徐州市潘安湖周邊土壤和水果中重金屬污染分析

摘要：本文以徐州市潘安湖濕地為例，采用微波消解-原子吸收光譜法對周邊土壤、水果中重金屬含量（Pb、Cr、Cd）進行測定，利用單因子污染指數及綜合污染指數對土壤和水果的重金屬污染狀況進行評價。結果表明，潘安湖周邊土壤中Pb、Cr、Cd的含量均符合《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）的二級標準要求。單項污染指數表明，土壤未受到重金屬污染；綜合污染指數為8.2，表明污染處于警戒范圍。水果中Pb均未超標，但Cd、Cr含量存在不同程度的超標現象，導致其綜合污染指數偏高。葡萄、西瓜和甜瓜處于警戒線附近，草莓為輕度污染，說明不同水果對重金屬的富集能力不同。徐州市潘安湖周邊地區土壤及水果重金屬總體污染水平不高，但部分水果對重金屬的富集能力較強，應繼續加強監管和控制。

關鍵詞：土壤；水果；重金屬污染；評價；潘安湖

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.044

Analysis of heavy metal pollution in soil and fruits around Pan’an Lake in Xuzhou City

CAO Dan

（Jiangsu Province Xuzhou Pharmaceutical Vocational College， Xuzhou 221116， China）

Abstract： Taking Pan’an Lake Wetland in Xuzhou City as an example， this paper uses microwave digestion-atomic absorption spectroscopy to determine the heavy metal content （Pb， Cr， Cd） in the surrounding soil and fruits， and evaluates the heavy metal pollution status of the soil and fruits by using single factor pollution index and comprehensive pollution index. The results show that the content of Pb， Cr， and Cd in the soil around Pan’an Lake meets the secondary standard requirements of the “Soil Environmental Quality Agricultural Land Soil Pollution Risk Control Standard” （Trial） （GB 15618—2018）. The single pollution index indicates that the soil has not been contaminated by heavy metals; the comprehensive pollution index is 8.2， indicating that the pollution is within the warning range. The Pb content in fruits does not exceed the standard， but there are varying degrees of exceeding the standard in Cd and Cr content， resulting in a high comprehensive pollution index. Grapes， watermelons， and cantaloupes are near the warning line， while strawberries are lightly polluted， indicating that different fruits have different abilities to accumulate heavy metals. The overall level of heavy metal pollution in the soil and fruits around Pan’an Lake in Xuzhou City is not high， but some fruits have a strong ability to accumulate heavy metals， and supervision and control should continue to be strengthened.

Keywords： soil; fruit; heavy metal pollution; evaluation; Pan’an Lake

潘安湖濕地位于徐州市賈汪區，原為旗山礦和權臺礦采煤塌陷區。煤炭資源過度開發導致地表大范圍下沉，同時，在煤炭開采、加工和使用過程中，多種重金屬通過各種途徑釋放到環境中，造成生態平衡被破壞，農田生態系統被瓦解。我國礦區土壤及農作物均存在不同程度的重金屬污染，其中，Pb、Cr、Cd等污染最為常見[1-2]。2008年以來，徐州市政府對潘安湖塌陷地進行整治和生態修復，生態環境大為改觀。如今，潘安湖濕地周邊已建立多個蔬菜基地、水果基地和果蔬采摘園等。目前，重金屬污染的研究主要集中在土壤[3-4]、蔬菜[5-7]、糧食[8-9]等方面，大規模改造后礦區土壤和水果中重金屬污染的研究未見報道。因此，本文選取徐州市潘安湖濕地周邊土壤和水果為對象，對其重金屬污染情況進行研究，以期為我國礦區改造的土壤質量管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

對潘安湖濕地周邊農田土壤的重金屬污染情況進行調查評估，選取典型土壤及常見水果進行采樣。土壤采樣按照均勻分散、多點采樣的原則，采樣深度為1～20 cm，共采集土壤樣品40份，并在相應田塊采集水果樣品，選取漿果類（草莓、葡萄）、核果類（蘋果、桃子）和瓜果類（西瓜、甜瓜）作為水果分析對象。

1.2 儀器與試劑

主要儀器有原子吸收分光光度計、微波消解儀、空心陰極燈（元素Pb、Cr、Cd）、pH計、Mili-Q純水系統和家用食品攪拌機。主要試劑有兩種。一是Pb、Cr、Cd標準溶液（1 000 mg/L），使用時逐級稀釋，配制成所需濃度；二是硝酸，為分析純。

1.3 樣品分析方法

所采水果樣品用自來水洗凈，用去離子水洗3遍，自然瀝干，切取可食用部分，用水果攪拌機打成勻漿，用HNO3進行消解[10]。采集的土壤樣品置于干燥通風處自然晾干，用研缽研細，過100目篩，采用HNO3-HClO4消解法消解。

樣品中Pb的測定依照《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—2023），Cd的測定依照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》（GB 5009.15—2023），Cr的測定依照《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》（GB 5009.123—2023），均采用石墨爐原子吸收光譜法。

1.4 評價方法

水果樣品和土壤樣品分別以《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）和《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）的二級標準（5.5＜pH≤6.5）作為評價依據，根據式（1）和式（2），分別采用單因子污染指數和綜合污染指數評價重金屬的污染程度[2]。根據單因子污染指數和綜合污染指數，劃分污染等級，如表1所示。

（1）

（2）

式中：Pi為第i種重金屬的單因子污染指數；Ci為第i種重金屬的實際測量值；Si為第i種重金屬的評價標準值；P綜為綜合污染指數；Pmax為單因子污染指數的最大值；Pave為單因子污染指數的平均值。

2 結果與分析

2.1 采樣點土壤重金屬污染情況分析

根據《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）的要求，水果種植土壤應為二類土壤，基本不對植物造成污染。潘安湖40個采樣點土壤樣品pH均在5.64～6.25。由表2可見，土壤中Pb、Cd、Cr含量均未超過《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）的二級標準要求。經過徐州市政府長期努力，潘安湖塌陷區周邊土壤環境已經大為改善，基本符合果園種植的要求。根據計算的土壤重金屬單因子污染指數，土壤重金屬污染由大到小的排序為Cd、Cr和Pb，三者均小于1，說明土壤未受到重金屬污染。但是，單因子污染指數只能表明土壤中某一重金屬的污染情況，而土壤重金屬污染往往是復合型，經計算，綜合污染指數為0.87，說明土壤污染處于警戒區。

2.2 水果中重金屬污染情況分析

2.2.1 水果中重金屬含量單因子污染評價

采用石墨爐原子吸收分光光度法測定不同水果的重金屬含量，以《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）為參照，通過單因子污染指數對水果重金屬含量進行評價，結果如表3所示。結果顯示，不同水果對同一種金屬的單因子污染指數不同，同種水果對不同金屬的單因子污染指數也不相同，這主要是由果樹及水果的品質決定的，水果重金屬含量大致表現為Cd＞Cr＞Pb，漿果類＞瓜果類＞核果類，草本植物水果＞藤本植物水果＞喬木植物水果。

由表3數據可得，水果中Pb的含量在0.056～

0.173 mg/kg，均低于《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的最低安全標準（漿果類水果小于0.2 mg/kg，其他新鮮水果小于0.1 mg/kg），

這可能與土壤中Pb含量較低有關。6種水果中，

Pb含量最高的為草莓，其次為葡萄，說明漿果類水果比核果類和瓜果類水果更容易富集Pb。Pb的單因子污染指數均小于1，表明6種水果均未受到Pb污染，其中，蘋果、桃子、葡萄和甜瓜均為一級（優良）。水果中Cd的含量在0.019～0.075 mg/kg，其中，草莓、西瓜、甜瓜均超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的最低安全標準（小于

0.05 mg/kg），Cd的單因子污染指數均高于Pb，草莓Cd單因子污染指數超過2，說明已受到Cd的中度污染，西瓜、甜瓜單因子污染指數也均超過1，亦受到一定程度的污染，這可能與土壤中Cd含量較高以及水果的富集特性有關。水果中Cr的含量在0.242～0.523 mg/kg，草莓和西瓜超過相關標準（國家食品安全標準未對水果鉻含量做具體規定，參照新鮮蔬菜限量標準，標準值為0.5 mg/kg），二者存在輕度污染，其他4種水果均未受到污染。

2.2.2 水果中重金屬含量綜合污染評價

水果中重金屬含量綜合污染評價結果如表4所示。根據綜合污染指數的判定標準，在6種水果中，蘋果和桃子在安全線以內，其他4種水果均受到不同程度的重金屬污染。葡萄和甜瓜處于警戒線，草莓和西瓜為輕度污染，其中草莓的綜合污染指數最高，其Pb、Cd、Cr的單因子污染指數大于其他水果，特別是Cd為2.04。由此可見，草莓對重金屬的累積特性有別于其他水果，特別容易受到Cd的污染，其機理有待進一步研究，在該區域種植草莓時，要采取相關預防措施。

3 結論

徐州市潘安湖周邊田地土壤的Pb、Cd、Cr含量均未超過國家二級土壤標準，單因子污染指數及綜合污染指數均小于1，說明該區域土壤未受到重金屬污染，潘安湖濕地生態修復已經取得階段性成果。潘安湖周邊田地采集的6種典型水果中，蘋果和桃子Pb、Cd、Cr含量均未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的標準值，且單因子污染指數和綜合污染指數均為一級，說明目前該區域蘋果和桃子未受到重金屬污染。草莓、葡萄、西瓜和甜瓜中，Pb均未超標，但Cd、Cr含量存在不同程度的超標現象，導致其綜合污染指數偏高，葡萄、西瓜和甜瓜在警戒線附近，草莓為輕度污染，需要引起注意。漿果類和瓜果類水果對重金屬特別是Cd、Cr的富集能力大于核果類水果，草本植物水果和藤本植物水果對重金屬的富集能力大于喬木植物水果，因此，在重金屬污染的土壤種植水果時，應考慮水果對重金屬的富集能力，選擇性種植，以提高水果的質量。一般糧食、蔬菜和水果的重金屬污染源多為土壤，徐州市潘安湖區土壤質量良好，但其水果仍存在一定的重金屬污染，說明除了土壤外，其污染途徑還可能有農藥和渣肥施用、污水灌溉以及大氣污染等。因此，相關部門應加大監管力度，對該地區進行全方位污染治理，確保居民食品安全。

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