海東市樂都區(qū)耕地土壤重金屬風險評價與安全利用分區(qū)

摘要：實施耕地分區(qū)分類管理，是合理高效利用土地資源、保護耕地的關鍵?；诂F(xiàn)行土壤環(huán)境質量評價標準，對海東市樂都區(qū)耕地開展土壤重金屬污染評價，進而提出安全利用等級劃分方案和管理策略。結果表明，研究區(qū)耕地處于低風險及以下水平，無中高風險區(qū)域。

關鍵詞：耕地；土壤；重金屬；風險評價；安全利用；海東市樂都區(qū)

中圖分類號：X820.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-03

Risk assessment and safe utilization zoning of heavy metals in Cultivated Land soil in Ledu District， Haidong City

Abstract： Implementing zoning and classification management of cultivated land is the key to rational and efficient utilization of land resources and protection of cultivated land. Based on the current soil environmental quality assessment standards， a soil heavy metal pollution assessment is conducted on cultivated land in Ledu district， Haidong city， and a safety utilization level classification scheme and management strategy are proposed. The results indicate that the cultivated land in the study area is at a low-risk or below level， with no areas of medium to high risk.

Keywords： cultivated land; soil; heavy metals; risk assessment; safe utilization; Ledu district， Haidong city

在人類社會的生存與發(fā)展中，土壤生態(tài)系統(tǒng)占據(jù)至關重要的地位，特別是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。近年來，隨著城市化及工業(yè)化進程加快，土壤重金屬污染日益成為環(huán)境保護領域關注的熱點。重金屬廣泛存在于地殼中，具有顯著毒性和難降解性，已成為全球土壤污染的元兇，引起科學界的廣泛關注和深入研究。重金屬污染不僅可以通過土壤-植物-人類的食物鏈對特定人群造成潛在的健康風險，還可能通過與生物過程的交互作用，對土壤中的生物產(chǎn)生不利影響[1]。這不僅嚴重威脅土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，也影響人體健康及食品安全。因此，確定土壤重金屬的空間分布及土壤健康狀態(tài)，并據(jù)此實施精準的分級分區(qū)管理，對保證糧食安全和推動可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

青海省生態(tài)環(huán)境脆弱，耕地面積較小，但對于維護糧食安全和社會穩(wěn)定具有重要作用[2]。根據(jù)第三次全國國土調(diào)查成果，青海省耕地面積為5 600 km2，僅占青海省土地面積的7.75%，但糧食產(chǎn)量連續(xù)15年超過百萬噸。海東市樂都區(qū)位于青海省東部，是海東市農(nóng)業(yè)大區(qū)，農(nóng)業(yè)資源豐富且氣候較為適宜，主要種植春小麥、洋芋和青稞等，是青海省較優(yōu)異的農(nóng)業(yè)種植區(qū)之一[3]。開展耕地土壤重金屬含量的基礎調(diào)查，并基于調(diào)查結果對耕地重金屬污染狀況進行評估與區(qū)域劃分，可以為區(qū)域污染防治策略制定、糧食安全生產(chǎn)以及安全保障提供理論根據(jù)和科學支持。因此，以海東市樂都區(qū)為研究區(qū)，基于現(xiàn)行土壤環(huán)境質量評價標準，開展土壤重金屬污染評價，進而提出安全利用等級劃分方案和管理策略，促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 樣本采集和分析

采樣區(qū)為海東市樂都區(qū)全域，共選取總體均勻分布的91個采樣點，采用全球定位系統(tǒng)精確定位，現(xiàn)場記錄野外樣點信息。采樣過程中，用土鉆采集表面樣品（距地表0～20 cm），去除表面雜物和土壤中的礫石。采用五點取樣法取土，通過四分法將1 kg土樣裝入聚乙烯密封袋中，貼上標簽和標記，并送往陜西伊瑞康澤生物科技有限公司進行檢測。

1.2 土壤重金屬污染評估

聚焦海東市樂都區(qū)耕地土壤重金屬污染狀況，基于國家土壤環(huán)境質量標準廣泛采用的評估方法，從單一重金屬的污染程度、高濃度污染物對土壤環(huán)境的顯著影響以及重金屬引發(fā)的生態(tài)、環(huán)境和毒性要素3個核心維度進行綜合考慮，選取單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法以及潛在生態(tài)危害指數(shù)法對研究區(qū)耕地土壤重金屬污染情況及潛在生態(tài)風險進行綜合評價，如式（1）、式（2）和式（3）所示。根據(jù)污染評估分級標準，若內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)P綜＜0.7，則土壤處于清潔狀態(tài)；若0.7≤P綜＜1.0，則土壤處于尚清潔狀態(tài)；若1≤P綜＜2，則土壤處于輕度污染狀態(tài)；若2≤P綜＜3，則土壤處于中度污染狀態(tài)；若P綜≥3，則土壤處于重度污染狀態(tài)。若重金屬i的潛在生態(tài)風險指數(shù)Ei＜40，則土壤處于輕微風險狀態(tài)；若40≤Ei＜80，則土壤處于中等風險狀態(tài)；若80≤Ei＜160，則土壤處于較強風險狀態(tài)；若160≤Ei＜320，則土壤處于很強風險狀態(tài)；若Ei≥320，則土壤處于極強風險狀態(tài)。若總潛在生態(tài)風險指數(shù)R＜80，則土壤處于輕微風險狀態(tài)；若80≤R＜160，則土壤處于中等風險狀態(tài)；若160≤R＜320，則土壤處于較強風險狀態(tài)；若R≥320，則土壤處于很強風險狀態(tài)。

式中：Pi為單因子污染指數(shù)；Ci為重金屬實測含量；Si為土壤重金屬環(huán)境質量標準值，采用《土壤環(huán)境質量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15616—2018）的農(nóng)用地土壤污染風險篩選值；P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Piave為Pi的平均值；Pimax為Pi的最大值；R為總潛在生態(tài)風險指數(shù)；Ei為重金屬i的潛在生態(tài)風險指數(shù)；Ti為重金屬i的毒性系數(shù)，表示各重金屬對生物的毒性反應程度，Pb、Cd、Cr、As、Hg分別取5、30、2、10、40[4]。

1.3 安全利用等級劃分方案

在進行耕地安全利用分區(qū)時，必須確保耕地安全利用分區(qū)的結果與農(nóng)用地安全利用的核心相吻合，既要加強風險管控，又要避免傳統(tǒng)的一刀切做法，從而最大限度地減少主觀影響。因此，通過污染評價得到無量綱的環(huán)境質量指數(shù)，并分別劃分等級Di單（對應單因子污染指數(shù)法）、D內(nèi)（對應內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法）和DR（對應潛在生態(tài)危害指數(shù)法），基于統(tǒng)計學方法對污染評價結果進行排列組合，共得出100種可能的結果，據(jù)此進行分類整合，將耕地安全利用等級劃分為5個[5]，如表1所示。

2 海東市樂都區(qū)耕地土壤重金屬現(xiàn)狀與分區(qū)

2.1 耕地土壤重金屬污染評價結果

根據(jù)耕地土壤中重金屬超標現(xiàn)象，反距離加權插值法是較為合適的方法。該方法依據(jù)相近相似的原則，當樣點分布均勻且覆蓋整個區(qū)域時，具有較高的插值精度。運用反距離加權插值法獲取面狀信息，進一步采用單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和潛在生態(tài)風險指數(shù)評估耕地土壤重金屬的超標情況。

單因子污染指數(shù)評價結果表明，從整體看，研究區(qū)污染程度較小，5種重金屬的單因子污染指數(shù)平均值從大到小分別為As（0.56）＞Cd（0.24）＞Pb（0.10）＞Cr（0.07）＞Hg（0.01），處于清潔狀態(tài)。從樣點來看，Cd、Pb、Cr和Hg四種重金屬的所有樣點均為清潔水平，其中As有5個樣點處于尚清潔水平，單因子污染指數(shù)最大值為0.79，分別位于李家鄉(xiāng)、馬營鄉(xiāng)、雨潤鎮(zhèn)和碾伯鎮(zhèn)的部分區(qū)域，這表明研究區(qū)可能存在局部點狀污染源。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價結果顯示，研究區(qū)有17個樣點處于清潔水平，64個樣點處于尚清潔水平，10個樣點處于輕度污染狀態(tài)，主要分布在研究區(qū)東部和中部。插值結果顯示，研究區(qū)耕地土壤重金屬含量整體處于輕微污染及以下狀態(tài)，輕微污染區(qū)域主要集中在李家鄉(xiāng)、馬營鄉(xiāng)、雨潤鎮(zhèn)和碾伯鎮(zhèn)的部分區(qū)域，與樣點污染空間分布一致。

潛在生態(tài)風險評價結果表明，5種重金屬的Ei平均值從大到小為Cd（7.26）＞As（5.55）＞Hg（0.50）＞Pb（0.49）＞Cr（0.14），均處于輕微風險狀態(tài)。同時，研究區(qū)整體的潛在生態(tài)風險指數(shù)為8.13～20.47，處于輕微風險水平。

總體而言，研究區(qū)內(nèi)As的輕微超標情況較為突出，且As超標點位及圖斑的空間分布與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的空間分布具有良好的空間一致性，這說明污染評價方法的科學性。

2.2 海東市樂都區(qū)耕地土壤重金屬安全利用分區(qū)及管理策略

耕地安全利用分區(qū)表明，研究區(qū)無中高風險區(qū)，這表明耕地土壤健康狀況整體良好。其中，安全利用區(qū)的耕地面積為39.34 km2，占比為9.39%，主要分布在瞿曇鎮(zhèn)、共和鄉(xiāng)、蒲臺鄉(xiāng)、洪水鎮(zhèn)和高廟鎮(zhèn)，該區(qū)域應采取優(yōu)先重點保護措施，嚴防新增污染，維持安全狀態(tài)?；景踩珔^(qū)的耕地面積為347.42 km2，占比為82.97%，均勻分布研究區(qū)的大部分區(qū)域，該區(qū)域采取優(yōu)先級的保護措施，嚴格管控污染物的進入，監(jiān)測污染變化態(tài)勢，改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術，以保障農(nóng)用地的安全使用。低風險監(jiān)控區(qū)的耕地面積為31.99 km2，占比為7.64%，集中在李家鄉(xiāng)、馬營鄉(xiāng)及雨潤鎮(zhèn)、碾伯鎮(zhèn)的小部分區(qū)域，與As的污染評價結果一致，這充分證明耕地安全利用分區(qū)思路與方法的科學合理性。因此，該區(qū)整體上實施綜合監(jiān)控策略，對污染物排放實施動態(tài)監(jiān)測，及時進行土壤修復與治理，嚴格限制污染物輸入，力求從根本上遏制污染，清除潛在風險。

3 結論

污染評估結果顯示，研究區(qū)整體上處于尚清潔水平，其中As呈現(xiàn)出局部點狀污染，主要集中在李家鄉(xiāng)和馬營鄉(xiāng)的部分區(qū)域。風險評價結果進一步指出，該區(qū)域整體面臨輕微生態(tài)風險，但土壤健康狀況依然保持良好。根據(jù)分區(qū)結果，研究區(qū)主要被劃分為安全利用區(qū)、基本安全利用區(qū)以及低風險監(jiān)控區(qū)，未出現(xiàn)中風險預警區(qū)或高風險限制區(qū)，分區(qū)結果與污染評估、風險評價具有良好的一致性。因此，研究區(qū)未來的耕地管理策略應聚焦于兩大方向。一是對已污染的區(qū)域實施集中修復與治理措施；二是對尚未受污染的區(qū)域加強風險預防與控制，確保糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全，進而推動該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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