劉文超 劉曦 溫思寒

摘要 通過(guò)對(duì)武陟研究區(qū)農(nóng)田土壤和河流底泥中As、Cd、Cu、Ni含量進(jìn)行測(cè)定，并采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分析其污染特征，對(duì)農(nóng)田土壤與支流1和支流2底泥重金屬含量之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，Cd的積累效應(yīng)最明顯，As、Ni的積累效應(yīng)次之，Cu的積累效應(yīng)不明顯;As和Cd含量的高值區(qū)主要分布在支流1和支流2附近，Ni含量的高值區(qū)主要分布在靠近支流1的養(yǎng)殖場(chǎng)附近，Cu含量的高值區(qū)主要分布在支流1附近。Cd的單因子污染指數(shù)均值為8.70，屬于重污染程度;Cu和Ni所引起的污染處于清潔水平;As含量處于警戒水平;Cd的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的貢獻(xiàn)率97%。農(nóng)田中Cd與As之間存在同源污染，底泥中的Cd和As也有同源性;農(nóng)田土壤的Cd、As與底泥中對(duì)應(yīng)重金屬的關(guān)聯(lián)性最明顯;土壤重金屬Cu和Ni與支流1底泥有關(guān)聯(lián)性、Ni還受養(yǎng)殖場(chǎng)的影響。

關(guān)鍵詞 農(nóng)田土壤;河流底泥;重金屬;含量特征;空間分布;污染評(píng)價(jià);關(guān)聯(lián)性

中圖分類號(hào) X 522? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）01-0079-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.021

Analysis of the Characteristics of Heavy Metal Pollution in Wuzhi Farmland and Its Correlation with River Sediments

LIU Wen-chao1， LIU Xi2， WEN Si-han1

（1. Henan University of Technology， Jiaozuo， Henan 454003;2. Jiaozuo City Ecological Environment Bureau， Jiaozuo， Henan 454150）

Abstract By measuring the content of As， Cd， Cu， and Ni in the farmland soil and river sediment in the Wuzhi research area，and the single-factor pollution index method， Nemero comprehensive pollution index method and potential ecological risk index method were used to analyze the pollution characteristics，the correlation between the contents of heavy metals in farmland soils and tributary 1 and tributary 2 sediments was analyzed.The results showed that the accumulation effect of Cd was the most obvious， followed by that of As and Ni， and the accumulation effect of Cu was not obvious.The high value areas of As and Cd were mainly distributed near tributary 1 and tributary 2， the high value areas of Ni were mainly distributed near the farm near tributary 1， and the high value areas of Cu were mainly distributed near tributary 1. The mean value of single factor pollution index of Cd was 8.70，which belonged to the degree of heavy pollution.The pollution caused by Cu and Ni were at a clean level;As content was at the alert level.The contribution of the combined potential ecological risk index of heavy metals for Cd was 97%. There was homologous contamination between Cd and As in agricultural fields， and Cd and As in substrates.The correlation between Cd and As in agricultural soils and the corresponding heavy metals in substrates was most obvious;soil heavy metals Cu and Ni were correlated with tributary 1 substrates， and Ni was also influenced by farms.

Key words Farmland soil;River sediment;Heavy metals;Content characteristics;Spatial distribution;Pollution evaluation;Relevance

作者簡(jiǎn)介 劉文超（1994—），男，河南濟(jì)源人，碩士研究生，研究方向：區(qū)域環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)。通信作者，工程師，從事環(huán)境污染防治研究。

收稿日期 2021-03-22;修回日期 2021-05-20

進(jìn)入工業(yè)時(shí)代以來(lái)，工業(yè)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的深入都導(dǎo)致了土壤重金屬污染狀況的加重[1]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，污水灌溉、農(nóng)藥及化肥等不合理使用，同時(shí)加上周邊工業(yè)區(qū)產(chǎn)生的污染，都會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田土壤中重金屬含量增加[2]，農(nóng)田土壤重金屬污染不僅會(huì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程造成影響，還會(huì)對(duì)人類健康生活產(chǎn)生影響[3]。已有眾多學(xué)者使用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)土壤重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)[4-7]。河流底泥作為地球表層生態(tài)和地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中有機(jī)組成部分，是水體環(huán)境中重要的物質(zhì)寄宿體[8]，通過(guò)分析河流底泥的污染狀況，可以判斷河流在歷史是否受到污染[9]。河流底泥重金屬的污染不僅會(huì)對(duì)河流水體造成影響，而且會(huì)通過(guò)灌溉或地表徑流的方式對(duì)周邊農(nóng)田土壤造成污染，亦有許多學(xué)者針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了研究[10-14]，但是對(duì)于河流底泥與農(nóng)田土壤重金屬的關(guān)聯(lián)性研究較少。

焦作市農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量狀況總體良好，但由于焦作市正處于新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加速推進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，工業(yè)集聚區(qū)的建設(shè)加快、工業(yè)污水處理廠廢水排放對(duì)河道水質(zhì)以及底泥的影響，均有可能對(duì)農(nóng)田土壤造成影響，此外，局部地區(qū)土壤呈現(xiàn)新老污染并存、有機(jī)污染和無(wú)機(jī)污染交織的復(fù)雜局面，土壤環(huán)境形勢(shì)不容樂(lè)觀。眾多學(xué)者對(duì)焦作土壤的環(huán)境進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)[15-19]，但是對(duì)焦作地區(qū)河流周邊農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀研究較少，且鮮有學(xué)者分析其與周邊河流底泥關(guān)聯(lián)性。因此，筆者對(duì)武陟研究區(qū)農(nóng)田土壤中的As、Cd、Cu和Ni等重金屬污染特征進(jìn)行分析，并分析其與周邊河流底泥中重金屬的關(guān)聯(lián)性，旨在為進(jìn)一步做好農(nóng)田土壤重金屬污染防治工作提供一定參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

武陟縣位于焦作市東南部、黃河北岸，地處113°11′～113°39′E、34°56′～35°10′N，全縣總面積860 km2，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候。武陟縣年平均氣溫14.4 ℃，年平均降水量575.1 mm，年平均無(wú)霜期212 d。全縣土壤主要為潮土類，占全縣面積的84.1%。

研究區(qū)為流經(jīng)武陟縣內(nèi)的河流1和河流2交匯處附近的農(nóng)田土壤，如圖1所示。

1.2 樣品采集與處理

在支流1上取L01～L06共6個(gè)底泥采樣點(diǎn)，在支流2上取Y1～Y5共5個(gè)底泥采樣點(diǎn)，選擇與底泥采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的農(nóng)田位置作為農(nóng)田土壤采樣點(diǎn)，共計(jì)11個(gè)河流底泥樣品和28個(gè)農(nóng)田土壤樣品，采樣點(diǎn)布設(shè)如圖2所示。采集農(nóng)田表層土壤（0～20 cm）[20]，用四分法取約1 kg的土壤樣品;河流底泥樣品采集河流采樣斷面兩端及中心混合后的樣品約1 kg。土壤和河流底樣品在沒(méi)有陽(yáng)光直射的條件下風(fēng)干，依次研磨，過(guò)60和100目尼龍篩，經(jīng)消解和定容后用ICP-MS測(cè)定Cd、Ni、Cu和As等重金屬含量。

1.3 農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法

1.3.1

變異系數(shù)法和富集因子法。變異系數(shù)（CV）能夠反映數(shù)據(jù)變量空間上的離散程度，是富集與貧化程度的趨勢(shì)性大小，是元素土壤空間分布的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)CV≤40%時(shí)，重金屬可能來(lái)自成土母質(zhì)或者面源污染;當(dāng)CV>40%時(shí)，重金屬可能存在工業(yè)點(diǎn)源污染[20]。富集因子（EF）為某一重金屬元素的均值與其背景值的比值，反映某一重金屬元素在研究區(qū)的富集程度，從而推斷該重金屬外源影響的大小。

1.3.2 單因子污染指數(shù)法。

以土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染管控標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—2018）中的土壤篩選值作為污染評(píng)價(jià)的參考值。單因子污染指數(shù)表達(dá)公式如下：

Pi=CiSi（1）

式中，Pi為某個(gè)重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為重金屬的測(cè)定值，Si為土壤篩選值。各重金屬單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法表達(dá)公式如下：

P綜=P12+P222（2）

式中，P1為各重金屬元素的最大單因子污染指數(shù)，P2為各重金屬元素單因子污染指數(shù)平均值。土壤重金屬綜合污染評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[21]如表1所示。

1.3.4 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法表達(dá)公式如下：

Eir=Tir×Pi（3）

RI=ni=1Eir（4）

式中，Pi為某個(gè)重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù);Eir為單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Tir為污染物毒性響應(yīng)系數(shù)，分別為Cd 30、As 10、Cu 5、Ni 5;RI為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)農(nóng)田表層土壤重金屬含量特征

從表3可以看

出，農(nóng)田土壤Cd、As、Cu和Ni平均含量表現(xiàn)出較大差異，其

平均含量從大到小依次為Ni>Cu>As>Cd;Cd含量為

0.25～12.97 mg/kg，28個(gè)農(nóng)田點(diǎn)位均超過(guò)河南土壤背景值，

平均含量是河南土壤背景值的34.8倍;As、Cu含量分別為1.09～28.11、14.42～60.21 mg/kg，分別有64%和39%農(nóng)田點(diǎn)位超過(guò)河南土壤背景值，平均含量是河南土壤背景值的1.26和1.11倍;Ni含量為18.32～150.14 mg/kg，有50%農(nóng)田點(diǎn)位超過(guò)河南土壤背景值，平均含量是河南土壤背景值的1.22倍。綜上可知，這4種元素在土壤中有不同程度的積累，Cd的積累效應(yīng)最大，As、Ni的積累效應(yīng)次之，Cu的積累效應(yīng)較低。

該區(qū)域農(nóng)田土壤pH均大于7.5，從4種元素農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值來(lái)看，只有Cd和As超過(guò)了篩選值，超標(biāo)率分別為93%、7%，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為20.62和0.12倍;從農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控值來(lái)看，Cd有61%的樣品超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值，超大超標(biāo)倍數(shù)為2.24倍，其余元素均未超標(biāo)。

從4種重金屬的變異系數(shù)來(lái)看，Cd、As、Cu和Ni的變異系數(shù)均大于40%，表明研究區(qū)農(nóng)田土壤中這4種重金屬含量變化主要受到點(diǎn)源污染的影響。

2.2 研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量空間分布特征

使用ArcGIS中反距離加權(quán)插值法繪制出研究區(qū)河流周邊農(nóng)田土壤重金屬的空間分布圖。從圖3～6可以看出，該區(qū)域4種重金屬空間分布有一定的差異性和相似性。

重金屬Cd和As的空間分布特征具有相似性，如圖3～4所示，在支流1和支流2較近處存在高值區(qū)，高值區(qū)在西南側(cè)靠近村落和公路的地方呈明顯的西南—東北條帶狀分布。在距離河流較近的農(nóng)田均有Cd的高值區(qū)，說(shuō)明支流1和支流2這2條河流對(duì)周邊農(nóng)田中Cd和As影響較大，且根據(jù)實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該處農(nóng)田日常灌溉取水均來(lái)自支流1和支流2。曹露[22]在對(duì)碧流河下游農(nóng)田土壤重金屬污染研究中發(fā)現(xiàn)距河流灌溉處較近的農(nóng)田土壤重金屬含量比較遠(yuǎn)處偏高，該結(jié)論與此次研究結(jié)論一致。在西南側(cè)靠近村落和公路的地方Cd和As存在明顯的高值區(qū)，根據(jù)調(diào)查該區(qū)域的化肥使用主要是磷肥，磷肥的原料中常含有Cr、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni等重金屬，其生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法完全去除，這部分重金屬會(huì)保留在肥料中，進(jìn)而影響到農(nóng)田重金屬含量，受影響最大的是Cd元素。莊重等[23]研究也說(shuō)明了使用磷肥會(huì)使農(nóng)田土壤重金屬含量升高，所以農(nóng)田中Cd的超標(biāo)可能與磷肥的使用有關(guān)。綜上可知，農(nóng)田中Cd和As元素在距離河流較近處主要與河流灌溉有關(guān)，在西南方向可能是由于磷肥的施用。值得注意的是，因?yàn)轱暳咸砑觿┲泻写罅可榈幕衔铮陴B(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用較廣，經(jīng)動(dòng)物排泄物的農(nóng)用，含砷化合物會(huì)被釋放到農(nóng)田中。王星蒙[24]在對(duì)遼寧省畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中提到養(yǎng)殖場(chǎng)會(huì)對(duì)周邊土壤造成As含量超標(biāo)。而在該區(qū)域東北側(cè)As的空間分布呈較為明顯的帶狀分布，所以農(nóng)田中的As還可能與附近養(yǎng)殖場(chǎng)中有機(jī)肥的施用有關(guān)。

研究區(qū)Cu含量的空間分布（圖5）顯示，在靠近支流1的D、E采樣點(diǎn)序列呈明顯的條狀分布，存在大范圍的高值區(qū)。距離河流越遠(yuǎn)，Cu含量越低。Cu在該區(qū)域有39%的采樣點(diǎn)含量超過(guò)了河南土壤背景值，Cu含量超過(guò)背景值的采樣點(diǎn)主要來(lái)自D、E采樣點(diǎn)系列。馮啟言等[25]研究荊馬河水體對(duì)土壤的影響發(fā)現(xiàn)，污水灌溉下的農(nóng)田土壤Cu含量是土壤背景值的13.24倍。根據(jù)前文可知，土壤中的Cu富集因子為1.11，所以Cu元素的積累可能與支流1的灌溉有關(guān)。

研究區(qū)Ni含量的空間分布（圖6）顯示，Ni含量在養(yǎng)殖場(chǎng)附近存在一定的高值區(qū)，且含量遠(yuǎn)超過(guò)河南土壤背景值，積累效應(yīng)明顯，呈現(xiàn)以養(yǎng)殖場(chǎng)為中心向四周呈逐漸下降的變化趨勢(shì)。在靠近支流1的農(nóng)田中，只有靠近養(yǎng)殖場(chǎng)的農(nóng)田Ni含量存在高值區(qū)?？拷Я?和支流2的大部分農(nóng)田Ni含量分布均勻。孫文靜[26]通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土壤重金屬污染特征進(jìn)行分析及評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊Ni的平均污染程度較高，高值區(qū)Ni含量污染源可能來(lái)自養(yǎng)殖場(chǎng)。

2.3 研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

2.3.1 研究區(qū)重金屬污染指數(shù)評(píng)價(jià)。

從研究區(qū)重金屬單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果（表4）可以看出，重金屬單因子污染指數(shù)均值從大到小依次為Cd>As>Cu>Ni。研究區(qū)農(nóng)田土壤Cd的單因子污染指數(shù)均值為8.70，污染級(jí)別為IV，程度為重污染，應(yīng)引起足夠的重視;其余重金屬污染級(jí)別均為I，均為清潔級(jí)別。

從研究區(qū)重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果（表5）可以看出，研究區(qū)農(nóng)田土壤處于重污染程度的采樣點(diǎn)占71.4%，處于輕污染程度的采樣點(diǎn)占17.9%，處于警戒級(jí)的采樣點(diǎn)占3.6%，只有7.1%的采樣點(diǎn)處于安全范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染較重，應(yīng)盡快找到主要污染源，采取有效的防治措施。

2.3.2 研究區(qū)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

從表6可以看出，4種重金屬元素單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由高到低為Cd>As>Cu>Ni，只有Cd元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值大于40，而其余元素均小于40;由Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表7）可知，Cd處于極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的所占比例高達(dá)59%，有24%的處于輕微、中等級(jí)別。各重金屬元素的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）最大值為666.70，最小值為14.14，均值為268.22，處于中等風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。其中Cd元素對(duì)綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的貢獻(xiàn)率達(dá)97%，其余元素貢獻(xiàn)率占3%，表明Cd是主要污染因子，應(yīng)引起重點(diǎn)關(guān)注。這與孫文賢等[27]對(duì)高青縣設(shè)施農(nóng)田土壤重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)的結(jié)論一致。

2.4 研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量之間的相關(guān)性

2.4.1 農(nóng)田重金屬含量之間的相關(guān)性。

通過(guò)SPSS軟件，運(yùn)用皮爾遜雙尾檢驗(yàn)法對(duì)Cd、As、Ni、Cu這4種重金屬元素進(jìn)行測(cè)試分析，研究他們是否具有相關(guān)性。從表8可以看出，研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬Cd與As的相關(guān)系數(shù)為0.791，它們之間表現(xiàn)為顯著相關(guān)（P<0.01），Cd與As之間存在同源污染，它們的污染來(lái)源可能來(lái)自污水灌溉和噴施農(nóng)藥等。

2.4.2 河流底泥重金屬含量之間的相關(guān)性。

根據(jù)SPSS分析結(jié)果（表9）可知，研究區(qū)河流底泥重金屬含量間存在一定的相關(guān)性。Cd和As的相關(guān)系數(shù)為0.754，Ni和As的相關(guān)系數(shù)為0.893，表明As與Cd、As與Ni之間均存在顯著相關(guān)性（P<0.01），可能存在同源污染。經(jīng)前期調(diào)研，2條河流上游以前存在有皮革廠、冶金廠等，河流底泥中的Cd和As可能來(lái)源于歷史時(shí)期的積累;由前文可知，Ni的來(lái)源可能與養(yǎng)殖場(chǎng)有關(guān)，可以推測(cè)底泥中As含量的變化也受到養(yǎng)殖場(chǎng)的影響。

2.5 研究區(qū)河流底泥與農(nóng)田重金屬關(guān)聯(lián)性分析

歷史時(shí)期河流周邊工廠廢水的排放造成了支流1和支流2底泥中重金屬的沉積，通過(guò)河流灌溉或地表徑流等方式導(dǎo)致了距離河流較近的農(nóng)田土壤重金屬的積累。研究區(qū)河流底泥重金屬含量如表10～11所示。

根據(jù)前文空間分布圖（圖3～6）可知，Cd含量高值區(qū)主要分布在支流1底泥采樣點(diǎn)位L02和支流2底泥采樣點(diǎn)位Y1、Y3、Y4、Y5附近。其中L02的Cd含量為支流1中含量最高的點(diǎn)位，支流2中的4個(gè)采樣點(diǎn)位Cd含量較高，這表明農(nóng)田中Cd含量和底泥中Cd含量關(guān)聯(lián)性明顯。劉雙[28]研究河流沉積物對(duì)Cd的影響表明，Cd的積累效應(yīng)不易去除，結(jié)合前期調(diào)查，河流上游皮革廠中曾超標(biāo)排放Cd，這是農(nóng)田中Cd的主要來(lái)源。農(nóng)田中As含量的高值區(qū)主要分布在支流1底泥采樣點(diǎn)位L02、L03和L06以及支流2底泥采樣點(diǎn)位Y3、Y4、Y5附近。與此同時(shí)，這些底泥采樣點(diǎn)位的As含量較高，所以河水灌溉是影響農(nóng)田As含量的最主要因素。王玲玲等[29]在一起河流As污染事故的處置與監(jiān)測(cè)分析中發(fā)現(xiàn)河流上游的工廠排放的As會(huì)影響河流的水質(zhì)質(zhì)量，As沉積到河流底泥中不易消除，進(jìn)而影響農(nóng)田。Ni含量的高值區(qū)分布在支流1采樣點(diǎn)位L05和L06附近，該點(diǎn)位Ni含量分別為33.61和32.75 mg/kg，根據(jù)前文可知，農(nóng)田中Ni主要來(lái)源于養(yǎng)殖場(chǎng)并且養(yǎng)殖場(chǎng)位于采樣點(diǎn)位L06附近，由此可知，養(yǎng)殖場(chǎng)可能是Ni最大的污染來(lái)源。Cu的農(nóng)田高值區(qū)分布在支流1附近，且支流1底泥采樣點(diǎn)的Cu含量高于支流2底泥采樣點(diǎn)的Cu含量，所以研究區(qū)農(nóng)田土壤中Cu含量與支流1底泥的關(guān)聯(lián)性高于其與支流2底泥的關(guān)聯(lián)性。

在支流1和支流2的河流底泥中，所有底泥樣品的Cd含量和73%樣品的As含量高于對(duì)應(yīng)篩選值，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為61.82和0.96倍，且有73%采樣點(diǎn)Cd含量超過(guò)管控值，最大超標(biāo)倍數(shù)為8.42倍。

3 結(jié)論

在研究區(qū)的農(nóng)田土壤重金屬中，Cd的積累效應(yīng)最明顯，As、Ni的積累效應(yīng)次之，Cu的積累效應(yīng)不明顯。農(nóng)田土壤Cd的單因子污染指數(shù)均值為8.70，達(dá)到重污染水平，As、Ni和Cu的平均含量處于清潔級(jí)別。研究區(qū)農(nóng)田土壤處于重污染程度的采樣點(diǎn)占71.4%，處于輕污染程度的采樣點(diǎn)占17.9%，處于警戒級(jí)的采樣點(diǎn)占3.6%，只有7.1%的采樣點(diǎn)重金屬含量處于安全范圍內(nèi)。Cd元素對(duì)各重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的貢獻(xiàn)率達(dá)97%，其余元素貢獻(xiàn)率占3%。農(nóng)田中的Cd與As之間存在同源污染，河流底泥中的Cd和As可能來(lái)源于歷史時(shí)期的積累，As和Ni的相關(guān)系數(shù)為0.893，表明As與Ni有相同的來(lái)源。

由研究區(qū)河流周邊農(nóng)田土壤與河流底泥重金屬的關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果可知，底泥與農(nóng)田土壤中Cd元素的關(guān)聯(lián)性最明顯，從空間分布來(lái)看，分布在支流2周邊的Cd高值區(qū)多于支流1，可知支流2比支流1對(duì)周邊農(nóng)田土壤中的Cd污染來(lái)源貢獻(xiàn)大;Ni的高值區(qū)在養(yǎng)殖場(chǎng)附近，Ni的污染來(lái)源主要受養(yǎng)殖廠影響;農(nóng)田土壤中Cu含量與支流1相關(guān)性較高。

總體來(lái)看，

農(nóng)田和底泥中Cd含量均存在超過(guò)管控值的現(xiàn)象，超標(biāo)率分別為61%和73%，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為2.24和8.42倍，Cd生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較高，需要引起高度重視;分別有7%土壤樣品和73%底泥樣品的As含量高于篩選值，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.12和0.96倍，As生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)較低，但亦應(yīng)當(dāng)引起重視。

研究區(qū)農(nóng)田土壤中Cd與河流底泥中Cd具有較高的關(guān)聯(lián)性，且Cd與As的來(lái)源具有相似性。因此，在以后的農(nóng)田生產(chǎn)活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)研究區(qū)河流底泥和灌溉水進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)以及對(duì)河流底泥及時(shí)清淤，以確保農(nóng)田能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的農(nóng)作物產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷凌明.農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)：以陜西涇惠渠灌區(qū)為例[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2015.

[2] 駱永明.中國(guó)主要土壤環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策[M].南京：河海大學(xué)出版社，2008.

[3] 黃秋嬋，韋友歡，黎曉峰.鎘對(duì)人體健康的危害效應(yīng)及其機(jī)理研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（9）：2528-2531.

[4] 戴彬，呂建樹(shù)，戰(zhàn)金成，等.山東省典型工業(yè)城市土壤重金屬來(lái)源、空間分布及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2015，36（2）：507-515.

[5] 楊玉敏，師學(xué)義，張琛.基于內(nèi)梅羅指數(shù)法的復(fù)墾村莊土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及空間分布[J].水土保持研究，2016，23（4）：338-343.

[6] 張海威，張飛，夏楠.準(zhǔn)東地區(qū)不同區(qū)域土壤重金屬關(guān)聯(lián)性分析及空間分布[J].中國(guó)礦業(yè)，2017，26（5）：74-80.

[7] 劉碩，吳泉源，曹學(xué)江，等.龍口煤礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)與空間分布特征[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37（1）：270-279.

[8] 陳春華.武漢東湖現(xiàn)代沉積物環(huán)境記錄與界面環(huán)境地球化學(xué)[D].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），2005.

[9] 范玉超，王蒙，邰倫倫，等.我國(guó)底泥重金屬污染現(xiàn)狀及其固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，22（13）：97-101.

[10] 王長(zhǎng)智，任旭鋒，梅榮武.溫州河道底泥重金屬污染特征和分級(jí)評(píng)價(jià)[J].四川環(huán)境，2018，37（4）：1-8.

[11] 舒?zhèn)?，陳玥，高陽(yáng)俊.基于3種方法對(duì)河道底泥重金屬污染評(píng)價(jià)[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，35（1）：1-9.

[12] 賈英，方明，吳友軍，等.上海河流沉積物重金屬的污染特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2013，33（1）：147-153.

[13] 龍佳，張寧，崔佳.黑臭水體底泥污染源調(diào)查及污染特性評(píng)價(jià)方法研究[J].市政技術(shù)，2018，36（6）：171-173.

[14] 陳伯揚(yáng).重金屬污染評(píng)價(jià)及方法對(duì)比：以福建淺海沉積物為例[J].地質(zhì)與資源，2008，17（3）：213-218，228.

[15] 王心義，楊建，郭慧霞.礦區(qū)煤矸石堆放引起土壤重金屬污染研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2006，31（6）：808-812.

[16] 楊建，陳家軍，王心義.煤矸石堆周圍土壤重金屬污染空間分布及評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27（3）：873-878.

[17] 王娟，胡斌，李東艷，等.焦作市中馬村礦土壤重金屬污染調(diào)查評(píng)價(jià)[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2005，17（2）：24-27.

[18] 付巧玲.河南省幾個(gè)重點(diǎn)城市蔬菜基地的土壤重金屬狀況調(diào)查[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，37（4）：64-66.

[19] 黃鳳云，胡斌，成芬，等.焦作溫縣懷山藥土壤重金屬污染分析[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，28（1）：123-126.

[20] 李子杰，孟源思，鄭夢(mèng)蕾，等.某流域農(nóng)田土壤-水稻系統(tǒng)重金屬空間變異特征及生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，40（5）：957-968.

[21] 王越興，尹魁浩，彭盛華，等.深圳市河流底泥重金屬的污染現(xiàn)狀及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境與健康雜志，2011，28（10）：918-919.

[22] 曹露.碧流河下游農(nóng)田土壤基本特性及重金屬污染研究[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2018.

[23] 莊重，王琦琪，米子冬，等.含磷肥料在土壤-植物系統(tǒng)中修復(fù)重金屬污染的作用[J].磷肥與復(fù)肥，2020，35（7）：16-20.

[24] 王星蒙.遼寧省畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2021，41（3）：108-112.

[25] 馮啟言，孟慶俊，韓寶平，等.荊馬河水體Cu、Cd、Pb、Cr污染及其對(duì)土壤的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004，27（1）：46-47，61.

[26] 孫文靜.內(nèi)蒙古畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土壤重金屬污染特征及評(píng)價(jià)[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2020，12（4）：45-50.

[27] 孫文賢，牛曉音，鄭家文，等.高青縣設(shè)施農(nóng)田土壤重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，35（3）：17-23.

[28] 劉雙.河流沉積物對(duì)Cd2+和Tl+的去除作用規(guī)律及機(jī)制[D].衡陽(yáng)：南華大學(xué)，2015.

[29] 王玲玲，多克辛，徐廣華，等.一起河流砷污染事故的處置與監(jiān)測(cè)分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2010，26（1）：34-37.