壤中产生了重金属累积，应适当采取措施改善土壤质量，加强污染源的监控与防范。

上海草莓主产区土壤重金属含量水平虽低于国家标准，但部分重金属已经在土壤中产生了累积，存在潜在的生态污染风险。本研究发现，重金属锌的污染和累积范围最广，这除了可能受到城市交通及工业“三废”污染影响外，还与含锌量较高的有机肥大量施用有关［18］。此外，垃圾填埋过程中的渗透液，饲料中添加剂的应用都会成为土壤的污染源。

上海农业属都市型农业，农业总产值仅占国民经济总产值的1.2%，但是郊区农业生产及土壤环境质量却直接影响农产品的安全［19］。上海城市化的不断加快，造成工业废物及生活垃圾的大量排放；农民在种植过程中由于缺乏科学指导，施用大量农药及化肥，这些都使得上海土壤重金属污染状况日趋严重。因此，应及时采取有效措施加强污染监测与控制，科学指导施肥方式，改善调整种植结构，从而进一步改良草莓生产基地的土壤质量。这对提高农产品安全质量，保障人民身体健康，实现现代农业可持续发展具有重要的意义。

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（责任编辑：闫其涛）

Environmental quality analysis and evaluation of heavy metal content in soil of strawberry main production area in Shanghai

ZHANG Li-qing1，XU Shan-shan1，2，SONG Li-li1，3，WU Chen-yao1，2，DUAN Ke1，GAO Qing-hua1*
（1Forest＆Fruit Research Institute，Shanghai Academy of Agriculture Sciences，Shanghai 201403，China；2College of Life Sciences，Taizhou University，Taizhou 318000，China；3College of Agriculture，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

In order to comprehend the soil environmental quality of strawberry base in Shanghai，the contents of heavy metals including cadmium，lead，arsenic，mercury，chromium，copper and zinc in the soil of strawberry base were sampled and analyzed，and the quality of soil environment was evaluated，taking strawberry bases in the strawberry main production areas of Chongming，Fengxian，Pudong，Qingpu，Jinshan as the research objects.The results showed that the average contents of Cd，Pb，As，Hg，Cr，Cu and Zn in the soil of five districts is 0.101 mg/kg，16.111 mg/kg，7.972 mg/kg，0.123 mg/kg，85.860 mg/kg，23.248 mg/kg，115.329 mg/kg，respectively，which were all below the limit value in GB 15618—1995“environmental quality standard for soils”and HJ 332—2006“farmland environmental quality evaluation standards for edible agricultural products”.The single contamination index of soil heavy metal was below 1 and the comprehensive contamination index was 0.390.The soil was not contaminated and at the clean level，indicating that the soil was suitable for strawberry production.But the heavy metal content in most monitored areas was higher than Shanghai soil environmental background value.The average content of zinc was the highest，which was 1.34 times of the background value of soil environment in Shanghai.These results demonstrated that heavy metals Cr，Hg and Zn had been accumulated in in the soil of these monitored areas，especially the accumulation of zinc.The government needs to take effectivemeasures to strengthen the pollution monitoring and control.

Strawberry base；Soil；Heavy metal；Environment quality

S151.9

A

1000-3924（2016）06-113-05

2015-06-09

上海市科委重点科技项目（12391901400）和基础研究重点项目（14JC1405400）；农业部公益性行业专项（201003064-5）；上海市市级农口系统青年人才成长计划［沪农青字（2014）第1-28号］；上海市科委自然科学基金（14ZR1436800）

张丽勍（1985—），女，博士，助理研究员，主要从事草莓抗病育种及其栽培生理研究。E-mail：zlq1985-345＠163.com

*通信作者，E-mail：qhgao20338＠sina.com