紹興市某礦區下游土壤重金屬含量特征

王 森，周麗燕，郭 瑞，馬秋玲，盧春霞，章明奎

（1.浙江大學a.農業與生物技術學院；b.環境與資源學院，浙江杭州 310058；2.紹興市農產品質量監督檢驗測試中心，浙江紹興 312000）

紹興市某礦區下游土壤重金屬含量特征

王 森1a，周麗燕2，郭 瑞2，馬秋玲2，盧春霞2，章明奎1b

（1.浙江大學a.農業與生物技術學院；b.環境與資源學院，浙江杭州 310058；2.紹興市農產品質量監督檢驗測試中心，浙江紹興 312000）

通過測定紹興市某礦區18個樣點土壤中典型重金屬的含量，并對其進行重金屬污染分析與評價，探討了礦區土壤中重金屬的積累規律。結果表明，該礦區重金屬含量Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞As＞Cd＞Hg，Cd與Zn是該礦區下游農田土壤的主要污染物，污染程度最為嚴重；Hg與As有輕度污染；Pb，Cr與Cu的污染較小，基本安全。

礦區；土壤；重金屬；污染評價

隨著經濟全球化的迅速發展，礦產資源的開發范圍與強度與日俱增。然而，礦山開采的同時也常常引起礦區及其周邊生態環境的污染［1］。重金屬是礦區的主要污染物之一，因其在土壤中易積累、難降解的污染特性，已經引起了國內外的廣泛關注［2-3］。有效地控制及治理土壤重金屬污染，改良土壤質量，是生態環境保護工作的重要內容。目前，國內外學者在土壤重金屬污染防治方面已開展了許多研究［4-7］。紹興市是一個多礦藏的地區，本文通過對紹興市代表性礦區下游農區土壤典型重金屬殘留量及部分農產品中重金屬殘留量的長期定點調查分析，運用Nemerow指數法對研究區土壤重金屬環境質量進行評價，以期為今后礦區土壤的修復工作提供參考依據。現將有關研究結果總結如下。

1 材料與方法

1.1 采樣與樣品制備

通過調查分析，選擇紹興地區的代表性礦區進行采樣。樣品采集布點主要根據紹興地區主風向、礦區與礦石堆雨水淋溶產生的地表水水流方向及礦石堆附近土壤表面礦石顆粒的散布疏密等情況，按距離礦區及礦石堆放處遠近進行布點，并在采樣布點時排除了其他污染源對采樣地污染的可能性。

土壤采樣點主要布設在正對污染源方向的5～ 7條蛇形交錯線上，每個土樣采集點采用梅花布點法確定，采樣深度為20 cm。每個采樣點由5個分樣混合而成，首先在采樣主線上確定采樣位置，并采集一個分樣，重量約0.6 kg，再以此點為圓心，在以1 m為半徑的圓周長上另選定4個采樣點，分別采集分樣，采土量各為0.6 kg，然后將5個分樣混合均勻，總量約3 kg。土樣放入干凈的塑料袋內，在土袋的內外附上標簽，寫明采樣地點、采樣深度、采樣日期和采樣人。

土壤樣品采回后除雜，完全風干后，研磨粉碎分別過10目和100目土篩，分別裝入塑料袋中密封，并貼上標簽。整個制樣過程中不使用任何金屬器具，防止重金屬污染樣品。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 主要試劑

5%硝酸溶液，3%鹽酸溶液，1∶1王水，1%硼氫化鉀溶液，10%硫脲溶液，10%抗壞血酸溶液（現配現用）等。

1.2.2 主要儀器

SOLAAR-M6原子吸收光譜儀，美國熱電公司；AFS-930原子熒光光譜儀，北京吉天儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測方法

土壤重金屬的消化和測定方法參照國家標準與農業相關標準，主要測定銅、鋅、鉛、鎘、鉻的濃度。

1.3.2 評價指數

單個重金屬元素的污染程度采用單項污染指數法評價，計算公式：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi為污染物i的環境質量指數；Ci為污染物i的實測濃度（mg·kg-1）；Si為污染物環境質量二級標準（mg·kg-1）。

評價標準：Pi≤1表示未污染；Pi＞1表示污染，且Pi值越大，則污染越嚴重。

多種重金屬的綜合污染指數采用內梅羅（Nemerow）指數法，計算公式：

式中：Pimax為各單因子環境質量污染指數中最大值；為所有單因子環境質量指數平均值；P綜為綜合污染指數。

2 結果與討論

2.1 礦區下游農區土壤重金屬含量

本研究在礦區下游選取了18個樣點，對土壤中Cu，Zn，Pb，Cd，Cr，Hg和As的含量進行測定，結果見表1。該礦區土壤偏酸性，土壤中上述7種重金屬的平均含量由高到低依次為Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞As＞Cd＞Hg。與該區土壤環境背景值比較發現，Zn和Pb的含量明顯高于當地土壤的背景值，而其他金屬含量略高于背景值，表明礦區由于長期開采，Zn和Pb已經產生了區域積累。同時，在所檢測的18個土樣中各重金屬元素含量間存在較大差異，Hg平均含量僅為0.26 mg·kg-1，接近當地的背景值，而Zn的平均含量卻高達209.35 mg·kg-1。

表1 礦區下游農區土壤樣品中重金屬含量及pH值

2.2 礦區下游農區土壤重金屬污染評價

土壤評價采用國家土壤環境質量二級標準，土壤重金屬污染采用綜合污染指數分級標準［1］。參照國家土壤環境質量二級標準可以看出，該礦區下游農田土壤中許多樣點重金屬含量遠遠超過國家土壤環境質量二級標準。土壤Cu，Zn，Pb，Cd，Cr，Hg和As含量超過二級標準的樣品數分別為1，5，0，9，0，2和2個，超標率分別為5.6%， 27.8%，0，50.0%，0，11.1%和11.1%。

礦區下游農田土壤重金屬單項污染指數和內梅羅指數（即綜合污染指數）結果見表2。該礦區下游農田土壤重金屬綜合污染指數在0.31～2.65，平均為1.07，屬于輕污染地區。其中，綜合污染指數在2.0＜～3.0屬于中度污染級的樣品有2個，占11.11%；綜合污染指數在1.0＜～2.0屬于輕度污染級的樣品有7個，占38.89%；綜合污染指數在0.7＜～1.0屬于警戒限的樣品數為4個，占22.22%；綜合污染指數在≤0.7屬于安全的樣品數只有5個，僅占27.78%；在＞1屬于輕度污染和中度污染的樣品占總樣品數的50%。

Cd與Zn是該礦區下游農田土壤的主要污染物，污染程度最為嚴重；Hg與As有輕度污染；Pb，Cr與Cu的污染較小，基本安全。樣品6-11的污染情況相似，差異不大，這可能是由于各樣品點位于水庫下游，重金屬受到了水流的載運擴散，使得在局部地區反映不出污染的明顯變化；而1-4號樣品雖然比較靠近礦區，污染相對嚴重，但也因受到水庫的影響，反映出的規律也不是很明顯，唯有最靠近礦區的1號樣品污染特別嚴重；17號樣品西南側也是礦區范圍，從14-17樣品污染程度變化可以看出，離礦區越近，土壤污染越嚴重；12號為田間排水溝中的淤泥樣品，其重金屬污染程度明顯高于相近位置的11號樣品，表明淤泥中存在明顯的重金屬富集。

表2 礦區下游地區各土壤樣點污染指數

3 小結與討論

本研究發現，礦區下游農田土壤綜合內梅羅（Nemerow）指數平均為1.07，有一定比例的土壤污染程度已達到輕度至中度污染水平；其中單項污染最嚴重的是Cd，其次是Zn，這2種重金屬是該區主要污染元素。

礦區下游農田土壤重金屬含量普遍超標，綜合污染指數普遍偏高，存在農產品安全隱患。由于過高的土壤重金屬可通過食物鏈進入人體，危害人體健康，因此，部分農田已不適合種植食用性農產品，建議改植觀賞性植物，同時加入一定量的改良劑加以控制。

［1］ 劉桂琴，梁成華，杜立宇，等.紅透山銅礦礦區土壤重金屬污染狀況研究初報［J］.中國農學通報，2006，22（11）：364-367.

［2］ 郭掌珍，張淵，李維宏.山西省靈石縣農田土壤重金屬含量及來源調查［J］.山西農業科學，2013，41（5）：466-469，480.

［3］ Doyle M O，Otte M L.Organism-induced accumulation of iron，zinc and arsenic in wetland soils［J］.Environmental Pollution，1997，96（1）：1-11.

［4］ 柴世偉，溫琰茂，張云霓，等.廣州市郊區農業土壤重金屬含量特征［J］.中國環境科學，2003，23（6）：592-596.

［5］ Hochella M F，White A F.Mineral-water interface geochemistry；an overview［J］.Reviews in Mineralogy and Geochem istry，1990，23（1）：1-16.

［6］ 廖國禮，吳超.鉛鋅礦山重金屬污染的標準化方法評價［J］.工業安全與環保，2005，30（10）：27-30.

［7］ 潘根興，成杰民，高建琴，等.江蘇吳縣土壤環境中某些重金屬元素的變化［J］.長江流域資源與環境，2000，9（1）：51-55

（責任編輯：高 峻）

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A

0528-9017（2014）09-1441-03

2014-05-08

王 森（1982-），男，浙江紹興人，農藝師，主要從事農業應用技術研究和科技服務工作。E-mail：47419714@qq.com。

文獻著錄格式：王森，周麗燕，郭瑞，等.紹興市某礦區下游土壤重金屬含量特征［J］.浙江農業科學，2014（9）：1441-1443.