2020年嘉興市農(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量狀況分析

余建林，李 莉，俞麗瑯，蘇營營，馬艷玲

(浙江省嘉興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 嘉興 314000)

1 引言

土壤是指地球陸地表面具有一定肥力，能生長作物的疏松表層，對地球生態(tài)和生物都有極其重要的作用。人類95%的食物都直接或間接的來源于土壤。除此之外，它還是地球重要的碳庫、能凈化空氣，減緩氣候變化，維持生態(tài)系統(tǒng)的健康、能過濾、凈化和儲存水分；它通過微生物的分解作用來保證物質(zhì)循環(huán)確保動植物能不停地利用這些物質(zhì)；為地球上所有的生物提供基本的生命支撐。

土壤的形成是一個極其漫長的過程，形成1 cm厚的土壤需要1000多年的時間。由于土壤的不可再生性，一旦一個地區(qū)被過度開發(fā)，無序利用或者被嚴(yán)重污染，就會導(dǎo)致土壤退化。迄今為止，全球33%的土壤已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的退化。中國的土壤安全形勢也非常嚴(yán)峻，中國內(nèi)地耕地面積占世界總耕地面積約8.6%，2019年中國內(nèi)地人口約14億，約占世界總?cè)丝诘?8.2%。人均耕地面積世界平均水平0.206 hm2約3.1畝，中國為0.097 hm2約1.5畝，中國人均耕地面積在195個國家中排名第118名，中國人均耕地資源占有量是世界平均水平的一半。所以了解土壤的環(huán)境質(zhì)量狀況，保證土壤的合理開發(fā)和可持續(xù)利用是非常重要的。

在土壤污染中，重金屬污染具有潛伏時間長且不能降解的特點，不但對農(nóng)作物的生長和質(zhì)量造成長期不良影響，還會通過食物鏈的積累影響人類的健康[1～5]。研究表明，近年來土壤重金屬污染程度持續(xù)加重，污染速率加快，值得引起足夠的重視[6]。

內(nèi)梅羅指數(shù)法是以單項污染指數(shù)為基礎(chǔ)的綜合污染程度評價方法，在突出污染最嚴(yán)重的污染因子的危害性的同時可以較為全面的反映多種污染物的共同作用[7～13]。本文采用單因子評價法和內(nèi)梅羅指數(shù)法考察了2020年嘉興市農(nóng)村的土壤環(huán)境質(zhì)量。

2 研究區(qū)域概況

嘉興市位于浙江省東北部、長江三角洲杭嘉湖平原腹心地帶，是長江三角洲重要城市之一。自古為繁華富庶之地，素有“魚米之鄉(xiāng)”“絲綢之府”的美譽，是中國共產(chǎn)黨誕生地，是我國近代史上重要的革命紀(jì)念地；是長三角城市群、上海大都市圈重要城市、杭州都市圈副中心城市。嘉興市雖然一直有“魚米之鄉(xiāng)”的美譽，但是人均耕地面積僅為0.043 hm2約0.645畝，遠(yuǎn)低于全國水平。并且，隨著人口的增加和城市進(jìn)程的推進(jìn)，嘉興市的人均耕地面積將會進(jìn)一步下降；工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程也會對土壤造成較大的污染。農(nóng)村土壤質(zhì)量，關(guān)系著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，與人民群眾的健康息息相關(guān)，所以了解當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量狀況對于土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展有著極其重要的意義。

土壤污染中，比較突出的是重金屬污染。由于重金屬不能為土壤中的微生物所降解，會在土壤中積累并轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積，從而嚴(yán)重危害人體健康。了解農(nóng)村土壤中的重金屬污染情況，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是非常重要的。

土壤中的重金屬污染主要是由于人類活動的影響造成的。工業(yè)、交通及農(nóng)業(yè)活動會將重金屬等有毒有害物質(zhì)帶入土壤中，致使土壤重金屬含量明顯升高，造成生態(tài)環(huán)境惡化。近年來土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品安全研究和耕地質(zhì)量調(diào)查評價大量測定資料，說明當(dāng)前土壤環(huán)境污染程度不斷加重[14]。

本文利用內(nèi)梅羅指數(shù)法分析了2020年嘉興市22個村莊的土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)，對嘉興市農(nóng)村土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價，希望為嘉興市全面開展農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測提供參考依據(jù)。

3 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

本文采用《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)GB15618-2018》中的標(biāo)準(zhǔn)限值。

3.2 評價方法與分級

本文采用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行分級和評價。

單項污染指數(shù)計算：

Pi=Ci/Si

(1)

式(1)中，Pi為某項污染物的污染指數(shù)；Ci為污染物的實測值，Si為污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)。

土壤污染物分擔(dān)率的計算：

Ki=Pi/Pisum

(2)

式(2)中，Pisum為各項污染指數(shù)之和；

綜合污染指數(shù)的計算：

(3)

式(3)中，i為某調(diào)查點位內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Piave為該點位土壤中各金屬元素污染指數(shù)的算數(shù)平均值，Pimax為該點位土壤重金屬元素的最大單項污染指數(shù)。表1具體列出了單項污染指標(biāo)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 單項污染指標(biāo)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)果與分析

4.1 土壤樣品監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計

在土壤監(jiān)測中，樣品pH≤6.5為酸性土壤；6.57.5為堿性土壤。2020年嘉興市22個農(nóng)村110個土壤監(jiān)測點位中，有29個點位樣品為酸性土壤樣品；24個為中性土壤樣品；57個為堿性土壤樣品。根據(jù)農(nóng)用地的類型，110個土壤監(jiān)測點位被分為水田(28個)、果園(6個)及其他類型(76)。其中28個水田點中有14個點位為酸性土壤，占所有水田點位的50.0%，說明嘉興市農(nóng)村的耕作土地酸化問題較為嚴(yán)重。

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)GB15618-2018》中的標(biāo)準(zhǔn)限值，2020年嘉興市22個農(nóng)村110個土壤監(jiān)測點位中，4個監(jiān)測點鎘含量超過標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險篩選值；1個監(jiān)測點銅含量超過標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險篩選值；1個監(jiān)測點位鉻含量、鋅含量同時超過標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險篩選值；1個監(jiān)測點位鋅含量超過標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險篩選值。這些點位可能存在農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險。

4.2 土壤單項污染指數(shù)評價

2020年嘉興市110個農(nóng)村土壤監(jiān)測點位中，有7個點位的土壤為輕污染；主要超標(biāo)污染物鎘、鋅和銅；有1個點位的土壤為中污染，主要超標(biāo)污染物為鎘。具體情況見表2。

表2 2020年嘉興市農(nóng)村土壤單項污染指數(shù)評價

4.3 土壤污染物分擔(dān)率分析

污染物的分擔(dān)率可以用來考察土壤的主要污染物。從總體來看，2020年嘉興市110個土壤監(jiān)測點位中，污染物分擔(dān)率從大到小依次為：鋅(0.184)>鉻(0.146)>銅(0.144)>砷(0.133)>鎘(0.127)>鎳(0.125)>鉛(0.098)>汞(0.044)。水田點位中，污染物的分擔(dān)率情況為：鋅(0.184)>銅(0.156)>砷(0.132)=鎳(0.132)>鎘(0.112)>鉻(0.102)>汞(0.099)>鉛(0.081)；果園點位中，污染物分擔(dān)率情況為：鎘(0.221)>鋅(0.217)>鉛(0.134)>鉻(0.132)>鎳(0.110)>砷(0.083)>銅(0.070)>汞(0.033)；其他土地類型中，污染物分擔(dān)率排名為：鋅(0.182)>鉻(0.163)>銅(0.145)>砷(0.138)>鎘(0.124)>鎳(0.123)>鉛(0.102)>汞(0.024)。

從各土地類型的污染物分擔(dān)率來看，水田點位的主要污染物為鋅、銅和砷；果園點位的主要污染物為鎘、鋅和鉛；其他土地類型的主要污染物為鋅、鉻和銅。綜合來看，2020年嘉興市農(nóng)村各污染點位中最突出的土壤污染物為鋅，其余為鎘、鉻、銅和鉛。

4.4 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價

2020年嘉興市110個農(nóng)村土壤監(jiān)測點位的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)范圍在0.20～1.49之間。其中，99個點位的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)小于0.7，處于清潔范圍，占比為90.0%；9個點位的內(nèi)梅羅指數(shù)處于尚清潔的范圍，占8.2%；有一個農(nóng)田點位和居民區(qū)附近點位土壤屬于輕度污染范圍，它們的內(nèi)梅羅指數(shù)分別為1.46與1.49，占比為1.8%。具體情況見表3。

從農(nóng)用地類型來看，99個屬于I級即土壤屬于清潔的點位中，水田點位有26個，包括基本農(nóng)田，菜地、灌溉區(qū)和水源地土壤監(jiān)測點，占到所有水田點位的92.9%，說明2020年在開展監(jiān)測的農(nóng)村土壤中，絕大多數(shù)的水田點位土壤屬于清潔的范圍；6個果園點位中有5個屬于I 級，占果園點位的83.3%；68個其他類型土地監(jiān)測點的土壤屬于I級，占所有其他類型土地的89.5%。屬于尚清潔的9個(Ⅱ，警戒限)的點位中，1個為水田中的基本農(nóng)田點位，1個為果園點位，其余7個為其他類型農(nóng)用地(包括居民區(qū)周邊、林地、菜地、疑似污染點位、垃圾場周邊)；出現(xiàn)輕微污染的點位有兩個，一個為水田中的基本農(nóng)田點位，另一個為其他類型中的居民區(qū)周邊點位。具體見表3。

表3 2020年嘉興市農(nóng)村土壤監(jiān)測綜合污染指數(shù)評價

從不同的酸堿性來看，29個酸性土壤監(jiān)測點中，有1個為輕微污染點位，占比3.4%；5個點位的土壤處于尚清潔(警戒限)，占比17.2%；剩余的23個點位土壤屬于清潔，占比為79.4%。24個中性土壤點位中，出現(xiàn)1個輕微污染點位，4個點位屬于尚清潔，19個點位為清潔，分別占4.2%、16.7%和79.1%；57個堿性土壤監(jiān)測點的土壤全部屬于清潔。

總體來說，嘉興市2020年的農(nóng)村土壤監(jiān)測結(jié)果顯示，嘉興市農(nóng)村土壤基本屬于清潔范疇，只有極少數(shù)監(jiān)測點出現(xiàn)了輕微污染的現(xiàn)象，其中堿性土壤監(jiān)測點的土壤均屬于清潔范圍；與此同時，水源地周邊的土壤沒有出現(xiàn)重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

(1)2020年對嘉興市22個村莊110個土壤點位進(jìn)行監(jiān)測結(jié)果顯示，有6個點位存重金屬指標(biāo)(鎘、鉻、銅、鋅)超標(biāo)，鎘元素最大超標(biāo)倍數(shù)為0.25倍、鋅的最大超標(biāo)倍數(shù)為0.95倍；鉻和銅各超標(biāo)一次，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.02及0.16倍。

(2)單項污染指數(shù)評價表明，2020年嘉興市110個農(nóng)村土壤監(jiān)測點位中，有7個點位屬于輕污染，1個點位屬于中度污染，超標(biāo)污染物主要為鎘、鋅和銅。

(3)嘉興市110個農(nóng)村土壤監(jiān)測點位中，有29個點位顯示土壤為酸性，占比為26.4%。28個水田點位中，酸性土壤點位占比達(dá)到50.0%。說明嘉興市農(nóng)村的耕作土地酸化問題較為嚴(yán)重。主要原因為嘉興地區(qū)在農(nóng)田種植過程中，長期大量施用銨態(tài)氮肥以及過磷酸鈣、氯化鉀等酸性和生理酸性肥料造成的。除此之外大氣污染和酸雨頻率、強度的增加也使耕層土壤酸化明顯。

(4)采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價，2020年嘉興市農(nóng)村土壤基本屬于清潔狀態(tài)(90.0%)；8.2%的點位處于警戒限；另有1.8%的點位出現(xiàn)了輕度污染狀況?？傮w來說，嘉興市2020年農(nóng)村土壤屬于清潔的狀態(tài)。其中全部堿性土壤點位都屬于清潔狀態(tài)。

5.2 建議

土壤中重金屬污染來源眾多，大氣、水源、固體廢棄物及農(nóng)業(yè)投入品都可以成為土壤重金屬污染的源頭。土壤重金屬污染不但可以導(dǎo)致土壤質(zhì)量劣化，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量下降，而且還可通過徑流、淋失，污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，并可能直接毒害農(nóng)作物和通過食物鏈危害人體健康。為了保障土壤質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展，需要采取切實有效措施加強對土壤污染防控治理[15]。

首先，應(yīng)該從源頭上遏制土壤污染的加劇。土壤中重金屬及其他污染物質(zhì)主要來源于工業(yè)“三廢”、城鄉(xiāng)污水排放及農(nóng)業(yè)投入品。來源廣泛，監(jiān)控難度較大。各部門應(yīng)該各司其職，加強合作，加強污染源頭的監(jiān)督管理，嚴(yán)格控制污染物的排放。其次，應(yīng)大力推動現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，合理利用化肥、農(nóng)藥，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡及生物多樣性。第三，利用科學(xué)技術(shù)對污染嚴(yán)重的土壤進(jìn)行修復(fù)[16, 17]。根據(jù)土壤污染的特性、污染程度及范圍，結(jié)合技術(shù)、裝備及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平，采取合適的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行土壤質(zhì)量的修復(fù)。