电子废弃物拆解区周边农田土壤重金属污染及生态风险

任露陆 曹美苑 王固宁

摘要 采集了典型的电子废物拆解区周边农田土壤，分析了6种重金属元素（As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn）的含量，计算了污染指数、富集因子和潜在生态风险指数，用于评价研究区域生态系统风险。结果表明：研究区域土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn含量显著增加，均超出农用地土壤污染风险筛选值标准，超标率分别为Cd 100%、Pb 100%、Cu 91.3%和Zn 26.1%;富集因子值进一步表明，Cd、Cu、Zn、Hg是该区域富集最明显的金属，这可能与电子垃圾活动有关;Cu、Pb、Zn这3种重金属极显著相关（P<0.01），可能具有相同的来源，Cd、Hg、As与其他元素的相关系数较小，可能有电子废物之外的来源;6种重金属综合潜在生态风险指数显示，该区域属于潜在生态风险很强的区域，其中Cd和Hg对生态危害贡献率达到85.54%。

关键词 电子废物;农田土壤;重金属;污染;生态风险

中图分类号 X825  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）10-0050-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.014

Abstract In this study，soil samples collection was conducted in farmland around a typical disassembling site，and the concentrations of six heavy metals （As，Cd，Cu，Hg，Pb，and Zn） were analyzed，calculated the pollution index，enrichment factor and potential ecological risk index，and used them to evaluate the ecological system risk.The results showed that the mean concentrations of Cd，Pb，Cu，and Zn were significantly higher than their standard values of risk screening values in agricultural land，the excess portion was 100% for Cd，100% for Pb ，91.3% for Cu，and 26.1% for Zn;the values of enrichment factors further demonstrated that Cd，Cu，Zn and Hg were the most signifi cantly enriched metals in the study area，which might be associated with ewaste activities; Cu，Pb，and Zn in soils may originated from the same source for their highly significant correlation （P<0.01） while Cd，Hg，and As may differ from different sources;the potential ecological risk of 6 heavy metals indicated that this region with much higher potential ecological risks，and the contribution rate of Cd and Hg to ecological risk reaches 85.54%.

Key words Ewaste;Farmland soil;Heavy metal;Contamination;Ecological risk

長期以来，由于我国的劳动力低廉和相关环保制度不健全，全世界约有70%的电子废物在中国完成了从拆解到最终处置的过程，并且形成了包括广东清远的龙塘石角、汕头贵屿以及浙江台州在内的聚集基地[1]。重金属由于具有特殊性能而被广泛地用于电子产品的生产，不规范的拆解行为加剧了重金属的释放，每年电子拆解过程排放的Cu达到5 000 t[2]。前人的许多研究报道已表明，电子拆解成为了拆解区域土壤重金属污染的重要来源，并且呈现出Cd、Cu、Pb和Zn等多金属复合污染[3-6]，在土壤-作物体系内，金属间因存在拮抗或协同效应，多金属在作物体内的迁移通常比单金属更复杂[3]。在此背景下，以电子废物拆解区污染农田为研究对象，开展多种重金属污染特征与生态风险研究，对于重金属复合污染农田的安全利用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

龙塘镇地处广东省清远市清城区中部、北江的中下游，属珠江三角洲冲积平原的北端，西临北江，北与清城市区接壤，南毗广州市花都区，距广州市中心60 km2，总面积153 km2。该地的废旧拆解行业有30年发展历史，是我国最大的电子拆解基地之一。该地区属亚热带季风气候区，温暖湿润，一年四季均可耕作，区内地貌类型以丘陵为主，主要植被是人工林和灌木，村民以农业耕作为主，主要是生产水稻、花生和其他杂粮以及经营规模性种植和养殖等。

1.2 样品采集

1.2.1 土壤采集。2017年11月水稻秋收后，在电子废物拆解区周围的农田采集土壤样品，并在研究区域上游和逆风方向10 km以外的稻田采集3个参考土样品，以消除任何电子垃圾回收的影响。

采集表层土壤样品（0～20 cm），聚乙烯袋封装（视地块大小每个样品由在一定范围内采集的5个样品混合而成，同时记录采样中心点经纬度及周围环境情况），共获得土壤样品 23个。样品在实验室室温风干后，研磨过100目（0.15 mm）尼龙筛，用于pH和重金属分析。

（2）6种重金属的相关性分析表明，Cu、Pb、Zn这3种重金属相互之间在0.01水平上显著相关，这说明了这些元素来源单一，具有相同的来源，与电子垃圾拆解产生的“三废”中同时富含Cu、Pb、Zn等多种重金属是相符的;Cd、Hg、As与其他元素的相关系数较小，表明Cd、Hg、As污染可能还有电子废物之外的来源。

（3）6种重金属综合潜在生态危害指数显示，该区域属于潜在生态风险很强的区域，全部样本的RI值都高于300，其中 65.2%的样品RI值为300～600，34.8%的样本RI值大于600， Cd和Hg对生态危害贡献率达到85.54%。6 种重金属的潜在生态危害系数排序是Cd>Hg>Cu>As>Pb>Zn。

由此可知，电子废物拆解区周边农田土壤中的Cd、Pb、Cu和Zn等重金属含量显著增加，潜在生态风险很强（尤其是Cd和Hg），主要与电子废物回收活动有关，这意味着当地生态系统和居民生活面临相当大的风险，该研究结果可为地方当局有效规范电子垃圾回收产业及土壤修复提供参考。

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