黑河市上马厂村土壤重金属污染综合评价

杨继明（黑河市环境监测中心站 黑龙江 黑河 164300）

黑河市上马厂村土壤重金属污染综合评价

杨继明（黑河市环境监测中心站 黑龙江 黑河 164300）

对黑河市上马厂村不同土地利用背景下3个功能区的6种重金属元素（Hg、As、Cd、Cr、Cu、Pb）进行了研究，同时考察了重金属含量与采样深度的关系，并对重金属污染状况进行了总体评价。结果表明：重金属Hg的污染最为严重，已达到了警戒水平；而其他重金属则处于安全水平。总体来说黑河市上马厂村所研究区域土壤处于清洁水平，满足绿色食品和蔬菜生产的要求。

重金属；绿色食品；土壤

土壤是人类赖以生存和发展的最根本物质基础，也是一种重要资源。随着化肥、农药和农业产业化发展，农民不可避免地使用化肥、农药及生长调节剂等物质来提高农业生产强度，而这些物质不正确使用容易导致土壤重金属污染。2014年4月17日发布的全国土壤污染状况调查公报显示：全国耕地土壤环境质量堪忧，遭受不同程度污染的耕地土壤点位超标率达到19.4%。重金属污染具有隐蔽性和潜伏性，不易降解，有不可逆性和长期性等特点。因此，土壤一旦被重金属污染，粮食、蔬菜和瓜果等受重金属污染的风险急剧增加，重金属可通过食物链进入人体富集到一定程度后会危害人类身体健康，造成极其严重的后果。土壤重金属污染一直是环境科学的重点研究课题，但我国对土壤重金属的研究大多数集中在城市周边农业土壤的重金属污染与农作物的相互影响的研究上。而当前我国农村生态环境形势日益严峻，土壤受到污染的问题日益突出。因此，本文以黑河市上马厂村土壤为研究对象，对不同土地利用背景及采样深度样品含有的重金属元素进行了初步的研究，并对重金属污染状况进行了总体评价，期望为黑河市上马厂村土壤中重金属污染的认识积累数据，同时促进当地农业发展，推广无公害粮食、蔬菜的种植面积等。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

根据现有土壤普查资料，土壤类型、地形地貌和土地利用性状等特点，在距离黑河市上马厂村1km和2km处，分别选取有代表性并能充分反映当地土壤特性的玉米种植地，小麦种植地和未耕作土地进行布点和采样。采取梅花布点法采集深度为0-20cm的土壤，共有30个采样点，即每种类型的土地分别布置10个采样点，然后将同一类型的土地上采集的样品均匀混合，混合样品代表该使用类型土壤。土壤样品的采集与制备严格按照中华人民共和国农业行业标准《土壤样品的采集、处理和贮存》（NY/T1121.1-2006）执行。

1.2 测定项目及方法

对Hg、Cd、Cr、Pb、Cu和As等6项重金属元素进行分析检测，元素检测方法依据《DD 2005-01区域生态地球化学样品分析技术要求（试行）》要求执行：准确称取按照NY/T1121.1-2006标准制备的土壤（烘干后）4.00 g，然后对样品粉末进行压饼法处理，Cr和Pb两种元素采用 XRF方法检测；称取0.100 g样品并加入到混酸中（硝酸：盐酸：氢氟酸：高氯酸 =2：4：4：1），待样品溶解后定容至100 mL，采用 ICP-MS方法检测 Cd；称取0.250 g样品溶解于王水中，后采用 KBH4还原、氢化法处理，采用原子荧光法（AFS）检测 As和Hg；其余元素则采用等离子体发射光谱法测定。为更好地控制准确度、精密度，测试中采用国家一级标准物质和平行双份样品测定方法，这样可控制整个测试质量。

表1 上马厂乡土壤重金属元素全量概况mg/kg

2 土壤重金属污染评价

2.1 评价因子及标准

选择总Hg、总 As、总Cd、总Cr、总Cu、总Pb等6项指标作为评价因子。

表2 重金属元素土壤环境标准值mg/kg

根据土壤环境质量标准（GB15618-1995）以土壤应用功能和保护目标为原则将土壤划分为三类。本文所研究的土壤按此标准归属于Ⅱ类，因此土壤质量评价按Ⅱ类土壤质量执行二级标准。根据现场pH值检测结果可知，测试土壤的pH值在5.96-6.29范围内，为弱酸性土壤。根据pH值确定二级标准中采用的重金属元素的相应评价标准并列于表2中。统一使用1990年黑龙江省环境监测中心站公布的黑龙江省土壤重金属背景值作为土壤背景值。

2.2 评价方法

表3 上马厂村土壤重金属污染指数

评价模式分为土壤单因子污染评价和多因子污染综合评价。

单项污染指数式为：Ii=（Ci-B）/（Si-B）

式中：

Ii—某样品中污染元素i的分指数；

Ci—某样品中i元素的实测值；

Si—为i元素的评价标准；

B—土壤中i元素的背景值。

多项污染综合指数式为：P=〔0.5*〔（I平均值）2+（I最大值）2〕〕0.5

式中：

P—土壤综合污染指数；

I平均值—各元素污染指数平均值；

I最大值—各元素污染指数中的最大值。

根据公式分别计算出上马厂村各采样地块的污染指数值（表3）。

2.3 污染等级划分

污染等级划分标准参照中国绿色食品发展中心《绿色食品产地环境质量现状评价纲要》的规定，见表4。

表4 污染等级划分标准

2.4 评价结果

从表3可知，各研究地块及土壤层的土壤综合污染指数P值均小于0.7，且平均P值为0.402，这表明考察的重金属离子在上马厂村土壤中总体来说处于清洁水平。但表层土壤的P值接近0.7，这说明有部分重金属在土壤表层富集。若不加以重视，重金属离子会不断在表层土壤中积累，其P值将突破0.7，达到警戒级。

土地利用方式及土壤层深度会对土壤中的重金属含量存在影响。对于同一利用方式的土壤，随着土壤层深度增加，其P值顺序如下：玉米-0＞玉米-15＞玉米-20，小麦-0＞小麦-15＞小麦-20。其P值均小于0.40，属于清洁级。随着采样深度增加，其P值是逐渐减小，这种差异产生的原因可以归结为以下三点。（1）植物根部离子交换导致的土壤净化；（2）降雨、大气沉降等将含重金属的颗粒物引入到地表；（3）农药、化肥、除草剂等使用造成的表面重金属富集。第一点是导致采样深度为15cm和20cm的样品P值小于表层土壤P值得原因，第二和第三点是导致表层土壤P值较高的原因。采样深度相同时，玉米地的P值要大于小麦地的P值，出现P值差异的原因可能为不同作物对土壤中的重金属净化能力不同。

从全部耕作土壤各采样层来看，Hg元素的单项综合指数I值最大，达到0.56，接近警戒级别；其次是As为0.177，处于清洁级别；Cu的I值最小，为-0.127。从单一功能区的I值来看，表层土壤中的Hg值均高于0.7，且在0.9左右，属于警戒级别，但Hg含量仍低于国家限定的绿色食品蔬菜生产的最高含量。在所有样品中As含量都高于黑龙江土壤As背景值，但低于安全区含量。Hg值的偏高可能与当地农民过量与不合理使用化学农药等有关。As值的偏高可能与当地背景值偏高有关。应用尼梅罗（Nemerow NL）法计算土壤综合污染指数（P）时，土壤P值小于或等于1.0时满足绿色食品蔬菜生产的要求。由表3可知：各采样地的P值均小于1.0，且Hg和As的含量值低于国家限定的绿色食品蔬菜生产的最高含量。因此黑河市上马厂村的采样区土壤满足绿色食品蔬菜生产的要求。

3 结论

通过对黑河市上马厂村所采土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、Cu和As等6项重金属元素6种重金属元素污染情况的分析，可以得出如下结论：

（1）黑河市上马厂村表层土壤中重金属已有一定程度的积累。Hg、As和Pb等含量在某些采样点高于黑龙江省的土壤相应背景值，而Cr、Cu和Cd等含量则低于黑龙江省土壤中的相应背景值。在各采样地块的地表土壤中，重金属污染综合指数排序为：PHg＞PAs＞PPb＞PCd＞PCr＞PCu。Hg元素的P值高于0.7且小于1.0，属于警戒级。其余元素的P值均小于0.7，属于安全级。

（2）重金属含量与采样深度存在一定的相关性。表层土壤的综合污染指数最大，随着采样深度增加土壤的综合污染指数减小。

（3）黑河市上马厂村的研究区域土壤满足绿色食品蔬菜生产的要求。

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Pollution Assessment of Heavy Metals in the Soil of Shangmachang Village

YangJiming（Environmental monitoring center station of HeiHe city HeiHe Heilongjiang 164300）

The content of Hg、As、Cd、Cr、Cu and Pb in different functional zones is studied，the relationship between heavy metals and sampling depth is analyzed.The results show the content of Hg is high and should be paid more attention.And other metals are safe for agricultural production.The soil is at clean level on the whole，so the soil meets the needs of producing green food and vegetables.

Heavy metals Green food Soil

X825

A

1674-263X（2017）02-0044-04

2017-06-15

杨继明（1975-），男，本科，高级工程师，从事环境监测工作。