天津市郊區(qū)果園土壤重金屬鎘污染狀況調(diào)查試驗研究

蘇亞勛+王素君+趙立偉+陳慶斌

摘 要：選擇代表性較強(qiáng)的北辰區(qū)韓家墅桃園、杏園，西青區(qū)大柳灘的葡萄園、梨園進(jìn)行了調(diào)查研究。分析了這兩個地區(qū)的基礎(chǔ)養(yǎng)分情況，重點對重金屬鎘采用原子吸收法測定其含量，利用單因子評價法對果園重金屬鎘的污染情況進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，北辰區(qū)鎘污染屬重度污染，西青區(qū)屬輕度污染；鎘在石灰性土壤中移動性很小，主要在土壤表層累積；隨著果園園齡的增長，鎘的積累日益加重；同一地區(qū)，果樹種類對土壤鎘含量影響不大，主要與區(qū)域和對果園的管理有關(guān)。

關(guān)鍵詞： 果園土壤；重金屬鎘；污染

中圖分類號：x825 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.06.005

Study and Investigation on Orchard Soil Cadmium Contamination Status in Tianjin District

SU Yaxun1， WANG Sujun2， ZHAO Liwei2， CHEN Qingbin1

（1.Tianjin North Garden Environmental Engineering Research Institute， Tianjin 300300， China； 2.Tianjin North Business Landscape Limited and Company， Tianjin 300300， China）

Abstract：This experiment carried out investigation and study on the peach and apricot orchard in Beichen Hanjiashu and the pear orchard and vineyard in Xiqing Daliutan. It determined two districts' basic nutrients situation and especially analyzed the cadmium content by the atomic absorption spectrophotometry and appraised the cadmium contamination situation in orchard soil by single factor evaluation method. The results showed that the Cd pollution in Beichen district belonged to serious state and light in Xiqing district. Cd didnt moved sightly in lame soil， it accumulated on surface soil. With the increase of orchard ages， the Cd accumulation was more seriously . In the same area， the fruit varieties dont affect soil Cd content， mainly related to regional and orchard management.

Key words： orchard soil； heavy metal cadmium； contamination

天津地處華北平原的東北部，海河流域的最下游，北依燕山，東鄰渤海。由于華北地區(qū)多年來干旱少雨，而海河流域上游各地為經(jīng)濟(jì)發(fā)展修水壩建水庫，使得進(jìn)入到天津的客水量明顯減少，工農(nóng)業(yè)用水短缺。同時，京津兩地大量未經(jīng)處理的工業(yè)和生活污水通過永定新河、北京排污河等排入渤海。這些過境污水，已經(jīng)成為天津彌補(bǔ)農(nóng)業(yè)用水不足的重要措施，形成了長達(dá)幾十年的污灌區(qū)。但是，在污水灌溉解決農(nóng)業(yè)用水不足的同時，污水中含有大量的有毒重金屬元素隨之進(jìn)入土壤中，污染土壤環(huán)境，進(jìn)而通過食物鏈，危害人的生命[1-5]。

通過對天津郊區(qū)各個果園土樣采集、分析，針對天津郊區(qū)果園污水灌溉狀況，研究土壤鎘污染情況，分析土壤鎘超標(biāo)的主要原因，尋求防治土壤鎘污染狀況的有效措施，對開展天津土壤環(huán)境質(zhì)量的評價與治理具有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查試驗區(qū)概況

試驗選擇代表性較強(qiáng)的北辰區(qū)韓家墅西桃園，韓家墅南杏園，西青區(qū)大柳灘的葡萄園和梨園。調(diào)查試驗點養(yǎng)分狀況如表1所示，肥力屬于中等偏上水平。

1.2 調(diào)查方法及方案

調(diào)研天津市郊區(qū)果園污水灌溉狀況以及施肥管理等措施；采集土壤樣品，分析土壤鎘含量狀況；采用單因子評價方法，評價土壤鎘污染狀況；通過實地調(diào)研與室內(nèi)分析結(jié)合，分析土壤鎘積累的原因；最后，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H，提出相關(guān)措施。

1.3 采樣及分析方法

試驗采用隨機(jī)挖坑采集取樣方法，每個果園土壤取0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土層土樣，按1/5 hm2取三個樣，1/15 hm2取一個樣的原則，桃園取5個樣，杏園取7個樣，葡萄園取20個樣，梨園取20個樣，共計50個土樣。土壤樣品除了測定土壤鎘以外，還需要測定土壤有機(jī)質(zhì)、水解氮、有效磷、速效鉀和pH值等指標(biāo)，以便了解試驗區(qū)養(yǎng)分狀況，分析土壤全鎘含量變化的原因和造成的影響。土壤全鎘采用原子吸收法測定其鎘含量，其他指標(biāo)采用農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)土壤鎘的狀況

不同地區(qū)果園因立地條件和管理措施不同，土壤鎘的污染狀況有所不同。在我們調(diào)查的試驗區(qū)北辰區(qū)果園土壤含鎘遠(yuǎn)大于西青果園，是西青果園的近4倍。如圖1所示。

根據(jù)國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008）和天津市土壤背景值，將天津市土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的二級標(biāo)準(zhǔn)作為土壤的環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)，即土壤全鎘含量為0.16 mg·kg-1[6]作為評價標(biāo)準(zhǔn)。北辰區(qū)和西青區(qū)果園土壤鎘污染狀況計算采用單因子評價如下：

P=Ci/Si

式中：P為鎘污染物的單項污染指數(shù)；Ci為重金屬鎘污染的實測濃度值；Si為重金屬鎘的國家二級標(biāo)準(zhǔn)值。

P≤1則表明未受污染屬清潔級，13.8屬重污染級，P數(shù)值越大，說明該項重金屬污染就越嚴(yán)重。

北辰區(qū)：Ci為1.21 mg·kg-1，Si為0.16 mg·kg-1，則，

P=Ci/Si=7.6，P>3.8

由此可以判斷，北辰區(qū)果園調(diào)查點土壤鎘屬于重度污染。

西青區(qū)：Ci為0.31 mg·kg-1，Si為0.16 mg·kg-1，則，

P=Ci/Si=1.9<2.4，P>1

由此可以判斷，西青區(qū)果園調(diào)查點土壤鎘屬于輕度污染。

已有的研究結(jié)果表明，重金屬在土壤中含量與土壤類型、土壤質(zhì)地和土地利用類型密切相關(guān)。本研究區(qū)土壤鎘存在污染可能主要與當(dāng)?shù)匚鬯喔扔嘘P(guān)。

2.2 不同土壤層次土壤鎘的狀況

本試驗測定了果園土壤0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土層的全鎘含量，下面以北辰區(qū)桃園和西青區(qū)葡萄園為例加以分析。如表2所示。

由表2可以看出，果園全鎘的含量隨著土壤深度增加而降低。其中北辰桃園土壤的全鎘含量由0～20 cm土層到50～80 cm土層的變化是1.24～0.10 mg·kg-1，西青葡萄園土壤全鎘含量由0～20 cm土層到50～80 cm土層的變化是0.32～0.09 mg·kg-1。可見，鎘在石灰性土壤中移動性很小，主要在土壤表層累積。按照天津市土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的二級標(biāo)準(zhǔn)，北辰桃園土壤表層鎘積累達(dá)到重度污染，20～50 cm土層鎘積累輕度污染，而50～80 cm土壤未受鎘污染。西青葡萄園土壤表層鎘積累達(dá)到輕度污染，20～50 cm土層鎘積累接近輕度污染，而50～80 cm土壤未受鎘污染。

土壤鎘在空間層次的變化，表明土壤鎘在試驗條件下移動性小，這可能與土壤酸堿性和質(zhì)地有關(guān)。

2.3 不同建園或污灌時間土壤鎘的狀況

對5年到10年的果園的研究顯示，土壤表層鎘濃度達(dá)到0.3～1.25 mg·kg-1。隨著果園園齡的增長，鎘的積累日益加重（圖2）。10年果園土壤鎘積累約是5年果園土壤鎘的4倍，可見單純土壤本身的性質(zhì)沒有這么明顯。主要是外界原因，近些年污水灌溉帶入的量的積累。另外，果園土壤質(zhì)地偏粘，土壤鎘不易降解，也是一方面因素。

2.4 不同果園土壤鎘積累狀況

在杏園、葡萄園、梨園、桃園表層土壤的鎘含量變異很大。由表3可以看出，土壤耕層鎘含量以桃園、杏園較高，梨園和葡萄園較低。調(diào)查果園土壤鎘均超過環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到輕度、重度污染水平。但從同一地區(qū)不同果園看，北辰區(qū)桃園和杏園，西青區(qū)的梨園和葡萄園之間土壤鎘的積累量未達(dá)顯著差異。可見，土壤鎘的累積量與果樹種類關(guān)系不大，主要與區(qū)域和對果園的管理有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

（1）不同地區(qū)果園因立地條件和管理措施不同，土壤鎘的污染狀況有所不同。在我們調(diào)查的試驗區(qū)北辰區(qū)果園土壤含鎘遠(yuǎn)大于西青果園，是西青果園的近4倍。北辰區(qū)果園調(diào)查點土壤鎘屬于重度污染。西青區(qū)果園調(diào)查點土壤鎘屬于輕度污染。

（2）隨著果園園齡的增長，鎘的積累日益加重。10年果園土壤鎘積累約是5年果園土壤鎘的4倍，可見，單純土壤本身的性質(zhì)沒有這么明顯。主要是外界原因，近些年污水灌溉引起的。

（3）在杏園、葡萄園、梨園、桃園表層土壤的全鎘含量變異很大。土壤耕層全鎘含量以桃園、杏園較高，梨園和葡萄園較低。從同一地區(qū)不同果園看，北辰區(qū)桃園和杏園，西青區(qū)的梨園和葡萄園之間土壤鎘的積累量未達(dá)顯著差異。

（4） 在天津城市周圍地區(qū)土壤的鎘的含量較高，其原因可能與污灌有關(guān)[7-8]。筆者調(diào)查的果園均在污灌區(qū)內(nèi)，并且污灌歷史較長，面積大。這是當(dāng)前果園土壤鎘存在污染的主要原因。

（5） 不同地區(qū)土壤鎘管理措施，主要從源頭上控制土壤重金屬污染，同時對污染土壤進(jìn)行植物修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] CHEN T B， WONG W J C， ZHOU H Y， et al.Assessment of trace metal distribution and contamination in surface soil of Hong Kong.[J].Environmental Pollution，1997（96）：61-68.

[2] 劉志芬.天津市農(nóng)田污灌現(xiàn)狀及評價分析[J].天津農(nóng)林科技，1992 （4）：23-24.

[3] 陳懷滿.土壤—植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京：科學(xué)出版社，1996.

[4] 方玲.太原市小店區(qū)污灌土壤重金屬形態(tài)分布特征[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：592-598.

[5] 黨晉華，劉利軍，趙穎，等.太原市小店污灌區(qū)土壤重金屬和多環(huán)芳烴復(fù)合污染現(xiàn)狀評價[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（10）：1085-1088.

[6] 王祖?zhèn)ィ瑥堓x.天津污灌區(qū)土壤重金屬污染環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境效應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境，2005，14（2）：211-213.

[7] 陳同斌，鄭袁明，陳煌，等.北京市土壤重金屬含量背景值的系統(tǒng)研究[J].環(huán)境科學(xué)，2004，25（1）：117-122.

[8] 郭愛珍，陳斌，程曼，等.我國蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀及防控措施[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016 （4）：560-564.