左卫镇农田土壤重金属含量的测定及评价

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　　摘 要：本文以左卫镇农田土壤作为研究对象，并将左卫镇农田分为三个区域：左卫镇西侧、左卫镇北侧、左卫镇东南侧。在这三个分区共布设了24个采样点，测定各采样点土样中Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr 6种重金属元素的含量，通过对实验数据的处理分析，得出左卫镇农田土壤重金属的整体特征以及污染情况。由结果可知，左卫镇农田土壤中6种重金属的污染程度是Cd>Pb>Cr>Cu>Zn>Ni;從空间来分析，左卫镇西侧农田土壤中重金属Cd的超标率为56.94%，Pb的超标率为4.17%，其它重金属都未超标。从相关性上分析，在0.01的显著水平下，Cu-Zn、Zn-Ni、Ni-Pb之间存在极显著相关性。3个分区的综合污染程度排序为左卫镇北侧>左卫镇西侧>左卫镇东南侧。左卫镇北侧的PN值为1.37，达到了轻微污染;左卫镇西侧的PN值为1.30，为轻微污染;左卫镇东南侧的PN值为0.92，为相对清洁。
　　关键词：重金属;农田土壤;风险评价
　　中图分类号：S-3       文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20201030039
　　 随着人口数量的快速增长、农业生产现代化的不断推进和现代化工业的高速发展，越来越多的重金属进入土壤，使得土壤重金属污染愈发严重，当农田土壤中的重金属元素过量并且超过它的自然背景值时就会造成重金属污染[1-4]。相关研究显示，在所有土壤采样点中，有16.1%的农田土壤采样点超过了土壤环境质量标准规定的标准值。且在所有超标的土壤样品中，由于重金属和类金属（主要指8种元素，镉（Cd），铬（Cr），汞（Hg），铅（Pb），砷（As），铜（Cu），锌（Zn和镍（Ni））导致的点位超标占到了82.4%[5]。为了研究左卫镇农田土壤重金属的污染情况，更好地了解当地农田土壤的现状，从而进一步提高左卫镇的农业生产水平。本文基于大量的文献调研，结合左卫镇的地形地貌，在左卫镇周边农田中选取了24个土壤采集点，通过对每个采样点中重金属含量的测定以及对数据的处理分析，研究重金属间的相关性，得到该地区重金属的污染情况，为农田土壤重金属的防治提供理论支持。
　　1 材料与方法
　　1.1 采样点布设与采集
　　由左卫镇农田土壤的分布特征以及地形特点，在左卫镇共选取了24个采样点，并将这24个采样地分为3个区。采样点的位置见表1。采样时间是2018年8月的上旬，使用的是蛇形布点法，采集0-20cm深的耕作层土壤，5个点取样构成1个混合土样，用“四分法”留下约1kg的土样。将采集好的土样装袋并贴好标签，最后依据《土壤环境技术规范》做预处理[6]。
　　
　　1.2 实验方法
　　1.2.1 样品测定
　　Cu、Zn、Cd、Pb采用王水回流消解原子吸收法（NY/T 1613-2008）进行测定;Ni采用土壤质量-火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17139-1997）进行测定;总铬采用土壤-总铬的测定火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）进行测定。
　　1.2.2 数据处理与评价方法
　　土壤评价背景值参考生态环境部发表的《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准（试行）》[7]。利用单因子和内梅罗污染指数评价方法进行污染评价。
　　
　　2 结果与分析
　　2.1 左卫镇农田土壤重金属含量的特征
　　通过表5的数据可以知道，左卫镇农田土壤中不同的重金属的污染存在着很大的差异。6种重金属的Pi值分别为Cd（1.56）>Pb（0.56）>Cr（0.50）>Cu（0.46）>Zn（0.44）>Ni（0.43）。通过计算土样中各个重金属的超标率可以看到，Cd的超标率最高，达到了56.94%，其次为重金属Pb，它的超标率达到了4.17%，而重金属Cu、Zn、Ni、Cr的超标率都为零。由此可以看出左卫镇农田土壤中重金属Cd的污染范围最为广泛，Pb的污染范围较为广泛，Cu、Zn、Ni、Cr的几乎不存在污染。通过计算各个重金属的变异系数，得出各金属变异系数的排序为Cd（0.79）>Pb（0.44）>Cu（0.22）>Zn（0.18）>Ni（0.13）>Cr（0.07），可见该地重金属元素Cd受人类干扰最大，Cr受人类活动的影响最小。
　　2.2 左卫镇农田土壤重金属元素间相关性分析
　　验数据进行处理，得到各金属元素间的相关性，即表6。由表6可以得出：在0.01的显著水平下，Cu-Zn、Zn-Ni、Ni-Pb之间存在极显著相关性，可能这几种重金属元素的某些来源是相同或者相似的。在0.05的显著水平下，Cu-Ni、Cu-Pb、Cu-Cr、Zn-Pb、Zn-Cr、Ni-Cd、Ni-Cr、Cd-Cr、Pb-Cr之间存在显著相关性，说明这些重金属的某些来源可能是相同或者相似的。
　　
　　2.3 左卫镇农田土壤重金属污染评价
　　用单因子污染指数法以及内梅罗综合污染指数法对左卫镇不同分区的土壤进行污染评价，得到表7。
　　
　　由表7可以看出，无论在左卫镇西侧、北侧、东南侧，重金属Cd的Pi值均超过了1，为轻微污染水平。其它金属均不存在污染情况。左卫镇西侧单因子污染指数排序为：
　　Cd>Pb>Cu>Cr>Zn>Ni;左卫镇北侧单因子污染指数排序为：Cd>Pb>Cr>Cu>Zn>Ni;左卫镇东南侧单因子污染指数排序为：Cd>Cr>Pb>Ni=Zn>Cu。通过对比3个分区的内梅罗综合污染指数值可以看出：3个分区的污染程度为左卫镇北侧>左卫镇西侧>左卫镇东南侧。左卫镇北侧的PN值为1.37，为轻微污染，左卫镇西侧的PN值为1.30，为轻微污染;左卫镇东南侧的PN值为0.92，为相对清洁。从整体上看，左卫镇农田土壤属于轻微污染水平。
　　3 讨论
　　为了了解左卫镇农田土壤重金属的污染情况，对土壤中重金属Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、Cr进行了检测，并采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法进行评价。结果显示，3个分区的综合污染排序为左卫镇北侧>左卫镇西侧>左卫镇东南侧。研究发现，左卫镇西侧和北侧的污染较为严重，推测其原因，可能是因为左卫镇西侧和北侧靠近公路，而且有许多人为建造的景点旅游区，使得这两个分区的土壤重金属污染加剧。左卫镇东南侧大部分农田与交通干线相距远，减少了人为污染，所以左卫镇东南侧的土壤重金属污染较轻。
　　参考文献
　　[1] 陈丹，周于杰，章佳文，等.基于什邡市农田土壤中Pb、Zn的人体健康风险评估.农业环境科学学报，2018，37（12）：2687-2693.
　　[2]王贵，王芳.重工业城市土壤重金属含量分布特征及污染评价[J].干旱区资源与环境，2008，22（8）：170-173.
　　[3]周明东，秦晓辉，候洪，等.农田土壤重金属的危害及防治措施[J].环境与可持续发展，2014，24（2）：57-58.
　　[4]顾继光，周启星，王新.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展[J].应用基础与工程科学学报，2003，11（2）：143-151.
　　[5]黄颖.不同尺度农田土壤重金属污染源解析研究[D].浙江大学博士论文，2018.
　　[6]国家环境总局.HJ/T 166-2004《土壤环境监测技术规范》[S].北京：中国环境出版社，2004.
　　[7] 生态环境部.GB/T 15618-2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》[S].北京：中国环境出版社，2018.
　　（责任编辑 李媛媛）
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