嘉峪關地區農田土壤重金屬污染調查

張國強

(海南大學機電工程學院)

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嘉峪關地區農田土壤重金屬污染調查

張國強

(海南大學機電工程學院)

摘要農田土壤中的重金屬會通過生物富集作用在人體累積，其含量超標會危害人的身體健康。嘉峪關周邊地區工業活動頻繁，為調查該地區的重金屬對附近農田土壤及農作物的污染情況，選取距離工業區13 km處的農田集中區域，對農田土壤和農作物采集取樣、加工，分析其As、Hg、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn等重金屬含量。結果表明，該地區農田土壤Hg、Pb、Ni、Zn含量超出調查區域背景值，不同農作物中重金屬含量存在差異；土壤中Zn、Ni、Cu超標主要與農田附近堆積的礦粉殘留有關，而As、Hg、Pb、Cr則是由嘉峪關周邊工廠不合理排放造成的；綜合污染指數P值在1.0～2.0，說明該地區農田土壤受到輕度污染。因此，應當加大對污染的治理力度，防止污染進一步加重與擴大。

關鍵詞農田土壤重金屬污染

重金屬是對土壤危害最嚴重的污染物之一，具有治理困難、累積性強、危害周期長的特點。農業生產中，污染物經轉移、轉換、聚集后，會降低農產品質量，甚至通過食物鏈富集危害人的健康。近年來，隨著人們對自身健康的不斷重視，農產品安全已成為社會各界關注的熱點問題之一。

嘉峪關地區工業活動頻繁，工業區周邊分布的大量農田受重金屬污染較為嚴重。對嘉峪關周邊地區的農田土壤及對應的農作物采集取樣，并對其中不同重金屬污染物的含量進行分析，評價土壤的污染程度，為土壤重金屬污染防治措施的制定、指導該地區生產無公害、高品質農產品的生產以及周邊工業區污染物排放的限制提供有效的參考數據[1]。

1區域概況

嘉峪關市是甘肅省西北部的一個新興的工業城市，農業屬城郊型農業，主要為城區市民提供蔬菜、肉蛋奶等副食品，農業人口為3.28萬人。近年來，嘉峪關市已形成以冶金工業為主體，化工、電力、建材、機械、輕紡、食品為輔的工業體系。該市資源豐富，鐵礦、重晶石、石灰石、白云巖、造型黏土5種礦種資源儲量居甘肅省前三位，其中鏡鐵山礦鐵礦石總儲量為4.83億噸，是國內最大的坑采冶金礦山，冶金工業已成為嘉峪關地區的支柱型產業。冶金工業的迅速發展加劇了嘉峪關地區農田的土壤污染，污染物的排放嚴重影響了該地區的農產品質量。

2樣品采集加工與檢測

2.1土壤和農作物樣品的采集

取樣地區選擇距離工業園區13 km處的農田集中區域，該地區種植的農作物種類繁多，距離工業園區最近，具有較高的研究價值。

取樣時，按農作物種類劃分土地類型并取樣。

(1)土壤取樣。由于農田土壤的地質結構及形狀差異，對形狀不規則的農田取樣區域進行了適當的縮小直至取樣區域可按16等份均分，取樣時適當避開高凸或低凹較為明顯的區域。在劃分的16份農田土壤網格中心點約1 m半徑的范圍內取2～3個樣品，并在地圖上標記取樣位置。取樣采用不銹鋼鏟豎直挖土至土表以下20 cm深，在此土壤層取約50 g樣品，裝入密封袋密封，再用布袋裝好，標號。

(2)農作物取樣。采集土壤取樣地點對應的農作物樣品，另取50 g裝入密封袋密封，標號，作為副本保存。

為防止土壤樣品因生物和化學因素影響而變性，將樣品放置在陰涼通風處自然風干，避免陽光直射和酸性、堿性物質及顆粒物雜質混入。用鑷子夾除大顆粒石子、植物根系等，再用過濾網篩除較小的顆粒雜質。

2.2樣品重金屬含量的檢測

由酒鋼礦產資源中心地質勘查研究院對土壤和農作物樣品進行重金屬元素含量檢測。檢測前將樣品研磨過篩至合適大小、混勻。農作物樣品采集后迅速密封送至實驗室經蒸餾水清洗，切成碎塊，在一定溫度下烘干至恒重，立即研磨并裝瓶保存，進行檢測。

3檢測結果與分析

3.1農田土壤與農作物重金屬含量分析

農田土壤重金屬含量分析結果及背景值見表1，農作物重金屬含量分析結果及標準見表2。

表1農田土壤重金屬含量分析結果

mg/kg

表2農作物重金屬含量分析結果

mg/kg

由表1可知，嘉峪關周邊地區的農田土壤中重金屬As、Cu、Cr含量未超出調查區域的背景值，而其它重金屬元素含量均超出該區域的背景值。說明該農田土壤已受到一定程度的重金屬污染。

由表2可知，Cr在調查區域的所有農作物中含量均相對較高，玉米中Cr、Pb含量和洋蔥中Ni、Zn、Cu含量均超標。考慮馬鈴薯土壤的重金屬含量，馬鈴薯中各重金屬含量整體較低，重金屬含量均未超標，說明其對重金屬元素吸收較差。因此，在無公害農產品生產中，不僅要對土壤成分進行詳細的分析，還要根據農作物對重金屬元素的吸收能力來決定適合種植的類型，以兼顧食用安全和經濟效益。

3.2農田土壤重金屬污染程度分析

根據農田土壤環境監測技術規范，可運用單項污染指數法和綜合污染指數法分析土壤重金屬污染情況，以評估調查區域土地污染程度。單項污染指數計算公式為：

(1)

式中，Pi為土壤中污染物i的環境質量指數；Ci為污染物i的實測濃度，mg/kg；Si為污染物i的評價標準。Pi>1，表示污染，Pi≤1表示未污染，Pi值越大，表示污染越嚴重。計算結果見表3，無公害農產品土地的污染分級標準見表4。

表3　農田土壤污染物指數計算

表3、表4結果表明，調查區域的農田土壤受到不同程度的重金屬污染，污染程度均在輕度以上，其中的109個單項污染指數顯示對應的樣品為輕度污染，占比97.3%，3個為重度污染，占比2.7%。

表4　農田土壤污染分級標準

3.3農田土壤污染源分析

由表3可計算出農田土壤中某個重金屬元素污染指數占全部分析的重金屬污染指數總和的百分比。結果表明，土壤中某項污染指數占各項污染指數總和的百分比大小順序具體為：Zn(19.6%)>Ni(16.7%)>Cu(14.1%)>Pb(12.9%)>Hg(9.5%)>Cr(9.2%)>As(6.5%)。Zn、Ni、Cu三種重金屬合計占各重金屬污染指數總和的50.4%，是首要污染物。主要原因是與農田附近地區經常臨時堆積的礦粉、礦渣等，在外力作用下容易散落到農田土表，進而污染土壤。

近年來，在有關部門的監管下，該區域附近堆積的礦粉得到了部分清理，但堆積礦粉中的Zn、Ni等重金屬污染物仍殘留在農田土壤，造成嚴重污染，難以治理。另外，該地區周邊的工業發展迅速，選礦、燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、冷軋、熱軋、熱電等廠區排放的污染物中含有的大量重金屬污染物，吸附在大氣顆粒物中，最終通過沉降進入農田土壤中，加劇了周邊地區農田土壤的污染。目前，嘉峪關地區城市化進程的加快，也加劇了該地區農田土壤的污染程度。

4結論

(1)嘉峪關周邊地區農田土壤中Hg、Pb、Ni、Zn等重金屬含量超出調查區域背景值，農作物對重金屬吸收能力不同，重金屬含量也不同。所調查的農作物中Cr含量均相對較高，其中玉米中Cr、Pb含量和洋蔥中Ni、Zn、Cu含量均超標，而馬鈴薯中重金屬含量均未超標，說明馬鈴薯對重金屬元素吸收能力較差。

(2)綜合污染指數計算結果表明，該地區農田土壤受到輕度的重金屬污染，并使種植的農作物中重金屬含量存在不同程度的超標。土壤中Zn、Ni、Cu超標主要與農田附近堆積的礦粉殘留有關，而As、Hg、Pb、Cr則是由嘉峪關周邊工廠不合理排放造成的。

(3)由于農田土壤中含量超標重金屬會通過生物富集作用在人體中累積，最終危害人體健康，因此，應加大監管力度，徹底清理農田中的殘留物。同時，周邊工廠應保證工業垃圾達標排放，盡量減少對周邊環境的污染，從源頭上消除農田土壤的重金屬污染。

(收稿日期2015-12-01)

張國強(1995—)，男，570208 海南省?？谑忻捞m區。