安徽省桐城市農田土壤重金屬污染評價

李 燕

(桐城師范高等專科學校，安徽 桐城 231400)

土壤是地球生物的載體，更是人類賴以生存和發展的重要自然環境要素。近年來，隨著現代化工業和農業的集約化發展，農藥和化肥被大量使用，甚至使用污水灌溉農田，導致大量耕地被不同程度地污染，土壤環境污染日益嚴峻，致使土壤嚴重退化。每年因此損失大量的糧食，還直接導致農作物品質不斷下降，嚴重威脅到農產品的安全，乃至人類的食品安全，進而危害到人類的身體健康。因此，土壤污染已成為農產品質量安全的潛在威脅。

土壤污染是指“由于自然原因和人類活動所產生的污染物質進入土壤，其數量超過土壤的容納能力，速度超過土壤的凈化速度，最終使土壤的物理、化學和生物學性質發生改變，導致農作物的產量和質量下降，還引發大氣或水體的次生污染，因而對人類身體健康構成危害的現象”[1]。土壤被污染后會直接改變土壤生態系統的結構和功能，各種污染物在耕地作物系統中長期累積，并通過食物鏈在人體內富集，形成長期潛伏的“定時炸彈”，終將對生物圈的生態安全構成嚴重威脅。

每年，全球由重金屬物質的染污引起的疾病事件頻頻發生；重金屬染污也會對土壤環境產生各種程度的不良影響。中國環境保護部和國土資源部聯合調查全國土壤污染狀況結果顯示，我國有19.4%的耕地存在不同形式的污染[2]，其中以重金屬污染為主，主要包括重金屬元素Cr、 Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、Zn。每年超過1200萬t糧食被重金屬污染，1000多萬t糧食減產，經濟損失在200億元以上[2]。

人類的采礦與冶煉活動使重金屬進入了水流和土壤中，由于它們不被生物降解，反而通過食物鏈被富集起來，食物鏈終端的人類會因此慢性中毒。近年來，此類事件并不少見，以海洋水污染事件最典型，如早在1956年發生在日本水俁灣的汞污染事件，致使數十萬人留下后遺癥，長期飽受身體病痛的折磨，這就是四大公害病之一——水俁病。

1 重金屬污染的特點

重金屬污染的潛伏期很長，通常被發現時，污染程度已經達到嚴重污染水平，所以已經產生無法挽回的結果了。其次，重金屬能與酸、堿和鹽類物質形成有機物，也就更能溶于土壤中，生物毒性也不斷地積累。特別是當重金屬元素進入土壤環境后，不能依靠生態系統本身的自凈作用減輕其危害作用，因此對動植物和土壤系統帶來致命的影響。

2 土壤重金屬污染的危害

2.1 對動植物的危害

重金屬超標，使植物根系新陳代謝失調，根系的吸收能力顯著減弱，從而使植物生長缺少營養，導致植物生長緩慢，植物產量和品質下降，甚至引起其生態特征的突變。土壤是動物賴以生存和繁衍的唯一環境，土壤重金屬污染對于它們而言就是致命的威脅，會影響其種群的數量及生物群落的構成。

2.2 對人類身體健康的危害

重金屬在動、植物體內不斷積累，隨著漫長的食物鏈進程，最終富集到人體中，使人體某些功能器官產生一系列的病變，誘發其它疾病，甚至引發癌癥，嚴重危害人類身體健康。

2.3 對生態系統的危害

地球生物圈是一個處于不斷的物質循環和能量流動的生態系統，作為生態環境組成成分之一的土壤，如果被重金屬污染，便會導致處于動態平衡的生態系統環境惡化。

3 土壤樣品采集與處理

安徽省桐城市新渡鎮素有“塑料之鄉”的美譽，大大小小的塑料加工廠遍布鄉鎮，塑料產品在生產過程和使用過程中都會對自然環境產生不利的影響。塑料制品埋在土壤中很難被分解，減弱了土壤透氣性能，阻礙水分在土壤中的傳遞，使植物根系生存困難，影響農作物生長，導致產量下降。日常生活中，一次性塑料袋被大量使用；塑料袋如果受熱超過65 ℃，其中的化學成分會分解滲透到食物里，給人類的身體健康埋下隱患。使用后的廢塑料被一些不正規的垃圾處理場焚燒，產生大量有害氣體，污染附近大氣環境，甚至會誘發人們的呼吸道疾病。

桐城市新渡鎮童莊村的主導產業就是塑料加工，廢棄的塑料薄膜長時間老化后并不腐爛，碎屑物會被遺留在田地間，破壞土壤生態結構，阻礙農田植物吸收水分和養分，影響農作物正常生長，導致農作物減產。在糧食區農田土壤中，用五點法采集10個樣點，用小鐵鏟取5～20 cm的表層土，鋪在準備好的塑料布上。先用小鐵耙除去土壤上層的雜物如植物根莖和落葉、小石子等，再用小鐵鏟將大的土塊敲碎、混勻，堆成一個正方體，沿其兩條對角線分割，得到土壤樣品。最終共得到土壤樣品66個，采集的樣品經登記編號后，用塑料袋封裝，帶回實驗室。

在實驗室背陽的桌面上，將取回的新鮮土樣小心地平鋪在干凈的白紙上，均勻攤開，形成2～3 cm 的薄層，讓其在通風處自然風干。風干過程中，多次翻動土壤，挑揀出石礫等雜質；等到土壤稍微干燥，逐一壓碎大塊土壤，再用細木棒反復碾壓成細小顆粒。土樣徹底風干后，用研缽對樣品逐一研磨，每個樣品都要分多次研磨，研磨后過100目尼龍網篩，然后編號，裝入密封的塑料瓶中保存，以備土壤重金屬含量的測定。

4 土壤重金屬測定

取0.2 g土壤樣品，置于潔凈的消解罐中，往其中加入8 ml HNO3和2 ml H2O2浸泡。然后將消解罐按要求密閉后放入微波消解儀中，設置程序：160 ℃，10 min；180 ℃，1 h，消解程序完畢后，冷卻至30～50 ℃后，取出。將消解液全部轉移至燒杯中，加入2 ml HF和1 ml HClO4，在180 ℃的加熱板上趕酸。趕酸結束后，將消解液轉移到50 ml容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，使用電感耦合等離子體發射光譜儀ICP-OMS測定土壤中 Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、As、Ni和Hg的含量。

5 土壤重金屬污染評價方法

單因子污染指數法是目前國內通用的一種重金屬污染評價方法，評價結果由污染指數表示，指數小，說明污染物質的污染程度較輕；指數大，則說明污染物質的污染程度較重。其計算式為：Pi=Ci/Si，式中：Pi為重金屬元素的污染指數，Ci為研究區域重金屬元素的測量值，Si為重金屬元素標準參考值；

6 檢測數據的統計分析

表1轉換成圖1，各重金屬元素在土壤中的含量差異明顯，因此結論非常明確。

表1 土壤重金屬單因子污染指數法分級標準

圖1 桐城市新渡鎮農田土壤8種重金屬單因子污染指數

桐城市新渡鎮農田土壤中8種重金屬的單項污染指數平均值表現為Hg >Cd >Zn > Ni >Cu >Cr > Pb >As。這說明Hg是主要污染元素，Hg的單因子污染指數均值達到4.69，對照分級標準，屬于中度污染；Cd、Zn、Ni、Cu、Cr、Pb的單因子污染指數均值范圍都在1.1～1.5之間，屬于輕微污染；As單因子污染指數為 0.64，污染程度最低。

統計各樣點的重金屬元素單項污染指數值超標情況，結果如表2所示。所有土壤樣品中，8 種重金屬元素在土壤中都有一定累積，其中Hg最引人注目，38%的樣點達到了重度污染水平。As有75%的樣點處于清潔水平，Cu、Zn、Ni、Cr大部分樣點屬于輕微污染，Pb 有63%的樣點達到輕微污染水平，Cd有78%的樣點屬于輕微污染。

表2 桐城市新渡鎮農田8種土壤重金屬單因子污染指數

表3 樣點分布頻率評價

綜合以上結果，我們知道，桐城市新渡鎮農田土壤中重金屬Hg是主要污染因子，大部分樣點均處于重度污染；As污染最輕，大部分處于清潔水平；Cu、Zn、Ni、Cr、Pb 、Cd 大部分為輕微污染，個別樣點處于中度污染。所以，我們在土地使用過程中要嚴格控制Hg元素的土壤進入，并且對已經污染的耕地要采取治理措施，把危害降到最低。