錦州鐵合金廠區周邊蔬菜地土壤和蔬菜中重金屬污染狀況評價

摘要：對錦州鐵合金廠70多年的生產給周邊農田土壤和農作物帶來的重金屬污染進行了詳細研究，選取廠區周邊農田土壤樣本60個，蔬菜基地中有代表性的3大類蔬菜(根莖類、瓜果類、葉菜類)樣品各40個。經消解處理后用等離子體發射光譜儀(ICP-AES)測定土壤和蔬菜樣本中Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、Cd、As、Hg金屬元素含量，采用內梅羅綜合指數法對重金屬污染狀況進行評價，綜合指數為2.48和1.82。土壤已經中度污染，蔬菜輕度污染。土壤中Cr、Ni和Zn的污染比較重，Pb、Cu、As、Cd和Hg也有不同程度污染，并對蔬菜造成影響，所產蔬菜污染程度為地下根莖類蔬菜＞葉類蔬菜＞茄果類蔬菜。土壤污染較重的元素對蔬菜的污染也相對比較重。

關鍵詞：鐵合金；土壤；蔬菜；重金屬；污染；環境評價

中圖分類號：X592 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)12—0064—03

鐵合金廠位于錦州市西側、距錦州市13多公里處。該廠的歷史可以追溯到1940年，日本人建廠初期將大量重金屬的冶煉廢渣堆放到廠區周圍和附近的女兒河河床里，至70年代仍然延續這種現狀，而這些廢渣等，被附近造紙廠、垃圾場排出的廢水酸溶浸出含有金屬離子的酸性廢水，隨著排放的污水和降雨使之帶入女兒河，河沿岸農民用河水灌溉莊稼和蔬菜，浸出的金屬離子進入土壤，可以直接或間接地對廠區周圍的土地和農作物造成一些影響。因此，對土壤重金屬環境質量進行評價，確定其污染水平對防止農作物被污染，保障人體健康有十分重要的意義。本試驗對鐵合金廠周邊蔬菜地土壤重金屬污染狀況進行調查評價并對該菜地蔬菜重金屬含量用國家食品污染物限量標準進行質量評價。為減少土壤重金屬污染，修復和改良已經污染土壤對農作物的危害提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

根據廠區周邊土地和菜地分布情況，用網格布點法采集土樣60個，采樣深度0～20cm。采集有代表性的3大類蔬菜(根莖類、瓜果類、葉菜類)樣品各40個，每個樣品2kg左右。

1.2 樣品的前處理

1.2.1 土壤樣品待測液制備 樣本土壤經自然風干后磨碎，然后用四分法取部分土樣用瑪瑙研缽研磨，過100目尼龍篩后作如下處理：精確稱取0.1500g樣品于100ml聚四氟乙烯塑料坩堝中，采用酸溶法處理樣品，加HF12ml、HNO₃5ml和HCIO₄ml室溫消解3h，然后再恒溫水浴鍋蒸發近干，用HNO₃5ml(1+1)溶解殘渣，加去離子水定容至50ml，振蕩、混勻，過濾后作為待測液。

1.2.2 蔬菜樣品待測液制備 蔬菜洗凈，晾干除去皮后粉碎，研磨成勻漿狀。準確稱取一定量的樣品置于高壓微波消解儀消解罐中，再加入硝酸3ml和30％過氧化氫5ml，搖勻后進行消解，然后將消解后的透明溶液轉移至容量瓶內，反復清洗消解容器，清洗液合并到容量瓶中，定容50ml作為待測液。

1.3 樣品的分析測定

消解后的土壤和蔬菜樣品待測液采用ICP-AES(Variampx，vistampx)分別測定金屬元素含量。計算各平行樣品中被測元素含量平均值及相對標準偏差(RSD％)以檢測測定結果的精密度。

2 評價方法和評價標準

2.1 評價方法

2.1.1 單因子污染指數評價法 以土壤單項污染物的實測值與評價標準相比，用比值的分值數表示土壤中該物質的污染程度。即：

P_i=X／S_i

式中：P_i為土壤中污染物的環境質量指數；X_i為土壤中污染物的實測濃度(mg／kg)；S_i為土壤中污染物的評價標準(mg／kg)。

當某種金屬的污染指數P_i≤1時，該重金屬含量未超標，為未污染，1＜P_i≤2為輕度污染，2＜P_i≤3為中度污染，P_i＞3為重度污染，P_i值越大污染越嚴重。

2.1.2 多因子綜合指數評價法 重金屬在生態系統中的污染是一種綜合性的復合污染，因此，用單一的污染因子的污染指數很難評價大面積土地和不同蔬菜品種的重金屬污染程度。多應用綜合指數法進行綜合評價。綜合指數法有多種，一般采用內梅羅(N.L Nemerom)污染指數法進行綜合評價。

式中：P_N為內梅羅污染指數，P_max為土壤中各污染因子污染指數的最大值；P_ave為土壤中各污染因子污染指數的平均值。

綜合污染指數分級標準見表1。

2.2 評價標準

土壤環境評價標準采用國家質量標準(GBI5618－1995)《土壤重金屬污染評價標準》中的二級標準作為評價標準來比較土壤環境質量狀況。蔬菜采用國家有關的食品污染物限量標準GB2762-2005評價重金屬污染狀況，見表2、表3。

3 結果與分析

根據測定結果對測定數據進行分析和計算。對蔬菜地土壤和蔬菜污染狀況進行評價，評價結果見表4和表5。

由表4、表5看出，用國家《土壤重金屬污染評價標準》中的二級標準對錦州鐵合金廠周邊蔬菜基地土壤進行評價，該蔬菜基地土壤受到了重金屬的中度污染，用國家有關的食品污染物限量標準對該基地蔬菜中重金屬含量評價，生產的蔬菜受到輕度污染。

4 結論與建議

該蔬菜地土壤因受鐵合金廠金屬冶煉和污染物的排放帶來的影響已經中度污染，內梅羅綜合污染指數達到2.48。尤其是Cr、Ni和Zn的污染比較重。Pb、Cu、As、Cd和Hg也有不同程度污染。污染程度為：Cr＞Ni＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cd＞Hg。并對蔬菜造成影響，所產蔬菜也遭到輕微污染，污染程度為地下根莖類蔬菜＞葉類蔬菜＞茄果類蔬菜。土壤污染造成重金屬被植物吸收，并對蔬菜品質造成影響，達輕度污染，內梅羅綜合污染指數達到1.82。污染程度大小基本與土壤污染程度相一致。從食用蔬菜的安全角度考慮，該基地種植茄果類蔬菜比種植土豆、蘿卜、白菜等更加安全。同時增加有機肥料和磷肥來促進重金屬的修復作用。