某區(qū)域土壤重金屬含量特征研究

姚東平 李愛霞 曹柳

（河南省濟(jì)源市環(huán)保局 河南濟(jì)源 459000）

土壤是糧食、蔬菜、藥材、經(jīng)濟(jì)作物等生產(chǎn)的主體,其污染狀況將通過食物鏈直接或間接地影響綠色食品的質(zhì)量。土壤重金屬總量超過一定限度，就會超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，形成所謂的土壤污染，從而對作物及人體造成危害；有效態(tài)是重金屬在土壤中較活躍的形態(tài)，因而其含量決定了其生物有效性及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度，比重金屬全量更能反映污染物對作物的危害程度[1-2]。因此，研究土壤重金屬全量與其有效態(tài)含量之間的相關(guān)性，不僅可以揭示特定環(huán)境條件下兩者之間的關(guān)聯(lián)特征，為深入研究重金屬的環(huán)境行為機(jī)制提供參考，還可以建立兩者之間的相關(guān)關(guān)系，由一種含量去估計(jì)另一種含量，從而為土地管理和環(huán)境治理提供指導(dǎo)。影響重金屬的形態(tài)和活性的因素除了土壤重金屬的總量還有多種土壤屬性，其中土壤的pH、陽離子交換樹脂和有機(jī)質(zhì)含量是最重要的影響因素[3]。以“十二五”某國家重金屬污染防控為例，采集276個(gè)土壤樣品，調(diào)查了土壤重金屬鉛鎘砷的總量及有效態(tài)的含量，探討它們之間的關(guān)系，為重金屬總量和有效態(tài)關(guān)系的研究提供參考。

1 分析方法

金屬項(xiàng)目除砷采用《土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定微波消解/原子熒光法外》(HJ 680-2013)，鉛和鎘采用ICP-MS方法，射頻功率、載氣流量等儀器參數(shù)見文獻(xiàn)[4-5]，元素和內(nèi)標(biāo)元素的選擇條件參考文獻(xiàn)[6-7]。土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和陽離子交換容量分別采用《土壤pH的測定 玻璃電極法》(NY/T 1377-2007)、《土壤有機(jī)質(zhì)的測定》(NY/T 1121.6-2006)、《陽離子交換樹脂交換容量測定方法》(GB/T 8144-2008)。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果分析

2.1.1 土壤元素結(jié)果分析

土壤鉛、鎘、砷的全量及有效態(tài)的結(jié)果見表1。全量和有效態(tài)變異系數(shù)分別為0.89～1.45、1.74～2.07—全量的變異系數(shù)要小，說明全量的分析方法比較成熟；有效態(tài)砷可能因其含量太小導(dǎo)致其變異系數(shù)最大。元素的全量和有效態(tài)的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)均為正，說明樣本數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布且有更長的尾部。從全量均值角度考慮，鎘和砷已經(jīng)超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)中對農(nóng)田土壤的限值，說明農(nóng)田土壤已經(jīng)受到鎘和砷的污染。

表1 土壤全量監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 單位：mg/kg

2.1.2 土壤理化指標(biāo)結(jié)果分析

土壤的理化指標(biāo)pH值、代換量（陽離子交換容量）和有機(jī)質(zhì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。土壤pH值的均值為7.86，說明土壤呈堿性；陽離子交換量在3.232 cmol/kg～22.83 cmol/kg，處于土壤肥力的一級至五級；土壤有機(jī)質(zhì)均值17.97 g/kg處于土壤肥力的四級水平，表明土壤有機(jī)質(zhì)含量不高，說明土壤養(yǎng)分不高。

表2 土壤理化指標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.2 結(jié)果討論

土壤鉛、鎘、砷的全量和有效態(tài)含量，以及pH值、有機(jī)質(zhì)、代換量之間的相關(guān)性見表3。從金屬全量角度考慮，土壤鉛、鎘、砷全量之間的相關(guān)系數(shù)在0.72～0.80之間，呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明鉛、鎘、砷的來源有明顯的共性，初步判斷其共同來源于土壤母質(zhì)層轉(zhuǎn)化和污染源大氣沉降；全量與pH值正相關(guān)，而與有機(jī)質(zhì)和代換量呈負(fù)相關(guān)，說明土壤理化指標(biāo)與土壤中金屬全量無直接影響。從金屬有效態(tài)角度考慮，土壤鉛、鎘、砷的有效態(tài)之間相關(guān)系數(shù)在0.69～0.76之間，只是比對應(yīng)的全量之間的相關(guān)系數(shù)略低，仍然呈顯著正相關(guān)，進(jìn)一步說明其來源一直導(dǎo)致土壤污染類似；該研究中土壤金屬有效態(tài)與pH值也為正向關(guān)系，與理論相左，值得進(jìn)一步深入研究；土壤有機(jī)質(zhì)與金屬有效態(tài)呈負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)能吸附離子有關(guān)。

表3 土壤鉛、鎘、砷元素對應(yīng)全量和有效態(tài)間相關(guān)性分析

3 結(jié)語

農(nóng)田土壤中鎘、砷含量已經(jīng)超過了限值，有機(jī)質(zhì)含量不高，陽離子交換量差異很大。土壤鉛鎘砷的有效態(tài)與全量呈極顯著正相關(guān)，而與有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量呈負(fù)相關(guān)；土壤鉛鎘的有效態(tài)含量占總量的比例超過20%，而砷的有效態(tài)含量占總量的比例可以忽略。

[1]陳玉娟,溫琰茂,柴世偉.珠江三角洲農(nóng)業(yè)土壤重金屬含量特征研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(3):75-77．

[2]丁琮,陳志良,李核,等.長株潭地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤重金屬全量與有效態(tài)含量的相關(guān)分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2012,21(12)：2002-2006．

[3]劉小娟.太原污灌區(qū)土壤有效態(tài)及作物中金屬含量分析[D].太原:山西大學(xué),2010.