桂林市青獅潭水庫周邊土壤和辣椒汞含量及污染評價

摘要：對桂林青獅潭水庫周邊區域的土壤和常見蔬菜辣椒進行了汞污染調查。采集的樣品包括58個土壤樣和14個辣椒樣。土壤樣品包括29個岸土，7個公平鎮垃圾土，22個菜地土壤。結果表明，由北向南，水庫周邊土壤總汞含量呈現出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢。其中菜地土總汞含量均值為0.134 6 μg/g，31號樣點土壤總汞含量為0.445 3 μg/g，超過了我國《土壤環境質量標準（GB 15618-2008）》第二級標準的最低限值（Hg≤0.2 μg/g），表明水庫南側土壤已有一定程度的污染。辣椒果實平均總汞含量為0.008 2 μg/g，沒有超出國家相關標準限定值。

關鍵詞：青獅潭水庫；土壤；辣椒；總汞含量；污染評價

中圖分類號：X82；X83 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）23-5718-04

汞是一種具有嚴重生理毒性的化學物質，環境中各種形式的汞均可在一定條件下轉化為劇毒的甲基汞。甲基汞進入人體后主要侵害神經系統，尤其是中樞神經系統[1，2]。汞在自然界分布極廣，汞及其化合物是分布廣泛的環境污染物，在土壤、植物、大氣等環境介質中普遍存在。汞還是一種具有持久性、易遷移性和高度生物蓄積性的化學品，已成為嚴重危害環境和人體健康的全球性污染物，受到了各國的高度重視[3]。

環境中的汞主要通過大氣傳播，根據釋放出來汞的形態及周圍環境的氣象條件，汞可以通過濕沉降或干沉降作用沉積在汞源附近甚至更遠的地方，所以汞污染是地方性的，也是區域性的乃至全球性的。土壤中汞的來源是多方面的。首先是土壤母質本身含汞，不同母質形成的土壤，其含汞量存在很大差異；另一方面，由于人類工農業生產活動，使汞進入環境，污染大氣、水體和土壤，如有機汞農藥的施用曾一度是造成大面積農田土壤含汞量普遍增加的一個重要原因。雖然近幾十年來限制含汞農藥的生產與使用，由含汞農藥帶來的土壤汞污染已大大減輕，但由污水灌溉污泥施肥等引起的局部地區的土壤汞污染卻在逐漸增加[4]。研究表明，被淹沒土壤和植被是水庫魚體甲基汞增高的重要原因[5]：一方面，被淹沒的土壤和植被在腐解過程中主動或被動地將甲基汞釋放到水庫生態系統中[6]；另一方面，被淹沒的土壤和植被再腐解使水庫底部形成厭氧環境[7]，有利于無機汞從被淹沒土壤和植被中溶解出來，從而為汞的甲基化反應提供充裕的無機汞[8]。

青獅潭水庫位于桂林市西北32 km，1960年建成，總庫容6億m3，是一座以灌溉為主，兼顧漓江旅游補水、發電、養殖等綜合利用的大型水庫[9]。由于漓江及支流都是典型的雨源型河流，水量季節性變化十分懸殊。隨著城市化進程及市區社會經濟不斷發展，取水量不斷增長，2010年日供水量達到121.97萬m3，需要供水流量超過10 m3/s，按現有水廠的取水能力，漓江滿足不了桂林市的供水要求[10]。實施青獅潭水庫向桂林市供水，改變了桂林市從漓江取水的單一供水方式，緩解了漓江枯水期水量短缺問題，但水庫水質好壞也會因此影響漓江水質狀況。

對青獅潭水庫周邊環境土壤-植物系統的汞污染調查，其目的一方面是了解水庫環境汞污染的現狀，另一方面是了解汞在土壤-植物系統中的遷移轉化規律。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗土壤和植物樣品采自青獅潭水庫周圍居民區、農田區。

1.2 采集與處理

由圖1可見，此次在青獅潭水庫周邊區域共采得土壤樣品58個，其中9～15號樣點為公平鎮內的垃圾土，16～37號樣點為菜地土，其余樣點為岸土。同時對水庫周邊區域常見優勢作物辣椒進行了采樣，共14個樣品（圖2）。

土壤樣品采集深度0～20 cm，去除表層垃圾、殘葉等雜物后，均勻混合后用四分法從中選取1 kg土壤，代表該點的混合樣品。

辣椒樣品采集時將植物樣整株連根拔起，每個樣點通常采集植物3～4株合并成混合樣，裝袋并編號。

2 結果與分析

2.1 土壤總汞含量分布

采集青獅潭水庫周邊土壤進行分析，各采樣點總汞含量分布見圖3。

58個采樣點中3種不同類型土壤總汞含量有所差異。其中岸土總汞含量范圍為0.040 2～0.180 4 μg/g，平均值為0.057 6 μg/g，標準差為0.032 6 μg/g，變異系數為56.6%；公平鎮內垃圾土總汞含量范圍為0.071 1～0.251 8 μg/g，平均值為0.130 3 μg/g，標準差為0.062 6 μg/g，變異系數為48.0%；菜地土總汞含量范圍為0.041 1～0.445 3 μg/g，平均值為0.134 6 μg/g，標準差為0.104 7 μg/g，變異系數為77.7%。不同類型土壤平均總汞含量表現為岸土<垃圾土<菜地土（表1、表2）。

2.2 植物總汞含量分布

采集青獅潭水庫周邊區域農作物辣椒樣品（整株）分析表明，辣椒（整株）總汞含量范圍為0.021 9～0.050 6 μg/g，平均值為0.038 0 μg/g，標準差為0.008 0 μg/g，變異系數為22.1%（圖4、表3、表4）。

3 污染評價

3.1 青獅潭水庫周邊區域土壤總汞污染評價

青獅潭水庫北側所采土壤樣品主要為岸邊自然土，中部西側為公平鎮內垃圾土，南側主要為菜地土。由北向南，總汞含量呈現出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢。水庫東湖岸邊由于沒有什么人為活動，基本為山坡自然土壤，總汞含量與西湖北邊東側山坡自然土壤總汞含量相近。31號點菜地土中總汞含量0.445 3 μg/g，超過了我國《土壤環境質量標準（GB 15618-2008）》第二級標準的最低限值（總汞≤0.2 μg/g）[11]。

在系統分析了土壤總汞含量水平的基礎上采用地累積指數法對水庫周邊區域土壤總汞含量進行了評價。

地累積指數是德國學者Muller于1969年提出的一種廣泛應用于土壤、沉積物中重金屬污染評價的方法，其不僅反映自然地質過程造成的背景值的影響，而且還注重人類活動對重金屬污染的影響。由于土壤樣品采集區域的地質背景結構及土壤類型一致，遂將3個山坡自然土壤（0.041 0、0.040 3、0.042 2 μg/g）的平均總汞含量作為研究的土壤總汞背景值：B=0.041 2 μg/g。

地累積指數計算公式為：Igeo=log2[C0/（K×B）]

式中，C0為樣品中總汞的實測濃度；B為土壤中總汞的背景值；K為修正指數，一般取值為1.5。依據地累積指數將總汞污染程度分為7個等級如表5。

根據青獅潭水庫地勢情況，對水庫周邊區域3種不同類型土壤共58個樣品進行地累積指數及總汞污染程度分析，結果見表6。

分析結果表明，岸邊自然土總汞超標率較低，為17.2%，大部分為輕度污染；垃圾土和菜地土總汞超標率較高，分別為100%和68.2%，主要為輕度污染，垃圾土有1個點為中度污染，而菜地土則有2個點為中度污染。

總體而言，部分岸邊自然土總汞含量已稍微受到影響，但大部分仍與山坡自然土壤總汞含量相近；公平鎮內垃圾土壤總汞含量全部超標，是因為鎮內生活垃圾污染所致；水庫周邊的菜地土壤總汞含量均值最高，受污染程度最大，很可能是由于農藥、化肥常年累積造成重金屬汞含量增加。

3.2 青獅潭水庫周邊區域辣椒總汞污染評價

水庫周邊區域辣椒（整株）總汞平均含量為0.038 0 μg/g，但辣椒果實總汞平均含量為0.008 2 μg/g，沒有超出國家標準《糧食衛生標準（GB 2715-2005）》[12]和《食品中污染物限量（GB 2762-2005）》規定的限量值（總汞≤0.02 μg/g）[13]。

4 結論

1）不同類型土壤平均總汞含量表現為岸土<垃圾土<菜地土，由北向南汞含量呈現出岸邊自然土、垃圾土、菜地土依次增高的趨勢。31號樣點總汞含量超過了我國《土壤環境質量標準（GB 15618-2008）》第二級標準的最低限值（總汞≤0.2 μg/g）。

2）根據地累積指數法，岸邊自然土總汞超標率為17.2%，總汞含量均值最低，污染程度最低；公平鎮內垃圾土壤總汞含量全部超標，為鎮內生活垃圾污染所致；水庫周邊的菜地土總汞超標率68.2%，總汞含量均值最高，污染程度最大，為農藥、化肥常年累積造成的。

3）水庫周邊區域辣椒樣品（整株）總汞含量范圍為0.021 9～0.050 6 μg/g，變異系數為22.1%。雖然辣椒（整株）總汞含量較高，但辣椒果實總汞含量范圍為0.004 4～0.017 8 μg/g，沒有超過國家相關標準的限值，說明在沿岸菜地土總汞含量超標嚴重的情況下，尚未對辣椒食用部分造成影響。

參考文獻：

[1] 于建國.我國汞污染防治現狀和發展趨勢[J].化學工業，2010，28（2-3）：40-42.

[2] 溫武瑞，李 培，李海英，等.我國汞污染防治的研究與思考[J].環境保護，2009（18）：33-35.

[3] WIENER J G， KRABBENHOFT D P， HEINZ G H， et al. Ecotoxicology of mercury[A]. HOFFMAN D J， RATTNER B A， JR BURTON G A， et al. Handbook of Ecotoxicology[C]. Boca Raton，Florida，USA：CRC Press，2003.409-463.

[4] 張金洋，王定勇，胡玉娟.水庫汞污染研究進展[J].四川環境，2005，24（1）：57-60.

[5] 蔣紅梅，馮新斌.水庫汞生物地球化學循環研究進展[J].水科學進展，2007，18（3）：462-467.

[6] VERTA M， REKOLAINEN S， KINNUNEN K. Causes of increased fishmercury levels in Finnish reservoirs[J]. Vesientutkimuslaitoksen Julkaisuja，1986，65：44-58.

[7] FEARNSIDE P M. Environmental impacts of Brazil’s Tucurui Dam： Unlearned lessons for hydroelectric development in Amazonia[J]. Environ Manag，2001，27：377-396.

[8] COSSA D， GOBEIL C. Mercury speciation in the lower St Lawrence estuary[J]. Can J Fish Aquat Sci，2000，57（Suppl 1）：138-147.

[9] 文衍紅，何安尤.青獅潭水庫銀魚產業現狀及其發展對策[J].內陸水產，2007（1）：11-13.

[10] 梁建光.青獅潭水庫向桂林市區供水問題分析[J].人民珠江，2005（1）：59.

[11] GB15618-2008，土壤環境質量標準[S].

[12] GB 2715-2005，糧食衛生標準[S].

[13] GB 2762-2005，食品中污染物限量[S].