上海市草莓主產區土壤重金屬含量的環境質量分析與評價

張麗勍，徐珊珊，2，宋麗麗，3，吳晨垚，2，段 可，高清華*

（1上海市農業科學院林木果樹研究所，上海 201403；2臺州學院生命科學學院，臺州 318000；3甘肅農業大學園藝學院，蘭州 730070）

上海市草莓主產區土壤重金屬含量的環境質量分析與評價

張麗勍1，徐珊珊1，2，宋麗麗1，3，吳晨垚1，2，段 可1，高清華1*

（1上海市農業科學院林木果樹研究所，上海 201403；2臺州學院生命科學學院，臺州 318000；3甘肅農業大學園藝學院，蘭州 730070）

為了解上海市草莓產地土壤環境質量狀況，以上海市草莓主要產區崇明、奉賢、浦東、青浦、金山5個區縣的草莓基地為調查對象，采樣分析了草莓基地的土壤重金屬鎘、鉛、砷、汞、鉻、銅、鋅含量，并評價了土壤環境質量狀況。結果表明：被監測區域內土壤各項重金屬的含量平均值分別為鎘0.101 mg/kg、鉛16.111 mg/kg、砷7.972 mg/kg、汞0.123 mg/kg、鉻85.860 mg/kg、銅23.248 mg/kg、鋅115.329 mg/kg，均低于GB 15618—1995《土壤環境質量標準》和HJ 332—2006《食用農產品產地環境質量評價標準》規定的限量值。土壤中各項重金屬的單項污染指數均＜1，綜合污染指數為0.390，土壤未受到污染，屬于清潔水平，適宜發展草莓生產。但大部分監測點重金屬鉻、汞和鋅的含量均高于上海市農業土壤環境自然背景值，其中以鋅的平均含量最高，是上海地區土壤環境背景值的1.34倍，說明上海市草莓主產區土壤中重金屬鉻、汞和鋅已經產生了累積，其中鋅的累積尤為明顯，需及時采取有效措施加強污染監測與控制。

草莓基地；土壤；重金屬；環境質量

隨著工業化和城市化的快速發展，土壤環境污染已經成為我國面臨的重要問題之一［1］。由于土壤重金屬污染毒性高、持續時間長，且不易在生物循環和能量交換中分解，因此受到格外關注［2］。大量研究表明，環境中重金屬的污染主要是由人為因素造成的［3-4］。在我國，土壤重金屬的污染主要是由人類的工業、農業及采礦業的生產活動造成的［5-6］。

草莓作為目前上海地區園藝作物中的特色優勢產業，經濟效益十分顯著，滬郊面積常年維持在2 700 hm2左右［7］。長期以來，上海郊區傳統農業生產中有施用農家肥和商品有機肥的習慣，加之現代都市農業生產中化肥、農藥的過量施用，這些投入品均給土壤環境和農產品質量安全帶來隱患。土壤重金屬含量是草莓基地環境監測的一項重要指標。土壤重金屬污染對草莓的生長及一些生理指標均有不同程度的影響［8］。如土壤中Cd含量的增加，會使得草莓葉片的生長明顯受到抑制［9］。除此之外，重金屬在土壤中的自然凈化需要很長的時間，表現為隱蔽性和不可逆性等特點。為了從源頭上解決重金屬污染的問題，首先就要監測草莓產地土壤環境中的重金屬污染水平，對可能存在的潛在生態風險問題進行科學地評價分析，才能最終確保果品生產生態安全。

上海在土壤重金屬方面也開展了大量的研究工作，但這些研究主要偏重于交通區、工業區及遠郊農業土壤（公園、公路沿線兩側及農田和果園種植基地的土壤重金屬）［10-14］。目前，針對草莓種植基地土壤重金屬污染狀況及土壤安全的研究較少。本研究以上海草莓主產區：青浦、金山、奉賢、崇明和浦東5個區縣的13個草莓基地作為研究對象，對其土壤環境質量進行調查和評價，以期為保障草莓安全生產、提高草莓產區土壤環境安全水平提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 土壤樣品的采集

2013—2015年對上海市草莓基地進行抽樣，重點選取上海市崇明縣、奉賢區、浦東區、青浦區、金山區5個區作為土壤環境監測抽樣區域。根據土壤環境檢測技術規范，為了保證土壤樣品的代表性，采用S法均勻隨機選取10個采樣點，采集0—20 cm耕作層的土壤樣本，將采集到的土壤樣品均勻混合，用四分法取1 kg作為一個土壤樣品，為防止樣品污染，樣品保存處理過程中避免使用金屬制品。本次監測共采集土壤樣品120個。

1．2 監測項目及分析方法

土壤的監測項目主要為重金屬（鎘、鉛、砷、汞、鉻、銅、鋅）以及pH，具體檢測方法見表1。

表1 草莓基地土壤檢測項目及檢測方法Table 1 Test items and methods of strawberry base soil

1．3 評價標準與方法

土壤環境質量的評價標準采用GB 15618—1995《土壤環境質量標準》和HJ 332—2006《食用農產品產地環境質量評價標準》（表2）。

評價模式在單項污染指數評價的基礎上，采用內梅羅綜合指數法對上海市草莓基地土壤環境質量現狀進行評價［15］。數據采用Excel 2003和SPSS 16.0等軟件進行統計分析。

單項污染指數法采用公式：Pi＝Ci/Si，式中：Pi為土壤污染物i的污染指數；Ci為土壤污染物i的實測值；Si為土壤污染物i的評價標準。Pi≤1未污染，Pi＞1污染。Pi為土壤中污染物i的單項污染指數；Ci為土壤中污染物i的實測數值；Si為土壤污染物i的評價標準。Pi＜1，表示土壤未受污染物i污染；Pi＞1，表示土壤受污染，Pi越大，受污染程度越重。

表2 參照評價標準Table 2 Reference evaluation standardmg·kg－1

表3 土壤環境質量綜合評價指數等級劃分Table 3 Comprehensive evaluation index grade of soil environmental quality

2 結果與分析

2．1 草莓主產區土壤重金屬含量水平

根據草莓主產區土壤的監測結果，所有項目的監測值全部低于GB 15618—1995《土壤環境質量標準》和HJ 332—2006《食用農產品產地環境質量評價標準》規定的限量值。各區草莓基地的土壤平均值、單項污染物含量范圍和變異系數見表4。各區污染物含量水平差異較大，土壤污染物含量的變異系數在2%—61%。不同行政區的土壤污染物變異系數為奉賢區＞浦東區＞崇明縣＞金山區＞青浦區。

表4 上海市5個區草莓基地土壤重金屬含量與變異特征Table 4 Heavy metals content in soil and its variation characteristics of strawberry bases in 5 districts of Shanghai

從表5可以看出，土壤中各項重金屬的含量范圍為鎘0.050—0.160 mg/kg、鉛10.860—23.640 mg/kg、砷3.420—9.650 mg/kg、汞0.050—0.220 mg/kg、鉻62.890—108.270 mg/kg、銅15.180—27.700 mg/kg、鋅88.10—187.220 mg/kg。重金屬含量的平均值與上海地區土壤環境背景值［16］相比，除鉻、汞和鋅的含量高于背景值外，其他均低于背景值，其中以鋅的平均含量最高，是上海地區土壤環境背景值的1.34倍。鋅的最大監測值為187.220 mg/kg，為土壤環境背景值的2.17倍。監測結果表明，目前上海市草莓主產區土壤中重金屬鉻、汞和鋅已經產生了累積，且鋅的累積已十分明顯。

表5 上海市草莓主產地土壤重金屬含量統計Table 5 Statistic of heavy metals in the main production areas of strawberry in Shanghai

2．2 草莓主產區土壤重金屬的環境質量評價

以GB 15618—1995《土壤環境質量標準》和HJ 332—2006《食用農產品產地環境質量評價標準》中最嚴格的指標對基地土壤污染物含量分別進行單項污染指數和內梅羅綜合污染指數評價。

2.2.1 單項污染指數評價

從表6可以看出，上海市草莓主產區土壤重金屬污染指數采用單項污染指數進行評價，各項重金屬單項污染指數均小于1，說明被監測區域土壤未受到污染，各項重金屬的單項污染指數平均值由高到低為：鋅（0.443）＞鉻（0.422）＞鎘（0.371）＞砷（0.251）＞汞（0.234）＞銅（0.230）＞鉛（0.195）。從被監測區域分布情況看，奉賢區土壤環境中重金屬砷，青浦區土壤環境中重金屬汞和鎘，金山區土壤環境中重金屬鉛、鉻和銅，崇明縣土壤環境中重金屬鋅的單項污染指數較高。其中，崇明縣有1個監測點位的重金屬鋅含量較高，最大值為187.22 mg/kg，鋅單項污染指數為0.749，已接近閾值。

2.2.2 內梅羅綜合污染指數評價

通過分析可以得出（表6），上海市草莓主產區基地土壤重金屬綜合污染指數為0.390。各區縣綜合污染指數介于0.355—0.440，其中崇明縣的綜合污染指數最高為0.440，浦東區最低為0.355；其他區綜合污染指數為：金山區（0.407）＞青浦區（0.375）＞奉賢區（0.372）。結合各項重金屬的單項污染指數和綜合污染指數進行上海市草莓主產區基地土壤環境質量綜合評價，所有被監測的草莓生產基地綜合污染指數均未超過1，表明被監測區域草莓基地土壤環境均屬清潔范圍。

表6 上海草莓主產區土壤重金屬污染評價Table 6 Evaluation of heavy metal contents in the main production areas of strawberry in Shanghai

3 結論與討論

對上海市草莓主產區的120個土壤樣品中重金屬鎘、鉛、砷、汞、鉻、銅、鋅的含量進行了研究分析，并對土壤環境質量進行了評價，結果表明：（1）監測區域范圍內土壤重金屬鎘、鉛、砷、汞、鉻、銅、鋅的平均含量均低于GB 15618—1995《土壤環境質量標準》及HJ 332—2006《食用農產品產地環境質量評價標準》規定的限量值。（2）上海市草莓主產區土壤環境質量總體情況優良，但重金屬鉻、汞和鋅的含量均高于上海地區土壤環境背景值，其中以鋅的平均含量最高，是上海地區土壤環境背景值的1.34倍。崇明縣有1個監測點位的鋅含量為187.220 mg/kg，鋅單項污染指數為0.749，已接近閾值。說明重金屬鉻、汞和鋅已經在土壤中產生了累積，土壤環境質量不容忽視。

綜合評價結果表明，青浦、金山、奉賢、崇明、浦東5區縣的土壤環境質量均處于清潔水平，但大部分監測點重金屬的含量高于上海地區土壤環境背景值，表明監測點土壤中產生了重金屬累積，應適當采取措施改善土壤質量，加強污染源的監控與防范。

上海草莓主產區土壤重金屬含量水平雖低于國家標準，但部分重金屬已經在土壤中產生了累積，存在潛在的生態污染風險。本研究發現，重金屬鋅的污染和累積范圍最廣，這除了可能受到城市交通及工業“三廢”污染影響外，還與含鋅量較高的有機肥大量施用有關［18］。此外，垃圾填埋過程中的滲透液，飼料中添加劑的應用都會成為土壤的污染源。

上海農業屬都市型農業，農業總產值僅占國民經濟總產值的1.2%，但是郊區農業生產及土壤環境質量卻直接影響農產品的安全［19］。上海城市化的不斷加快，造成工業廢物及生活垃圾的大量排放；農民在種植過程中由于缺乏科學指導，施用大量農藥及化肥，這些都使得上海土壤重金屬污染狀況日趨嚴重。因此，應及時采取有效措施加強污染監測與控制，科學指導施肥方式，改善調整種植結構，從而進一步改良草莓生產基地的土壤質量。這對提高農產品安全質量，保障人民身體健康，實現現代農業可持續發展具有重要的意義。

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（責任編輯：閆其濤）

Environmental quality analysis and evaluation of heavy metal content in soil of strawberry main production area in Shanghai

ZHANG Li-qing1，XU Shan-shan1，2，SONG Li-li1，3，WU Chen-yao1，2，DUAN Ke1，GAO Qing-hua1*
（1Forest＆Fruit Research Institute，Shanghai Academy of Agriculture Sciences，Shanghai 201403，China；2College of Life Sciences，Taizhou University，Taizhou 318000，China；3College of Agriculture，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

In order to comprehend the soil environmental quality of strawberry base in Shanghai，the contents of heavy metals including cadmium，lead，arsenic，mercury，chromium，copper and zinc in the soil of strawberry base were sampled and analyzed，and the quality of soil environment was evaluated，taking strawberry bases in the strawberry main production areas of Chongming，Fengxian，Pudong，Qingpu，Jinshan as the research objects.The results showed that the average contents of Cd，Pb，As，Hg，Cr，Cu and Zn in the soil of five districts is 0.101 mg/kg，16.111 mg/kg，7.972 mg/kg，0.123 mg/kg，85.860 mg/kg，23.248 mg/kg，115.329 mg/kg，respectively，which were all below the limit value in GB 15618—1995“environmental quality standard for soils”and HJ 332—2006“farmland environmental quality evaluation standards for edible agricultural products”.The single contamination index of soil heavy metal was below 1 and the comprehensive contamination index was 0.390.The soil was not contaminated and at the clean level，indicating that the soil was suitable for strawberry production.But the heavy metal content in most monitored areas was higher than Shanghai soil environmental background value.The average content of zinc was the highest，which was 1.34 times of the background value of soil environment in Shanghai.These results demonstrated that heavy metals Cr，Hg and Zn had been accumulated in in the soil of these monitored areas，especially the accumulation of zinc.The government needs to take effectivemeasures to strengthen the pollution monitoring and control.

Strawberry base；Soil；Heavy metal；Environment quality

S151.9

A

1000-3924（2016）06-113-05

2015-06-09

上海市科委重點科技項目（12391901400）和基礎研究重點項目（14JC1405400）；農業部公益性行業專項（201003064-5）；上海市市級農口系統青年人才成長計劃［滬農青字（2014）第1-28號］；上海市科委自然科學基金（14ZR1436800）

張麗勍（1985—），女，博士，助理研究員，主要從事草莓抗病育種及其栽培生理研究。E-mail：zlq1985-345＠163.com

*通信作者，E-mail：qhgao20338＠sina.com