不同功能區蔬菜地土壤重金屬污染特征及其風險評價

林小兵，武琳，王惠明，張秋梅，劉暉，郭乃嘉，黃欠如，周利軍*

1. 江西省紅壤研究所/國家紅壤改良工程技術研究中心，江西 南昌 330046；2. 江西省農業生態與資源保護站，江西 南昌 330046；3. 江西省新余市農業科學研究所，江西 新余 338000

隨著城市化、工業化和集約化農業的快速發展，工業“三廢”、交通活動、污水灌溉、化肥及農藥進入土壤環境，導致農田土壤重金屬污染問題日益突出（Wang et al.，2011；Huang et al.，2019）。據報道中國的耕地土壤重金屬點位超標率達19.4%，主要重金屬污染元素為鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）和鉻（Cr）等（Liang et al.，2014）。曾希柏等（2007）研究表明，中國蔬菜地土壤重金屬超標也較為嚴重，全國蔬菜地約有24.1%樣本存在Cd超標，Hg為10.3%，As為9.2%。蔬菜為人們提供各種維生素、膳食纖維、礦物質等營養成分（李如忠等，2013），但也極易受重金屬污染和影響（陳小華等，2019），并通過食物鏈在人體富集（Cherfi et al.，2015），最終影響人體健康。

蔬菜生物量隨土壤中重金屬含量增加到一定值時出現顯著減少，其生長也受到明顯抑制，甚至出現死亡（徐笠等，2017；周雅等，2017），且蔬菜對某些重金屬存在顯著富集，不同蔬菜品種富集系數也不同（Wu et al.，2015；徐笠等，2017）。陳毛華等（2017）研究發現，蔬菜重金屬污染的熱點區域主要集中在工業集中區附近以及盛行風的下風向，工業發達地區因其工企業較多，污染源集中，大量工業“三廢”和生活污水排放導致其蔬菜地土壤重金屬污染嚴重（韋緒好等，2015；楊忠平等，2015）。人口密集和交通發達的城郊地區菜地土壤重金屬也日漸嚴重（Khan et al.，2008），以長沙城郊蔬菜地土壤為研究對象發現有 43%的土壤樣本中重金屬元素超過當地背景值，呈現離市區距離的增加蔬菜地土壤重金屬污染程度逐漸減弱的趨勢（黃鳳球，2014），柳云龍等（2012）研究也表明土壤重金屬污染從城市到郊區呈現梯度變化。污水排灌也是引起蔬菜地土壤重金屬富集的主要因素之一（吳開華等，2011），污灌區蔬菜地土壤及蔬菜重金屬明顯高于非污灌區（姚春霞等，2005），其中重金屬元素Cr和Cd超標率為100%。充分掌握城市蔬菜地土壤重金屬污染特征，關系著食品安全和農業可持續發展（趙慧等，2019），也是近年來研究的熱點問題。

目前對蔬菜地土壤重金屬污染特征及其評價，大多都是針對某一區域或部分區域內蔬菜地土壤重金屬的調查研究，而較全面地對城市不同功能區內蔬菜地進行調查及其生態風險評估研究較少。本文以江西省某典型工業城市的工礦區、污水排灌區、城郊、一般農區等4個功能區內蔬菜地土壤為研究對象，研究了4個地區蔬菜地土壤中重金屬Cr、Pb、Cd、As和Hg含量特征，并利用單因子污染指數法、內梅羅綜合指數法、地累積指數法和潛在生態風險指數法等對5種重金屬的污染狀況進行了評價。為準確掌握城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬污染狀況，對于保障蔬菜食用安全，合理布局蔬菜生產，促進蔬菜產業可持續發展提供數據支撐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于江西省中部偏西，屬于贛西中低山與丘陵區，境內多山地，地貌以山地、丘陵、平原為主。屬亞熱帶濕潤性季風氣候，四季分明，雨量充沛，氣候溫和，無霜期長。年平均氣溫17.7 ℃，年平均降雨量1595 mm，季節性降水變化大。河流較多，水系發達，屬鄱陽湖水系。該城市工業較發達，三大產業結構比例為 5.6∶67∶27.4，工業化率達51.3%，城市化率達56.6%。農作物以雙季稻為主，蔬菜種植面積8200 hm2，約占耕地面積的10%，主要蔬菜包括辣椒（Capsicum annuum）、茄子（Solanum melongena）、白菜（Brassica pekinensis）、蘿卜（Raphanus sativus）、油菜（Brassica napus）、空心菜（Ipomoea aquatica）、黃瓜（Cucumis sativus）、西紅柿（Lycopersicon esculentum）、土豆（Solanum tuberosum）、豆類等。工礦區、污水排灌區、城郊蔬菜地以有機肥和化肥為主，有機肥主要為豬糞、牛糞、雞糞等畜禽糞便，施用量在 1—2.5 t·hm?2·a?1；化肥主要為復合肥，施用量在 150—300 kg·hm?2·a?1。一般農區蔬菜地以有機肥為主，施用量在 1—3 t·hm?2·a?1。

1.2 樣品采集與測試

土壤樣品采集于2017年10—12月期間，采集工礦區、污水排灌區、城市郊區和周邊無明顯污染源的一般農區多年種植蔬菜的0—20 cm表層土壤，隨機選擇有代表性的地塊作為采樣區，按5點取樣法，混合后保證樣品1 kg左右。每個地區按1 hm2（15畝）面積大小設置1個采樣點，面積不足1 hm2也按一個點進行采樣，共采集了230份土壤樣品，其中工礦區56份、污水排灌區30份、城市郊區86份和一般農區 58份。采樣過程中并記錄采樣點的地理特征及環境狀況等。將采集土壤樣品先自然風干，并挑出碎石、凋落物等雜物后過20目裝瓶，于陰涼環境下保存至化驗室檢測。土壤重金屬 Cr和Pb采用X射線熒光光譜法測定，土壤重金屬Cd采用電感耦合等離子體發射光譜法測定，土壤重金屬As和Hg采用原子熒光光譜法測定。

1.3 數據處理

運用Microsoft Excel 2010軟件對數據進行前期處理，本試驗數據計算和統計分析采用R語言統計軟件（www.r-project.org，R 4.0.0）完成，不同地區蔬菜地土壤重金屬差異的單因素方差分析采用R語言程序包vegan完成，并通過Tukey HSD檢驗法對各處理進行差異顯著性檢驗，所有制圖通過R語言軟件程序包ggplot 2完成。根據反映離散程度的變異系數（CV）可對空間變異程度進行粗略分級（Bai et al.，2011），其中 CV＜10%為弱變異，10%＜CV＜100%為中等變異，CV＞100%為強變異。

1.4 研究方法

1.4.1 單因子指數法

單因子指數法指對單個污染因子的污染程度進行評價（郭平等，2005），其公式為：

Pi為第i種重金屬單因子污染指數；Ci和Si分別為第i種土壤重金屬的實測值和標準值。

1.4.2 內梅羅綜合指數法

內梅羅綜合指數法突出了高濃度污染物對環境質量的影響，同時兼顧單因子污染指數的平均值（郭平等，2005），其公式為：

(Ci/Si)ave和(Ci/Si)max分別為土壤中各重金屬污染指數的平均值和最大值。

1.4.3 地累積指數法

地累積指數（Igeo）又稱Muller指數，反映了單一重金屬元素的污染水平，在計算過程中加入了巖石地質及其他因素的修正指數，充分考慮到人為活動對重金屬污染的影響（Ji et al.，2008），其公式為：

Ci和Bi分別為第i種重金屬的實測值和土壤中該重金屬的地化學背景值。

1.4.4 潛在生態危害指數法

潛在生態危害指數法是由 Hakanson建立的一套評價重金屬污染及其生態危害的方法，能綜合反映重金屬對生態環境的影響潛力（Hakanson，1980）。單種重金屬的潛在生態危害系數：

Ci、Si、分別為第i種土壤重金屬的實測值、參比值和毒性系數，毒性系數采用 Hakanson制定的標準化重金屬毒性響應系數（Cr=2，Pb=5，As=10，Cd=30，Hg=40）。綜合潛在生態危害指數：

RI為多種重金屬的綜合潛在生態危害指數；Ei為第i種土壤重金屬的潛在生態危害系數。

土壤重金屬單因子指數法、內梅羅綜合指數法、地累積指數法和潛在生態危害指數法污染等級劃分標準（趙杰等，2018）詳見表1。

2 結果與分析

2.1 蔬菜地土壤重金屬污染特征

不同功能區蔬菜地土壤重金屬含量的描述性統計分析見表2。由表2可知，工礦區蔬菜地土壤重金屬Cr、Pb、Cd、As和Hg的平均含量均超過江西省土壤環境質量背景值（以下簡稱背景值），且分別為背景值的1.81、1.76、5.40、3.35、2.00倍，表明該地區土壤重金屬污染嚴重。工礦區僅有Cd的平均含量超過國家土壤環境質量關于蔬菜地標準值（以下簡稱標準值），為標準值的1.80倍，其他4種重金屬元素平均含量均未超過國家標準值，但Cr、Pb、As和Hg仍有部分樣品超標，其超標數分別為4、14、10、8，也表明這4種重金屬元素均存在不同程度累積，會對該地區蔬菜產量和品質帶來影響。由表2得，工礦區5種重金屬元素的變異系數為 As＞Hg＞Pb＞Cd＞Cr，其中 As表現為強變異性，Hg、Pb、Cd和Cr均屬中等變異。

表1 土壤重金屬污染等級劃分標準Table 1 Criteria of pollution grade of soil heavy metals

表2 城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬含量Table 2 Heavy metals contents of vegetable soil in different functional areas of the city

污水排灌區蔬菜地土壤重金屬Pb、Cd和Hg的平均含量均超過江西背景值，且分別為背景值的1.45、3.80、2.13倍，土壤重金屬污染較嚴重。污水排灌區僅有Cd的平均含量超過國家標準值，為標準值的1.27倍，其他4種重金屬元素平均含量均未超過國家標準值，但 Pb仍有部分樣品超標，其超標數為 11。5種重金屬元素的變異系數為Hg＞Cd＞Pb＞As＞Cr，均屬中等變異。

城郊蔬菜地土壤重金屬Cr、Pb、Cd、As和Hg的平均含量均超過江西背景值，且分別為背景值的1.13、1.01、3.20、1.08和1.5倍，土壤重金屬污染較為嚴重。城郊僅有Cd的平均含量超過國家標準值，為標準值的1.07倍，其他4種重金屬元素平均含量均未超過國家標準值，且均無樣品超標，5種重金屬元素的變異系數為 Cd＞As＞Hg＞Pb＞Cr，均屬中等變異。

一般農區蔬菜地土壤重金屬Cr、Cd和Hg的平均含量均超過江西背景值，分別為背景值的1.09、2.20和1.88倍，但這5種重金屬元素平均含量均未超過國家標準值，且均無樣品超標，一般農區的 5種重金屬元素變異系數為 Pb＞As＞Hg＞Cr＞Cd，均屬中等變異。

2.2 不同功能區蔬菜地土壤重金屬比較

從圖1可以看出，城市不同功能區內蔬菜地土壤重金屬含量不同。不同地區蔬菜地土壤重金屬Cr之間存在顯著差異（F=14.76，P＜0.001），表現為工礦區蔬菜地土壤重金屬 Cr顯著高于城郊、一般農區和污水排灌區，分別高出了 60.76%、66.46%和90.34%。不同地區蔬菜地土壤重金屬Pb之間存在顯著差異（F=7.65，P＜0.001），表現為工礦區蔬菜地土壤重金屬 Pb顯著高于污水排灌區、城郊和一般農區，分別高出了20.93%、74.56%和83.71%。不同地區蔬菜地土壤重金屬Cd之間存在顯著差異（F=8.02，P＜0.001），表現為工礦區蔬菜地土壤重金屬Cd顯著高于污水排灌區、城郊和一般農區，分別高出了42.11%、68.75%和145.45%。不同地區蔬菜地土壤重金屬 As之間存在顯著差異（F=6.58，P＜0.001），表現為工礦區蔬菜地土壤重金屬 As顯著高于城郊、一般農區和污水排灌區，分別高出了211.17%、250.30%和503.47%。不同地區蔬菜地土壤重金屬Hg之間差異不明顯（F=1.34，P=0.26）。

圖1 不同功能區蔬菜地土壤重金屬質量分數比較Fig. 1 Comparison of heavy metal contents in vegetable soil of different functional areas

2.3 蔬菜地土壤重金屬污染評價

2.3.1 單因子污染指數法

從表3中蔬菜地土壤重金屬單因子污染指數評價可以看出，以江西背景值為評價標準時，工礦區蔬菜地土壤重金屬Cr、Pb和Hg的單因子污染指數平均值介于1—2之間，均屬于輕微污染，Cd的單因子污染指數平均值為5.43，屬于重度污染，這5種重金屬元素超標率為 Cd＞Cr＞Hg＞As＞Pb，超標率分別達到了 96.43%、92.86%、85.71%、64.29%和57.14%，土壤中Cr、Hg和Cd累積富集情況較As、Pb嚴重。污水排灌區蔬菜地土壤5種重金屬元素超標率為 Cd＞Pb＞Hg＞Cr＞As，超標率分別為 93.33%、66.67%、60.00%、26.67%和0，土壤中Cd、Pb和Hg污染程度分別屬于中度、輕度和輕微。城郊蔬菜地土壤重金屬Cr、Pb、As和Hg的單因子污染指數平均值介于1—2之間，均屬于輕微污染，Cd的單因子污染指數平均值為3.17，屬于中度污染，這5種重金屬元素超標率為 Cd＞Hg＞Cr＞Pb＞As，超標率分別為97.67%、74.12%、60.47%、37.21%和34.88%，土壤中Cr、Hg、Cd累積富集情況較As、Pb嚴重。一般農區蔬菜地土壤 5種重金屬元素超標率為Cd＞Hg＞Cr＞As＞Pb ，超 標 率 分 別 為 100.00%、96.55%、79.31%、34.48%和31.03%，土壤中Cd污染程度屬于輕度，Hg和Cr污染程度輕微。

以國家土壤環境質量關于蔬菜地標準值為評價標準時，工礦區、污水排灌區和城郊蔬菜地土壤重金屬元素Cd均屬于輕微污染，但仍有部分土壤樣品超標，其超標率分別為 67.86%、46.67%和30.32%，其他4種土壤重金屬元素污染較小。一般農區蔬菜地5種土壤重金屬均屬于無污染。

2.3.2 地累積指數法

圖2 不同功能區蔬菜地土壤重金屬地累積指數比較Fig. 2 Comparison of geoaccumulation indexes of heavy metal sites in vegetable soil of different functional areas

表3 城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬單因子污染指數評價Table 3 Evaluated of single factor pollution index for vegetable soil heavy metals in different functional areas of the city

以江西背景值為標準，應用地累積指數法（Igeo）對城市工礦區、污水排灌區、城郊和一般農區蔬菜地土壤重金屬污染進行評價。圖2顯示了研究區域蔬菜地土壤中5重金屬的地累積指數值范圍和平均值。從地累積指數平均值來看，研究區蔬菜地土壤重金屬污染的強弱為 Cd＞Hg＞Cr＞Pb＞As，土壤中重金屬Cd和Hg累積程度較嚴重，這與Cd和Hg超標率較高相一致。

參照表1地累積指數的劃分等級和圖2中Igeo評價箱狀圖，土壤重金屬Cr表現為工礦區 (0.14)＞城郊 (?0.48)＞一般農區 (?0.51)＞污水排灌區(?0.71)，工礦區污染級別為1級，表示無污染到中度污染；重金屬 Pb表現為工礦區 (?0.08)＞污水排灌區 (?0.23)＞城郊 (?0.64)＞一般農區 (?0.78)；重金屬 Cd表現為工礦區 (1.53)＞污水排灌區 (1.02)＞城郊 (0.76)＞一般農區 (0.54)，工礦區和污水排灌區污染級別為2級，表示中度污染，城郊和一般農區污染級別為1級，表示無污染到中度污染；重金屬As 表現為一般農區 (?0.74)＞城郊 (?0.77)＞污水排灌區 (?1.53)＞工礦區 (?3.10)；重金屬 Hg 表現為一般農區 (0.25)＞工礦區 (0.12)＞污水排灌區(?0.03)＞城郊 (?0.12)，一般農區和工礦區污染級別為1級，表示無污染到中度污染。

2.3.3 潛在生態風險指數法

研究區蔬菜地土壤重金屬的潛在生態風險系數如表4所示。以江西背景值作為參比時，工礦區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr，其中以 Cd 的Ei最高，達到了很高生態危害程度，Hg存在85.71%中等及以上風險，As存在17.86%中等及以上生態危害程度。污水排灌區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數為Cd＞Hg＞Pb＞As＞Cr，其中以 Cd 的Ei最高，達到了很高生態危害程度，Hg次之，60%為中等及以上生態危害程度。城郊蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數為 Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr，其中以 Cd 的Ei最高，達到了很高生態危害程度，Hg存在74.52%為中等及以上生態危害程度。一般農區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數為 Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cr，其中以 Hg和Cd的Ei最高，達到了中等生態危害程度。以國家標準值作為參比時，從整體數據看，研究區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr，僅Cd的Ei最高，達到了中等生態危害程度，其他4種重金屬的單項污染風險均較低。不同地區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險系數表現為工礦區＞污水排灌區＞城郊＞一般農區。

表4 城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬潛在生態風險指數評價Table 4 Evaluated of potential ecological risk index for vegetable soil heavy metals in different functional areas of the city

2.3.4 內梅羅綜合污染指數

表5為研究區蔬菜地土壤重金屬內梅羅綜合污染指數評價結果。以江西背景值為評價標準時，工礦區呈輕度污染、中度污染、重度污染的樣品比例分別為17.86%、17.86%、60.71%，表明研究區土壤重金屬總體累積情況相當嚴重。污水排灌區呈輕度污染、中度污染、重度污染的樣品比例分別為33.33%、26.67%、33.33%，表明研究區土壤重金屬總體累積情況比較嚴峻。城郊呈輕度污染、中度污染、重度污染的樣品比例分別為55.81%、13.95%、20.93%，表明研究區土壤重金屬總體累積情況也比較嚴峻。一般農區以輕度污染為主，占總樣品比例分別為68.97%，但仍有部分樣品屬于中度污染，占樣品總數的27.59%，需要注意該研究區土壤重金屬污染加重。

以國家標準值為評價標準時，工礦區蔬菜地重金屬污染程度主要為清潔，占樣品總數的64.29%，但仍有部分樣品屬于中度和重度污染，分別占樣品總數的3.57%和14.29%，可見工礦區部分區域重金屬污染嚴重。污水排灌區蔬菜地重金屬污染程度為清潔的樣品占樣品總數的46.67%，仍有一部分樣品屬于輕度和中度污染，分別占樣品總數的33.33%和6.67%，可見污水排灌區部分區域重金屬污染仍比較嚴重。城郊蔬菜地重金屬污染程度主要為清潔，占樣品總數的65.12%，但仍有部分樣品屬于中度和重度污染，分別占樣品總數的6.98%和2.33%，可見城郊部分區域重金屬污染較為嚴重。一般農區蔬菜地重金屬污染程度主要為清潔，占樣品總數的89.66%，少部分樣品屬于警戒線。整體上，研究區蔬菜地土壤重金屬內梅羅綜合污染指數評價表明工礦區污染嚴重，其次是城郊和污水排灌區，一般農區污染較輕。

2.3.5 綜合潛在生態風險指數

從表6中綜合潛在生態風險指數（RI）來看，以江西背景值作為參比時，工礦區蔬菜地土壤重金屬RI為288.54，中等危害及以上程度達到85.71%，其中RI＞600的有10.71%，達到了很高生態危害程度。污水排灌區和城郊蔬菜地土壤重金屬 RI分別為210.77和173.29，中等及以上危害分別為53.33%和 41.86%。一般農區蔬菜地土壤重金屬 RI為156.92，輕微和中等危害分別為51.72%和48.28%。以國家土壤環境標準值作為參比時，僅工礦區蔬菜地土壤重金屬有10.71%達到中等危害程度，其他幾個地區均為輕微，屬于低生態危害程度。

3 討論

馮英等（2018）的綜述性研究表明我國蔬菜地土壤主要污染元素為Cd、Hg、Pb、As、Cr等，而南方蔬菜菜地土壤Cd污染最為嚴重，其次是Pb、Hg和As（趙小虎等，2017）。本次調查發現研究區內蔬菜地土壤Cd、Hg、Cr、Pb、As等5種重金屬均有不同程度累積，以Cd和Hg富集最嚴重，均超過當地背景值，且工礦區、污水排灌區和城郊土壤Cd均超過國家標準值；總體上，研究區單因子污染和地累積指數大小呈 Cd＞Hg＞Cr＞Pb≈As趨勢，潛在生態危害系數大小呈 Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr趨勢。夏文建等（2015）的調查發現江西省26個縣區蔬菜基地基本安全，但仍存在不同程度的汞、砷、鉛污染，其超標率分別為 3.36%、5.93%、2.52%，主要原因為污水灌溉。而徐匡根等（2017）的研究發現2012—2014年江西省蔬菜中重金屬污染總超標率3.6%，以鉛、鎘的污染為主，且鉛、鎘污染有逐年增高現象。傅智慧等（2013）的研究發現，浙江蔬菜地土壤重金屬含量均超過浙江省土壤背景值，說明重金屬污染已成為影響蔬菜種植的重要風險。張鵬帥等（2018）在福州市郊蔬菜地發現土壤中Cd存在較高的生態風險，孟敏等（2018）的調查發現我國設施農田土壤Cd含量超標最嚴重，其次是Pb，其在南部地區的超標率分別為 41.7%和 33.3%，地累積指數評價結果顯示我國設施農田土壤Cd污染最嚴重，其次為 Hg污染，進一步分析發現我國設施農田土壤重金屬來源以肥料，尤其是畜禽糞便有機肥為主。

表5 城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬內梅羅綜合污染指數法評價Table 5 Overall evaluated for vegetable soil heavy metals in different functional areas of the city

表6 城市不同功能區蔬菜地土壤重金屬綜合潛在生態危害指數評價Table 6 Potential ecological risk index for vegetable soil heavy metals in different functional areas of the city

土壤性質、氣候、灌溉水源、施肥水平等因素影響著蔬菜地土壤和蔬菜重金屬累積（楊陽等，2017）。本研究中方差分析表明工礦區蔬菜地土壤Cr、Pb、Cd和As含量顯著高于其他地區。以背景值為標準，內梅羅綜合污染指數表明工礦區、污水排灌區和城郊分別存在60.71%、33.33%和20.93%的重度污染；綜合潛在生態風險指數表明工礦區中等危害及以上達到85.71%，污水排灌區和城郊中等及以上危害分別為53.33%和41.86%。以標準值為參比時，只有工礦區有10.71%達到中等危害，其他地區屬于低生態危害。龔夢丹等（2016）對杭州市調查發現該地區蔬菜地土壤重金屬的綜合累積程度多為中高度累積，綜合潛在生態風險處于中等水平，且其Cd的單項累積程度相對較高，胡世瑋等（2015）對楊凌地區的19個蔬菜地發現本區域污染總體評價為中等程度污染，重金屬污染風險的主要來源是Pb和Hg，與本研究區結果相似。隨種植年限增加，蔬菜地土壤Cd、Pb、Hg含量均呈明顯上升趨勢，且種植年限與土壤Pb和Hg呈極顯著正相關（茹淑華等，2016），這說明蔬菜地土壤重金屬污染是一個逐漸增加過程。

總體上，工礦區污染程度和潛在生態風險最嚴重，污水排灌區和城郊次之，重金屬污染較為嚴重，一般農區較輕，但仍存在污染增加的趨勢。戚潔等（2012）的研究表明人類活動在一定程度上影響土壤 As累積，生活區與農田土壤砷含量相似且顯著大于綠地和荒地，且工廠區附近的土壤 As含量顯著高于遠離工廠區，羅成科等（2017）的研究表明與背景值相比，城市土壤重金屬具有不同程度的累積效應和空間異質性的特征，除了成土母質的影響，人為污染源的貢獻更顯著，與工礦區、污水灌溉區和城郊蔬菜地土壤重金屬相比，一般農區受人類活動較小，重金屬污染也較輕。黃國勤（2011）對江西省城市近郊區、工業園區及鄉鎮企業等較為發達區域的調查發現周邊耕地As、Cd、Hg超標，主要受污水灌溉和干濕沉降影響，其中重金屬Cd、Hg還受交通影響。常文靜等（2020）認為高強度城市化和工業化過程，是各種重金屬污染區域分異和功能區分異的決定性因素，人為活動將城市分割成不同功能區如商業區、住宅區、工業區、郊區等，并由此帶來不同重金屬污染類型。李蓮芳等（2018）通過肥料用量與土壤重金屬進行相關分析發現土壤Cd含量與化肥施用水平間呈現顯著正相關關系，說明化肥施用與土壤Cd的累積直接相關（茹淑華等，2016），這也是研究區重金屬Cd污染嚴重的因素之一。本次調查中單因子指數法和地累積指數法主要反映了單一重金屬元素的污染水平，內梅羅綜合指數法和潛在生態危害指數法綜合了多種重金屬，并考慮土壤中重金屬的含量、種類、毒性水平及環境。

本研究區為新型工業城市，工業較發達，工業化率51.3%，礦產主要煤、鐵、鎢等，形成以鋼鐵冶煉、鋼材深加工、裝備制造為主的的鋼鐵產業鏈，近年來鋰電產業及電子工業發展較快。蔬菜地 Cd污染主要來自工礦業廢棄物、廢氣及灌溉水等，Hg污染主要來自大氣降塵、有機肥及灌溉水等，礦產開采、冶煉過程及電子工業發展造成土壤中 As污染，城市化率達56.6%，對蔬菜瓜果類需求大，促使城市周邊蔬菜地快速發展，而不合理的農藥、化肥使用以及人類活動進一步加劇當地蔬菜地重金屬污染。與其他區域相比，工礦區周邊固體廢渣較多，隨著雨水沖刷進入農田，且大氣沉降（酸雨）也是導致重金屬污染的重要因素，調查點存在大量的鋼鐵、電子類企業，土壤重金屬污染嚴重；其次調查區域工業歷史久，對周邊土壤影響時間較長。污水排灌區主要來自生活污水以及部分工業污水，污水中攜帶大量的重金屬，隨著灌溉進入蔬菜地土壤中。研究區城區面積較大，郊區蔬菜地較多，沿道路、河流分布，受汽車產生的尾氣排放及化肥施用有關，同時也存在部分污水灌溉。一般農區遠離城市、工業等，主要靠近村莊及道路，以施用農家肥為主，雖然本次調查一般農區蔬菜地重金屬污染較輕，但仍存在土壤Cd和Hg超過背景值，可能與施肥措施（豬糞、牛糞、雞糞等有機肥）以及靠近道路有關，需要注意重金屬污染程度加重的趨勢。

綜上，研究區蔬菜地土壤重金屬較為嚴重，其污染程度和生態風險呈加重趨勢，以當地背景值相比，重金屬Cd和Hg超標嚴重，特別是Cd污染問題突出。不同區域重金屬污染不同，主要表現為工礦區蔬菜地土壤重金屬污染最嚴重，污水排灌區和城郊較為嚴重，一般農區較輕。在前期調查基礎上，需要進一步研究不同功能區不同品種蔬菜重金屬富集情況，為保障蔬菜安全提供數據支撐和理論基礎。針對土壤重金屬污染嚴重地區，需要隔離污染源，禁止污水灌溉和垃圾肥，避免農藥、含重金屬化肥和動物糞肥等使用，遠離道路降低汽車尾氣影響；重度污染地區改變種植結構，種植苗木、花卉、果樹等經濟作物，中輕度污染地區使用低積累品種；有條件地區進行土壤重金屬修復。

4 結論

（1）單因子指數法和地累積指數法均表明該地區蔬菜地土壤重金屬Cr、Pb、Cd、As和Hg已有不同程度累積，其中以Cd和Hg富集情況最嚴重。

（2）以江西背景值為參比時，工礦區內梅羅綜合污染指數（PN）平均值為6.71，表現為重度污染，潛在生態危害系數（Ei）平均值大小為 Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr，潛在生態危害綜合指數（RI）為 288.54，中等危害及以上程度達到 85.71%。污水排灌區 RI為210.77，中等及以上危害為53.33%。城郊污水排灌區RI為173.09，中等及以上危害為41.86%。一般農區RI為156.92，中等危害為48.28%。

（3）以國家標準值為參比時，研究區Ei為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cr，僅 Cd 的Ei最高，達到了中等生態危害程度，其他重金屬的單項污染風險均較低，只有工礦區RI有10.71%達到中等危害程度，其他幾個地區均為輕微，屬于低生態危害程度。

（4）總體上，蔬菜地土壤重金屬污染程度和潛在生態風險表現為工礦區＞污水排灌區＞城郊＞一般農區，且工礦區土壤Cr、Pb、Cd和As顯著高于其他地區。