銅陵市老洲鄉蔬菜基地重金屬污染現狀評價

呂艷俠，陳發揚，王立

（1.安徽師范大學環境科學與環境工程學院,安徽蕪湖241003；2.中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，北京100083）

隨著工農業的迅速發展，土壤環境污染問題越來越突出，其中土壤環境重金屬污染尤為世界各國所關注問題[1]。土壤重金屬特別是有毒重金屬污染是近幾年來環境科學和農業科學研究的熱點之一[2]。土壤重金屬污染具有難降解、易積累、毒性大、隱蔽性強、不可逆等特性,對作物的生長、產量和品質都有影響,并可通過食物鏈對人體健康造成潛在威脅[3]。而中國蔬菜基地化生產已較為普遍，隨著國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，人們對農產品質量有了更高的要求，尤其是農產品的安全性更是引起了人們的普遍關注[4]。

老洲鄉隸屬安徽省銅陵市銅陵縣，是銅陵市“菜籃子”生產基地，屬獨立江心洲，東與銅陵縣城隔江相望，西與無為縣、樅陽縣隔江相鄰，總面積4.2×107m2，耕地面積8.7×106m2,其中約3.3×105m2已經通過省無公害基地認定,年產蔬菜2.0×107kg[5]。筆者選擇銅陵市種植面積較大、產量較高的蔬菜生產基地作為調查對象，調查測定老洲鄉蔬菜基地土壤中重金屬的含量，并對結果進行分析與評價，旨在為無公害蔬菜基地建設和重金屬元素污染控制提供指導依據。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

蔬菜基地分布在銅陵市老洲鄉。研究區域同時也是銅陵市城區綠葉蔬菜和瓜類的主要供應點。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤樣品的取樣與制備。老洲鄉蔬菜基地的面積約3.3×105m2，主要集中在光輝村11隊、20隊、科技示范園和中心村，為了比較各個區域的污染情況，采集土壤樣品的時候將蔬菜基地按照這4個區劃分，分別為A、B、C、D區，每個區又布置了6個采樣點，每個采樣點采用梅花布點法，用取樣器采集15～20個樣點的0～20 cm土壤，充分混合后，采用四分法留取1 kg左右，該研究共采集了24個土壤樣品。

采回的土壤樣品攤晾在樣品盤上,置于干凈整潔的室內通風處自然風干。同時剔除土壤中的侵入體和植物須根。風干后的土樣用木棒研碎后過2 mm尼龍篩，棄去石塊、沙子等，將過2 mm的土樣繼續研磨并過150 μm尼龍篩后，裝瓶貼上標簽待測[6]。

1.2.2 測定項目及方法。土壤中重金屬的測定采用《食用農產品產地環境質量評價標準》（HJ332～2006）公布的測定方法：土壤中汞、砷含量測定分別采用冷原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法；銅和鋅含量測定都采用火焰原子吸收分光光度法；Cr含量測定采用二苯碳酰二肼光度法；土壤pH采用玻璃電極測定（土∶水=1.0∶2.5）[7]。

1.2.3 評價方法及評價標準。土壤評價方法采用單因子污染指數法與內梅羅綜合污染指數法進行蔬菜基地土壤污染評價[2]。評價標準采用土壤環境質量標準中的二級標準（表1）。

表1 環境質量評價標準(G B 15618-1995)m g/k g

（1）單因子污染指數。計算公式：

式中，Pi為土壤（蔬菜）中污染物i的單因子污染指數；Ci為土壤（蔬菜）中污染物i的實測濃度（mg/kg）；Si為污染物i的評價標準（mg/kg）。

Pi≤1表示未污染；1＜Pi≤2表示輕度污染；2＜Pi≤3表示中度污染；Pi＞3表示重度污染。

（2）內梅羅綜合污染指數法。計算公式：

式中，（Ci/Si）max為土壤污染中污染指數最大值；（Ci/Si）ave為土壤污染中污染指數的平均值。

P綜≤0.7表示安全；0.7＜P綜≤1表示警戒級；1＜P綜≤2表示輕污染；2＜P綜≤3表示中污染；P綜＞3表示重污染。

2 結果與分析

2.1 老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬平均含量

由表2可知，老洲鄉蔬菜基地土壤Hg的含量范圍在0.034～0.065 mg/kg,平均值為0.046 mg/kg，含量高的樣品主要分布在D區的采樣點。As的含量在5.2～22.1 mg/kg，平均值為12.2 mg/kg，含量高的樣品主要分布在C區采樣點。Cr含量范圍在6.6～23.4 mg/kg,平均值為11.5 mg/kg,含量高的樣品主要分布在D區的采樣點。Cu的含量在45.0～100.0 mg/kg，平均值為63.0 mg/kg,含量高的樣品主要分布在A區的采樣點。Zn的含量在45.7～82.7 mg/kg,平均值為57.6 mg/kg,以A區的采樣點含量較高。

表2 老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬平均含量

2.2 老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬污染評價結果

與土壤環境質量標準[8]中的二級標準（表1）和安徽省土壤環境背景值[9]比較可知,銅陵市老洲鄉蔬菜基地Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超過國家土壤重金屬污染物二級標準。但Hg、As和Cu的平均含量分別超過安徽省自然土壤背景39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超過安徽省自然土壤背景值。

2.3 老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬變異情況

變異系數反映了總體樣本中各采樣點的平均變異程度。一般情況下,變異系數在0～10%屬于弱變異強度，在10%～100%屬于中等變異強度，100%以上屬于強變異強度。在整個研究區域內，4種重金屬的變異系數由大到小依次為Hg（17.92%）、As（42.43%）、Cr（43.16%）、Cu（21.42%）和Zn（10.59%），都屬于中等變異（表2）。Hg、Cu和Zn的變異系數較小且接近，說明這3種金屬含量主要受土壤背景控制，人為活動對這3種重金屬的污染貢獻率相似，或在該區內3種重金屬具有同源性。As和Cr的變異系數較大且接近，一般相關性較好的可以認為同源，所以As和Cr具有同源性。相關性分析表明，Cu和Zn相互之間存在顯著相關，進一步說明這2種元素為復合污染。As與Cr之間的相關系數為-0.72，說明研究區土壤重金屬As含量與Cr含量顯著負相關（表3）。

表3 研究區土壤重金屬的相關性

2.4 結果評價

以環境質量評價標準為評價依據所得單項污染指標如下：Hg的Pi范圍是0.03~0.07；As的Pi范圍是0.21~0.88；Cr的Pi范圍是0.03~0.09；Cu的Pi范圍是0.23~0.45；Zn的Pi范圍是0.21~0.66。從單項污染指標看，銅陵市老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬中As的單項污染指標較大，但是都未超過1.00，其中C區的第15和第16個采樣點As的單項污染指標都接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的單項污染指標均未超過1.00。

以環境質量評價標準為評價依據所得綜合污染指數為0.21~0.66，綜合污染指數都在0.70以下，屬安全范圍，其中C區第15和第16個采樣點綜合污染指數都非常接近0.70，屬于安全范圍。

3 結論與討論

（1）銅陵市老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬Hg、As、Cr、Cu和Zn的平均含量均未超過國家土壤重金屬污染物二級標準。但Hg、As和Cu的平均含量分別超過安徽省自然土壤背景值39.39%、35.56%和208.82%；Cr和Zn均未超過安徽省自然土壤背景值。Hg和Cr含量高的樣品主要分布在中心村；As含量高的樣品主要分布在科技示范園和中心村；Cu和Zn以光輝村11隊含量較高。

（2）從單項污染指標看，銅陵市老洲鄉蔬菜基地土壤重金屬中As的單項污染指標較大，但是都未超過1.00，其中科技示范園有2個采樣點的單項污染指標都非常接近1.00；Hg、Cr、Cu和Zn的單項污染指標均未超過1.00。從綜合污染指數分析，綜合污染指數都在0.70以下，屬安全范圍，其中科技示范園有2個采樣點的綜合污染指數都接近0.70。

（3）從老洲鄉的地理位置可知，銅陵市主要有色金屬冶煉、化工等企業均沿江布置,掃把溝工業區及循環經濟工業園距老洲鄉在1500~15000 m,距老洲鄉“菜籃子”種植基地2000~8000 m。因兩大工業園區內的有色金屬冶煉及化工企業廢氣大多以中、高架排氣筒對外排放,“菜籃子”種植基地基本在排氣筒排放污染物的落點范圍內,廢氣中酸性物質（二氧化硫、酸霧）及含重金屬煙塵粉塵對基地土壤、農產品等產生一定程度的影響。銅陵地區冬季以東北風為主,夏季以西南風為主,從老洲鄉不同調查區域來看,光輝村11隊、20隊距掃把溝工業區距離較近（約2000 m）且基本位于其主導風向的下風向,科技示范園、中心村7隊距循環經濟工業園距離較近（約1800 m）且位于其主導風向的下風向,而“菜籃子”種植基地主要集中在光輝村11隊、20隊、科技示范園和中心村。

（4）通過分析數據，對銅陵市老洲鄉無公害蔬菜生產基地蔬菜種植提出以下幾條建議：加強對蔬菜基地重金屬污染的監測力度，嚴格控制工業“三廢”的排放，禁止工業廢品的農用化；嚴格按照無公害生產技術規范進行蔬菜生產，重點把握好無公害蔬菜生產中的4項關鍵技術措施；合理安排蔬菜生產布局，可在遠離污染源的地區開發新蔬菜基地以保證蔬菜質量；合理布局，搞好無公害蔬菜基地規劃和建設；對已污染的土壤，應采取相應的措施降低重金屬活性。

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