養殖場周邊土壤重金屬分布特征和生態風險評價

摘要以養雞場、養豬場和養牛場周邊土壤為研究對象，對其土壤中的8種重金屬進行含量分析、相關性分析和生態風險評價。結果表明：養殖場周邊土壤重金屬含量表現為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg。養雞場周邊土壤的重金屬污染問題需要引起足夠重視，養牛場周邊土壤需要關注Hg的污染問題；多種重金屬之間呈顯著相關性，其可能來自相同的污染源；養殖場周邊土壤重金屬潛在生態風險程度表現為Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr＞Mn。養殖場周邊土壤處于中等潛在生態風險程度，需要對畜禽養殖土壤重金屬風險問題引起足夠重視。

關鍵詞養殖場周邊；重金屬；含量分布；生態風險

中圖分類號X53"文獻標識碼A"文章編號0517-6611（2025）01-0091-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.018

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

DistributionCharacteristicsandEcologicalRiskAssessmentofHeavyMetalsinSoilAroundAquacultureFarms

WANGBing，LIGuang-ming，MAHong-leietal

（PuyangEcologicalEnvironmentMonitoringCenterofHenanProvince，Puyang，Henan457000）

AbstractBasedonthesoilaroundthechickenfarm，pigfarmandcattlefarm，contentanalysis，correlationanalysisandecologicalriskassessmentof8kindsofheavymetalswereanalyzed.Resultsshowedthat：thecontentofheavymetalinsoilaroundthefarmwasMngt;Zngt;Crgt;Pbgt;Cugt;Asgt;Cdgt;Hg.Theheavymetalpollutionofthesoilaroundthechickenfarmneededtobepaidenoughattention.ThesoilaroundthecattlefarmneededtopayattentiontothepollutionofHg.Therewasasignificantcorrelationbetweentheheavymetals，indicatingthattheymightcomefromthesamepollutionsources.Thepotentialecologicalriskofheavymetalsinthesoilaroundthefarmwas：Hggt;Cdgt;Asgt;Pbgt;Cugt;Zngt;Crgt;Mn.Thesoilaroundthefarmwasinthemiddlepotentialecologicalrisk，soitisnecessarytopayenoughattentiontotheriskofheavymetalsinthesoil.

KeywordsRoundfarms;Heavymetals;Contentdistribution;Ecologicalrisk

基金項目濮陽市2020年度重大科技專項（200119）。

作者簡介王冰（1985—），女，河南濮陽人，高級工程師，碩士，從事生態環境綜合分析研究。

重金屬的生態風險評價和分析大多集中于農田土壤、礦區周邊土壤、海洋河流表層沉積物中，對于重金屬的生態風險評價結論也趨于一致。如安靖等^［1-2］對農田土壤重金屬的研究，王俊杰等^［3-5］對海灘表層沉積物、消落區土壤和流域土壤重金屬的研究，高鵬等^［6-7］對城區、縣域周邊土壤重金屬的研究，陸泗進等^［8-12］對礦區、工業區周邊土壤重金屬的研究均發現，Cd和Hg具有較強的潛在生態危害性，其他重金屬處于相對較低的生態風險等級。近年來，肉蛋制品等食品安全問題已引起人們的足夠重視，然而對于與此相關的養殖場周邊土壤重金屬的潛在生態風險問題卻鮮見研究，養殖場周邊土壤重金屬的生態風險問題急需科研人員的分析研究以及需引起相關管理者的重視。

筆者依據某市畜禽養殖場周邊土壤中重金屬分析結果，以養雞場、養豬場和養牛場周邊土壤為研究對象，選取Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn8個重金屬評價指標，分析土壤中重金屬在養殖場中含量分布特征，評價養殖場周邊土壤中重金屬的生態風險程度，這對于防止養殖場土壤重金屬危害區域生態環境，通過飼養畜禽等途徑進入肉蛋制品危害人體健康具有現實指導意義，為農業畜牧管理、環境決策、風險管理者提供科學依據。

1材料與方法

1.1數據采集

養殖場類型設置為3種，即養雞場、養豬場和養牛場。選取具有一定規模和代表性的畜禽養殖場，在每個養殖場周邊布設5個土壤采樣點位（養殖場外圍500m范圍內網格法隨機布點，100m×100m），采樣深度為0～20cm。共采集15個土壤樣品，然后對樣品中8種重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn的含量進行分析和評價。

1.2含量評價

采用《土壤環境質量農用地土壤風險管控標準（試行）》（GB15618—2018）（以下簡稱《標準》）對pHgt;7.5規定的限值要求，對養殖場土壤重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn的含量進行評價。

1.3土壤重金屬生態風險評價

采用Hakanson的生態危害指數法開展潛在生態風險評價。該方法綜合考慮了重金屬的毒性，在土壤和沉積物中普遍的遷移轉化規律及評價區域對重金屬污染的敏感性，以及重金屬區域背景值的差異，消除了區域差異影響，體現了生物有效性和相對貢獻及地理空間差異等特點，是綜合反映重金屬對生態環境影響潛力的指標，適合對大區域范圍沉積物和土壤進行評價比較^［3］，也是評價重金屬潛在生態風險的一種相對快速、簡便和標準的方法^［11］。計算公式如下：

RI="Eir（1）

Eir=Tir×Cif（2）

Cif=Ci/Cin（3）

式中：RI為多種重金屬的潛在生態危害指數； Ei r為第i種重金屬的潛在生態風險指數；Ti r為第i種重金屬的毒性系數；Ci f為第i種重金屬的污染系數；Ci為樣品中第i種 重金屬的質量分數實測值，mg/kg； Ci n為第i 種重金屬的質量分數背景值，mg/kg。Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn的毒性系數分別為30、40、10、5、2、5、1、1^［11］；重金屬的質量分數背景值采用河南省土壤重金屬的背景值^［13］。土壤重金屬的潛在風險分級標準見表1^［8-9］。

2結果與分析

2.1養殖場周邊土壤重金屬含量分布養雞場、養豬場和養牛場周邊土壤中重金屬含量分布狀況見表2。由表2可知，7種重金屬含量的最大值均低于《標準》中農用地土壤污染風險篩選值（Mn無標準限值），評價結果為土壤污染風險低，一般情況下可以忽略；養雞場和養豬場周邊土壤重金屬含量表現為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg，養牛場周邊土壤重金屬含量表現為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Hg＞Cd。3種類型養殖場周邊土壤重金屬含量均值表現為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg。

從不同類型養殖場周邊土壤的重金屬均值分布（圖1）可以看出，只有Hg的分布特征表現為養牛場＞養豬場＞養雞場，其他重金屬Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn分布特征均表現為養雞場＞養豬場＞養牛場。這表明養雞場周邊土壤的重金屬污染問題需要引起足夠重視，而養牛場周邊土壤需要重點關注Hg的污染問題。

2.2養殖場周邊土壤重金屬相關性分析

相關性分析是指對2個或多個具備相關性的變量元素進行分析，從而衡量2個變量因素的相關密切程度。運用SPSS軟件對養殖場周邊土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn之間的相關關系進行統計分析，相關系數結果見表3。由表3可知，Cd-Zn、As-Pb、As-Cr、As-Cu、As-Zn、As-Mn、Pb-Cr、Pb-Zn、Pb-Mn、Cr-Cu、Cr-Zn、Cr-Mn、Cu-Zn、Cu-Mn、Zn-Mn均呈顯著相關性（Plt;0.05，Plt;0.01），說明它們的來源或者污染途徑相同，表明其可能具有相同的污染源。

2.3養殖場周邊土壤重金屬潛在生態風險評價

依據生態危害指數法的計算方法，采用各類型養殖場點位重金屬含量的均值進行潛在生態風險計算（養殖場的結果為3種類型養殖場點位重金屬含量的均值），評價結果見表4。

由表4可知，Hg的潛在生態風險程度最大，其中養牛場周邊土壤Hg達到很強的生態風險，Cd的潛在生態風險程度次之，養雞場周邊土壤和養豬場周邊土壤Cd達到中等生態風險，養牛場周邊土壤Cd處于輕度生態風險等級，其余重金屬As、Pb、Cr、Cu、Zn、Mn的單項生態風險指數均小于40，處于輕度生態風險等級，其中Cr、Zn、Mn的生態風險指數均很低。以3種養殖場的均值來看，重金屬潛在生態風險程度表現為Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr＞Mn。這表明應對養殖場周邊土壤中Hg和Cd的生態風險予以重點關注，防止生態問題產生，避免Hg和Cd的環境污染。養雞場、養豬場和養牛場的多種重金屬綜合潛在生態風險指數（RI）分別為165.5、198.6、2206，均處于中等潛在生態風險程度。可見，需要對畜禽養殖土壤問題引起足夠重視。

3結論

該研究通過對養雞場、養豬場、養牛場3種養殖場周邊土壤的8種重金屬進行含量分析、相關性分析和生態風險評價，得出以下結論：

（1）養殖場周邊土壤重金屬含量表現為Mn＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg。重金屬含量分布結果表明，養雞場周邊土壤的重金屬污染問題需要引起足夠重視，而養牛場周邊土壤需要重點關注Hg的污染問題。

（2）Cd-Zn、As-Pb、As-Cr、As-Cu、As-Zn、As-Mn、Pb-Cr、Pb-Zn、Pb-Mn、Cr-Cu、Cr-Zn、Cr-Mn、Cu-Zn、Cu-Mn、Zn-Mn均呈顯著相關性（Plt;0.05，Plt;0.01），表明其可能具有相同的污染源。

（3）養殖場周邊土壤重金屬潛在生態風險程度表現為Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr＞Mn。3種類型重金屬的綜合潛在生態風險指數結果表明，養殖場周邊土壤處于中等潛在生態風險程度，需要對畜禽養殖土壤問題引起足夠重視。

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