镀锌厂周边农用地土壤、水稻中重金属污染分析

潘明红

(重庆市生态环境监测中心，重庆 401147)

1 引言

通过选择重庆地区某镀锌厂周围农田作为主要调查对象，规范采集农田中的土壤以及水稻作物作为试验样品，对其中的重金属浓度、分布情况及存在风险进行相应探究，有助于人们正确掌握镀锌厂周围土壤与作物污染情况，对及时解决重金属污染问题，做好相应防治工作具有积极的指导帮助作用。

2 材料与方法

2.1 样品采集与处理

根据周边农田与镀锌厂之间的实际距离，按照由远及近，间距从小到大的原则，依次排列采样区域，将与镀锌厂距离最近的区域划分为A区，其次为与镀锌厂距离稍远的B区与C区，对区域内的农田土壤样品以及水稻作物样品进行同步采集。同时在与镀锌厂距离最远，基本不受镀锌厂影响的D区作为背景区域，进行土壤采集。在本次试验中，土壤样品以计划样点为中心，采用双对角线5点混合采样法，将表层所覆盖的枯枝落叶和碎石去除后，采集0～20 cm深度的土壤样品，水稻样品也采用双对角线5点混合采样法采集成熟后的籽粒。本次采集的土样数量共计36个，同步采集得到的水稻样品共计22个。对于所有土壤样品，除去土壤中混杂的砖瓦石块、动植物残体等杂质，并经过风干、粗磨、细磨等一系列预处理后制备成测试所需的粒径。对于所有采集得到的水稻样品，则需要使用离子水进行反复洗净并自然风干后，对获得的谷壳、糙米和精米进行烘干、磨碎处理。

2.2 数据分析处理法

本实验选择使用DTPA提取法精准提取出土壤样品中的重金属提取态，按照4∶1的比例使用氯化氢和硝酸对土壤重金属全量进行消煮处理。在消煮糙米、精米样品中的重金属全量时，则采用3∶2的比例使用硝酸与高氯酸，样品在检测限范围以上和以下时，所采用的测定方法分别为原子吸收火焰法与石墨炉原子吸收法[1]。并利用专业的SPSS与Excel等软件对测得的各项数据进行统计分析。

3 结果与讨论

3.1 土壤中重金属污染情况分析

结合所获得的相关实验数据，可知在调查区当中无论是提取出的土壤样品中的重金属提取态，还是土壤重金属全量，其变异系数均超过0.05，其中距离镀锌厂最近的A区，测得的土壤样品中的铜、锌以及镉全量浓度和对应的重庆市土壤背景值相比，平均超出5倍左右，代表该区域土壤重金属明显受到镀锌厂生产活动的影响，极有可能是由于镀锌厂出现违规排污而导致其土壤重金属超标。当土壤pH值超过7.5时，结果显示在污染区采集的土壤样品中，有10个样品出现铜超标，分别有12个与15个土壤样品出现锌超标与镉超标。为了能够更好地了解土壤所受到的环境污染的影响程度，在实验当中工作人员还重点对重金属生物有效性系数进行计算。即根据全量中重金属有效态的占比，确定环境污染对土壤的影响程度，在本次实验当中，镉生物有效性系数相对铜和锌的生物有效性系数较高些，其均值可以达到23%左右。其中锌的有效性最低，约为6.7%。镉的植物有效性高于其他两种重金属，容易被植物吸收，与土壤中有外源镉进入其中并呈交换态形式有着一定关联。

3.2 土壤中重金属水平分布统计

实验结果显示，随着检测区域与镀锌厂的间距逐渐增大，从土壤样品中提取的重金属DTPA提取态浓度以及各类重金属全量均呈现出明显降低的变化趋势。在与镀锌厂排污口相距不超过150 m范围内的土壤样品中，全铜量在100 mg/kg以上，略超国家标准要求。与排污口相距不超过250 m区域的土壤样品中，全锌值超过300 mg/kg，而该区域土壤样品中的全镉则在0.6 mg/kg以上，均比国家规定限值要略高。除了本身受到当地土壤镉背景值相对较高这一因素的影响之外，极有可能与镀锌厂违规排污有关。

3.3 大米重金属浓度与风险评价

根据国家相关规定要求，水稻糙米当中的铜含量应当严格控制在10 mg/kg以内，其锌含量应当严格控制在50 mg/kg以内[2]。经检测，镀锌厂周围水稻作物中铜含量在2.5～6.55 mg/kg之间，而水稻作物中锌含量则在24.1～40.2 mg/kg之间，均未超过规定限值。但在检测中工作人员发现有10个样品中出现水稻作物中金属镉含量超标的情况，检测可知样品中糙米的镉含量在0.06～1.73 mg/kg之间，但根据规定要求，水稻作物中镉含量应严格控制在0.2 mg/kg以内。参考相关研究资料可知，水稻作物中金属铜的允许浓度最大值为5.1 mg/kg，锌与镉的允许浓度最大值各为38.0 mg/kg与0.13 mg/kg。但在调查区中，水稻作物样品中存在金属铜浓度超限和金属锌浓度超限问题的样品数量较少，在发现存在金属镉浓度超限问题的水稻作物样品中其全部为糙米样品，供本地居民食用的精米样品中则并不存在金属镉浓度超过国家规定标准要求的现象。

3.4 土壤-水稻重金属浓度相关性分析

土壤当中重金属的浓度、重金属有效性对农田土壤-水稻系统有着一定的影响着作用，一定程度会影响籽粒重金属积累情况。通过结合具体实验结果，可知水稻作物中锌和土壤中提取的锌提取态之间具有线性关系，其相关系数为0.35，但和土壤全锌之间则未表现出明显的相关性。由此可知，水稻作物当中金属锌浓度会在一定程度上受到土壤中锌有效态含量的影响。整体来看，本次实验当中试验区域土壤中镉污染对水稻中重金属镉的浓度相关性不明显[3]。在检测过程中工作人员发现，部分检测区的土壤样品虽然显示存在金属镉超标的情况，但在对该区域采集的水稻样品进行检测时，则并未发现其存在金属镉超标的情况，而在与镀锌厂距离较远的区域，在检测过程中发现虽然该区域的土壤样品中没有出现金属镉超标问题，但却在该区域的水稻作物样品中检测发现存在金属镉超标情况。且水稻超标的重金属主要在糙米里。另外，工作人员也发现土壤当中提取得到的铜的提取态和全铜值与水稻作物中的含铜量与铜浓度值之间并不存在明显的相关性。由此可知，土壤中重金属镉、锌、铜超标对农产品水稻中相应重金属含量有一定影响，但水稻中重金属含量还受到其他多种因素的影响。

3.5 土壤酸碱值-大米重金属浓度相关性

在此次实验当中并未发现土壤酸碱值与水稻作物当中的铜、锌与镉含量之间有着明显的相关性。根据实验结果显示，土壤酸碱值与水稻作物中铜含量的相关系数为-0.036，与锌、镉含量的相关系数各为-0.353以及-0.195。调查区农田酸碱值存在较大差异，主要是受到每一块农田当中，农户所使用的石灰石用量的影响，与镀锌厂违规排污之间并不存在明显的直接关系，这也使得水稻作物中重金属含量与镀锌厂周围农田酸碱值之间无明显相关性。

4 结语

因镀锌厂存在违规排污的行为，使得周围农田土壤中分布一定的金属铜、锌与镉。与镀锌厂距离越近的区域，土壤中的重金属全量以及重金属DTPA提取态将越高。虽然在此次实验当中发现镀锌厂周围农田土壤重金属镉超标，但与水稻重金属镉超标之间没有明显的相关性，即部分土壤超标但水稻不超标，部分土壤不超标水稻中却出现金属镉超标，而且水稻超标的重金属主要在糙米里，供人食用的精米中不存在金属镉超标问题，因此水稻中重金属含量除受到土壤中重金属含量影响外，还受到其他多种因素的影响。镀锌厂仍然需要尽快解决其违规排污问题，对排放污水进一步进行净化处理，以有效保护周围生态与自然环境，从根本上避免土壤与水稻作物出现重金属污染问题。