雷山縣烏東茶園土壤重金屬污染評價

2020-12-14 04:38:10郭琳文雪峰

鄉村科技 2020年29期

郭琳文雪峰

[摘要] 對貴州省雷山縣烏東茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu采用農用地土壤污染管控標準、單因子指數、內梅羅綜合污染指數和土壤重金屬潛在生態風險的方法進行評價，表明土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標，屬于安全級，目前土壤未受到任何污染，研究區處于輕微的潛在生態風險區域，總體來看，土壤環境質量整體良好。

[關鍵詞] 土壤;重金屬;污染評價;烏東茶園

[中圖分類號] X825 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）29-110-3

茶成為人們喜愛的飲品之一，不僅是因為具有獨特風味，而且茶對人體有保健功效。人體所需的86種元素，茶葉含有28種之多，所以茶是人體營養元素的補充源[1-5]。土壤受到重金屬污染或土壤母質中重金屬含量較高時，土壤中的重金屬可以通過茶樹根系的吸收遷移到植物體內，或向下層土壤移動，如果土壤中重金屬含量大，茶樹對重金屬的吸收會增多，從而導致茶葉中重金屬殘留對人體產生危害[6-9]。重金屬污染不僅對土壤系統造成不利影響，而且會威脅飲茶安全。因此，開展茶園土壤重金屬污染評價，查清土壤污染狀況，促進茶園土壤資源可持續利用具有重要意義。

目前，土壤重金屬污染評價方法主要有內梅羅綜合指數法、單因子指數法及潛在生態風險指數法等。單因子指數法能直觀地反映土壤環境中各項污染指標的污染程度，內梅羅綜合指數法可以全面反映各重金屬的綜合污染水平，潛在生態風險指數法可評價重金屬對土壤生態環境的危害程度。我國茶園土壤重金屬空間異質性很強，特別是山區，茶園土壤重金屬背景值和累積情況有很大差異，復雜的地質背景引起區域茶園土壤重金屬背景含量也較高[4]。

本文以雷山縣優質茶園產區之一的烏東茶園為研究區，通過實地的野外踏勘、查清茶園與地層的對應關系，挖取剖面、對土壤剖面進行采樣及重金屬元素測試。主要針對與人體危害較為嚴重的砷（As）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）和銅（Cu）6種重金屬元素利用內梅羅綜合污染指數法、單因子污染指數法及潛在生態風險指數法對重金屬元素進行綜合分析，從而確保茶葉安全生產，為提高優質茶葉質量提供科學參考。

1 研究區概況

雷山縣烏東村烏東茶園地處東

經108°05′～108°24′、北緯26°15′～26°32′，海拔1 300～1 500 m，南至雷山縣高岳山，西抵雷山烏堯一線，東達臺江縣烏迷寨，年平均氣溫12.4 ℃，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，常年溫暖濕潤，冬暖夏涼;年平均氣溫為12.4 ℃左右，降水較多，年均降水量1 375 mm，年均日照時間1 225 h，受季風影響降水多集中于夏季。境內各地陰天日數一般超過150 d，常年相對濕度在70%以上，有利于動物繁殖、植物生存，更適合人們居住。

烏東茶園巖石為紫色砂巖，土壤層深度為110.00 cm，產狀平緩，傾角10°～20°，土壤主要為黏土。土壤肥力較高，礦物元素含量高，比較適合茶樹生長。

2 工作方法

2.1 樣品采集

在茶園區選擇具有代表性的地點挖取土壤剖面，在剖面根據土壤分層進行土壤樣品的采取，每層采集1個樣品，采集時除去根系、石塊、新生體等雜物，同時根據土壤厚度以10 cm左右作為一層，并從下至上依次采集，從而防止上層土壤對下層土壤造成污染。在烏東茶園挖取1個土壤剖面，每個剖面取10個土壤樣品，共取30個樣品。土樣品根據選取剖面的實際情況（土層厚度、顏色和質地等）確定采樣位置并采取約1 000 g。

2.2 樣品測試

2.2.1 測試項目。鉛、鎘采用《土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》（GBT 17141—1997）測定，汞采用《土壤質量總汞的測定冷原子吸收分光光度法》（GB T 17136—1997）測定，砷采用《土壤質量總砷的測定硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法》（GB T 17135—1997）測定，鉻采用《土壤質量總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17137—1997）測定，銅采用《土壤質量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T17138—1997）測定。

2.2.2 分析方法。元素含量用ICP-MS（Finnigan MAT公司ELEMENT型扇形磁場雙聚焦高分辨電感耦合等離子體質譜）測定，由廣州澳實分析檢測有限公司分析中心完成[10]。

2.2.3 數據處理。采用Excel 2016和SPSS 19.0軟件進行數據整理和計算。相關圖件使用CoreDraw制圖軟件編繪。

3 土壤重金屬污染評價方法

土壤重金屬評價以單因子污染指數為主，通過土壤重金屬單因子指數評價，可以確定主要的污染物和污染程度，一般以污染指數來表示，便于各污染物之間的比較。但單因子污染指數法只能反映各個污染物的污染程度，不能全面和綜合地反映茶園土壤的污染程度，因此評價一定區域土壤同時被多種重金屬污染時，需要將單因子污染指數按一定方法綜合起來進行評價，即內羅梅綜合污染指數評價法。內羅梅綜合污染指數法同時兼顧了單因子污染指數平均值和最高值，可以突出污染較重的污染物的作用，能給較嚴重的污染物以較大的權值，能較全面地反映土壤環境的總體質量，從而客觀地對茶園土壤環境狀況進行評價[9]。

根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 5618—2018）（見表1），選擇As、Cr、Cd、Hg、Pb、Cu共6種重金屬元素作為評價指標，利用單因子指數法（見表2）、內梅羅綜合污染指數法（見表3）和潛在生態風險指數法（見表4）對重金屬元素進行綜合評價[4]。

4 結果與分析

4.1 土壤重金屬含量特征

研究區土壤重金屬含量結果見表5。由表5可得，重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu含量平均值分別為17.91、49.25、0.03、0.15、40.33 μg/g和15.17 μg/g，與全國土壤中重金屬元素背景值比較，Cd的平均值與全國Cd背景值近似一致，Cr和Cu均值低于全國背景值，其他4種重金屬均值都高于全國背景值，說明這4種重金屬元素均出現了不同程度的富集，其中Hg富集明顯，為全國土壤背景值的2.14倍。

研究區土壤重金屬元素As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量從大到小依次為Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，與最新發布的《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618—2018）（見表1）相比，茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標，整體來看，烏東茶園土壤質量整體良好。

變異系數能反映重金屬含量在采樣點的分布狀況[1]。研究區土壤中重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的變異系數分別為0.61、0.32、0.33、0.63、0.54和0.16。其中，As、Hg和Pb的變異系數均大于0.50，說明研究區重金屬元素As、Hg、Pb在空間分布有一定的隨機性和差異性;Cr、Cd和Cu的變異系數均小于0.50，說明研究區重金屬元素Cr、Cd、Cu在空間分布比較均勻。

4.2 土壤重金屬污染指數特征

利用單因子指數法和內梅羅綜合污染指數法對茶園土壤重金屬進行分析評價，結果見表6。由表6可知，烏東茶園土壤中重金屬元素單因子指數從大到小依次為Hg>As>Cr>Pb>Cd>Cu。與表2單因子指數分級標準相比，研究區土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的單因子污染指數均低于1.0，單因子污染指數最大值是As=0.55，最小值是Cu=0.07，表明研究區土壤未受污染，總體土壤環境質量良好。研究區土壤中6種重金屬元素的內梅羅綜合污染指數是0.54，與表3相比，內梅羅綜合污染指數小于0.70，研究區屬于1級安全級，表明研究區土壤總體上屬于茶葉安全生產區，土壤目前未受到任何污染，土壤環境質量良好。

4.3 土壤重金屬潛在生態風險指數特征

以全國土壤重金屬元素背景值作參考標準（見表5），計算茶園土壤重金屬單因子潛在生態風險系數，結果見表7。由表7可知，土壤中As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu重金屬潛在生態風險系數均值分別為16.00、1.62、8.03、92.20、7.36和3.34，從大到小依次為Hg>As>Cd>Pb>Cu>Cr，表明茶園土壤中各重金屬元素對土壤潛在生態風險程度存在差異。與土壤重金屬潛在生態風險分級標準（見表4）相比，Hg元素達到強潛在生態風險程度，其余重金屬元素As、Cr、Cd、Pb和Cu潛在生態風險系數的最大值未超過40，表現輕微潛在生態風險，從各樣點看，6種重金屬的潛在生態風險均為輕微程度，只有Hg達到強度的生態風險比例為50%，這跟其毒性響系數最大有關系，Hg的毒性響應系數為40，但主要以輕微的潛在生態風險為主，影響烏東茶園土壤潛在生態風險的主要元素為Hg。總體來看，研究區處于輕微的潛在生態風險。

5 結論

①研究區土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量從大到小依次為Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，與最新發布的《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618—2018）相比，茶園土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超標，整體來看，烏東茶園土壤質量整體良好。

②研究區As、Hg和Pb的變異系數均大于0.50，說明研究區重金屬元素As、Hg、Pb在空間分布有一定的隨機性和差異性，Cr、Cd和Cu的變異系數均小于0.50，說明研究區重金屬元素Cr、Cd、Cu在空間分布比較均勻。

③研究區土壤重金屬As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的單因子污染指數均低于1.0，內梅羅綜合污染指數是0.54，小于內羅梅綜合污染指數安全級值0.7，該研究區土壤屬于安全級，表明研究區土壤目前未受到任何污染，總體上土壤環境質量良好。

④研究區主要以輕微的潛在生態風險為主，影響研究區潛在生態風險的主要元素為Hg。總體來看，研究區處于輕微的潛在生態風險區域。

參考文獻

[1]劉春林，張建，彭益書，等.貴州雷山茶區土壤茶葉重金屬含量特征及飲茶風險評價[J].浙江農業學報，2020（6）：115-125.

[2]周富強，劉松，黃風紅.貴州茶葉中重金屬含量及污染評價[J].農技服務，2020（5）：24-26.

[3]黃子龍，林清梅，李春林，等.廣西宜州市土壤重金屬元素地球化學特征[J].礦產與地質，2019（2）：348-352.

[4]李春輝，孔祥科，韓占濤，等.皖南山區土壤重金屬污染及潛在生態風險評價：以池州市為例[J].安徽農業科學，2018（34）：105-110.

[5]葉永欽，黃國龍，林子江，等.粵北凡口鉛鋅礦區土壤重金屬元素污染特征及評價[J].地質學刊，2018（1）：137-144.

[6]金茜，曾啟華，余永華，等.遵義部分茶園土壤重金屬含量調查[J].環境與健康雜志，2012（8）：71.

[7]劉凱.貴定縣茶園土壤中重金屬元素含量及污染評價[J].貴州農業科學，2012（1）：101-103.

[8]張珍明，張清海，林昌虎，等.貴州鳥王茶產地土壤重金屬含量特征及安全評價[J].貴州農業科學，2011（12）：232-236.