云南德宏州芒牛坝地区土壤重金属风险评估

李 勇，杨荣倩，周新惟，张学嘉，赵 娟*

（1.云南省德宏傣族颇族自治州土壤肥料工作站，云南 芒市 678400；2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163000）

近年来，随着工农业、城镇化快速发展，重金属矿过度开采，工业“三废”大量排放，化肥、农药不合理施用及滥用，导致大量耕地和林地土壤重金属含量不断增加，造成土壤污染，生态环境恶化，从而直接或间接危害人体健康，分析区域土壤重金属含量、空间分布、风险评估等污染状况越来越受到关注[1～2]。重金属污染不仅影响土壤生态功能，也影响植物的生长和农产品质量，并通过食物链传递进而影响人体健康，危害性备受关注[3]。

目前，许多学者对土壤重金属做了大量研究。国内西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4 种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高态势[4]。现全国范围内的重金属研究中，云南土壤重金属含量各项指标相对较高[5]。

勐戛镇芒牛坝村位于云南省德宏州芒市南部，早在2008年，云南省农业环境保护监测站牵头进行芒市无公害农产品产地环境质量状况评价，对芒市各乡镇进行土壤样品的大量采集和简单处理分析，并对其进行初步环境质量评价，芒牛坝土壤环境质量不符合无公害农产品产地环境要求。本次针对芒牛坝区域内耕地和林地土壤中8 重金属元素，以1996 年颁布的国家《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)，对其土壤重金属进行风险评价。

一、样品采集与测定方法

1、样品采集与制备

样品采集区域为东经98°26′52.8″～98°28′55.2″，北纬24°12′14.4″～24°13′26.4″位于云南芒市南部，与缅甸毗邻，海拔1556.5～1682.2 m，年平均降雨量1600 mm，采样区面积4.88 hm2。根据研究区域基本情况，秋收后采集土壤样品，按“随机、均等、混合”原则，采用“S”形采样法，在代表性区域采集0～20 cm 表层5 个分点，用四分法缩分留1 kg，做好标记和原始记录，共采集样品25 个，其中耕地17 个，林地8 个。将土样带回实验室风干后，分别制成20 目和100 目，各制备土样100 g 供检测分析pH 值及重金属含量。

2、测定方法

参照国家标准和国家环境保护标准，利用原子荧光法、石墨炉原子吸收分光光度法和火焰原子吸收分光光度法测定土壤重金属含量。采用单因子指数法、内梅罗综合指数法和国家《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995) 二级标准进行土壤重金属环境质量评价。采用Excel2007 和 SPSS21.0 软件进行数据分析。

二、测定结果分析

1、土壤重金属含量特征

测定25 个土壤样品pH 值均小于6.5。由表1 可知，8 种土壤重金属变异系数（CV）[6]范围为17.12%～138.46%；Ni、Cu 变异系数相对较小，属中等变异，其余6 种属强变异，且Cd、Pb、Hg 的变异最大，表明土壤重金属分布不均匀，空间变异大，受到人类活动干扰。

表1 芒牛坝土壤重金属含量

从最小值和最大值看，8 种土壤重金属的极差均较大，这可能与常年种植作物种类不同、使用农药和肥料不同、人为因素等有关。

均值含量表现为Pb ＞Zn ＞Cr ＞Ni ＞Cu ＞As ＞Hg＞Cd，其中Hg 含量高于国家土壤环境质量二级标准，是其1.7倍；Ni 含量是国家土壤环境质量二级标准的1.4 倍；其余As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 含量均低于国家土壤环境质量二级标准。

2、土壤重金属污染评价

由表2 可知，单因子污染指数（Pi）大于1 为超标，Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn 单因子污染指数平均值分别为1.72、0.58、0.87、0.62、0.72、1.40、0.85、0.58，其 中Hg和Ni 大于1，其余均小于1，说明芒牛坝土壤中Hg 和Ni 的浓度均值超标。整体表现为重金属As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 无污染，而Hg、Ni 为轻微污染。芒牛坝土壤重金属内梅罗污染指数为4.45，综合污染等级为重度污染，且耕地土壤内梅罗污染指数略低于林地，表明研究区域重金属主要受土壤母岩和残留生物质影响。

表2 芒牛坝土壤重金属污染因子评价结果

3、土壤重金属污染相关性分析

表3 相似性矩阵分析了8 种元素之间的相关性，值向量间的相关性表明Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As 重金属元素之间具有一定的相关性，Cu、Hg 两种元素与其他重金属元素之间的相关性较差。

表3 芒牛坝土壤重金属相似性矩阵

三、芒牛坝土壤重金属风险评估

芒牛坝土壤重金属As、Cd、Pb、Cr、Zn 较为清洁，未受施用化肥、喷洒农药、工农业“三废”、采矿和冶炼等影响，其含量主要还是受土壤质地、有机质含量和pH 值等因素影响。Cu 无污染，Hg、Ni 为轻微污染，与张国云等[3]研究结果一致。芒牛坝土壤以Hg、Ni 富集污染为主，除受土壤母质和地形等因素影响以外，同时受当地居民生活扰动影响较大，包括土地使用类型和不同利用方式等。芒牛坝土壤质量不符合《土壤环境质量标准》和《绿色食品产地环境质量》，可能对当地农作物、植物和环境造成一定危害和污染，同2008 年初步研究判定结论一致，不符合无公害农产品产地环境质量。在今后的耕作生产中，需高度重视土壤环境污染问题，有效采取防控措施，严格控制施用化肥和喷洒农药用量，加强土壤重金属来源和去向的机制研究，并深度剖析对农产品质量安全的影响。