余鴻燕,唐子茜,王 娜,張 偉,付婷婷,曾婷婷,黃永川,閻應(yīng)紅

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,重慶 401329)

【研究意義】農(nóng)用地土壤是第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)重要的活力源泉之一,也是人類(lèi)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要組成部分[1]。近年來(lái),隨著工業(yè)化及城市化進(jìn)程加快,人民的物質(zhì)生活日益豐富的同時(shí),也帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題,其中農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量逐漸下降,農(nóng)田土壤重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越突出[2-4]。土壤重金屬污染不僅會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng),也會(huì)給農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及人體健康帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)[5]。重慶作為長(zhǎng)江中上游經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,是一個(gè)面積大、農(nóng)村人口多的農(nóng)業(yè)化大城市。水稻是重慶市第一大糧食作物,也是全市最重要的農(nóng)作物,因此確保水稻生產(chǎn)安全對(duì)促進(jìn)重慶市農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、農(nóng)民增收及滿足社會(huì)需求等具有重要意義[6]。隨著農(nóng)田土壤重金屬污染問(wèn)題日益突出,研究重慶稻田土壤的重金屬污染特征并評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)程度,對(duì)保障區(qū)域內(nèi)糧食安全顯得尤為重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】Shammi等[7]采集了孟加拉西北部的農(nóng)用地土壤樣品,并對(duì)其重金屬(Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等)含量進(jìn)行分析評(píng)價(jià),結(jié)果表明該區(qū)域的農(nóng)用地土壤都受到了不同程度的重金屬污染。牟力等[8]利用單因子指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法等評(píng)價(jià)貴州省山區(qū)河流階地稻田土壤的重金屬污染情況,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域土壤已經(jīng)受到重度污染,尤其是來(lái)自Cd的污染。Zhang等[9]以青海省具有代表性的農(nóng)業(yè)近郊互助縣的農(nóng)用地土壤為研究對(duì)象,采集了120個(gè)農(nóng)用地土壤樣品,分析其土壤pH及Cr、Cd、Pb、As、Hg等重金屬含量,結(jié)果表明該地區(qū)耕地土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于中低水平,其中污染比較嚴(yán)重的有Cr、As、Pb。姚文文等[10]對(duì)重慶市主城區(qū)土壤重金屬特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明主城區(qū)土壤的Cd污染狀態(tài)處于嚴(yán)重污染水平,并且可能存在Hg和Cd的復(fù)合污染?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前,關(guān)于重慶市土壤污染評(píng)價(jià)的研究主要集中在主城區(qū)內(nèi),而對(duì)重慶全域稻田土壤的重金屬污染情況的研究報(bào)道較少。本研究采集重慶市水稻主產(chǎn)區(qū)縣具有代表性、廣泛性和普適性點(diǎn)位的稻田土壤樣品,檢測(cè)分析全市稻田土壤重金屬污染情況,有助于保障水稻生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究采集重慶市7個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)稻田土壤樣品,檢測(cè)分析土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr等重金屬含量,通過(guò)橫向縱向比對(duì),深入探析研究區(qū)域土壤重金屬污染特征并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以期為區(qū)域內(nèi)稻田等農(nóng)用地土壤保護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采制

1.1.1 采樣時(shí)間 在2021年水稻收獲期(8—10月)采集稻田土壤樣品。

1.1.2 樣點(diǎn)設(shè)置與布局 (1)布點(diǎn)原則:土壤重金屬調(diào)查通常采用網(wǎng)格均勻布點(diǎn)和典型污染區(qū)密點(diǎn)相結(jié)合的方法。針對(duì)重慶地形復(fù)雜、土種多、分布散的特點(diǎn),為使樣品具有代表性,應(yīng)根據(jù)各地土類(lèi)分布、面積大小布點(diǎn),采用系統(tǒng)分層抽樣的方法采集土壤樣品。

(2)采樣、制樣:在重慶7個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)縣共采集土壤樣品230個(gè),其中梁平28個(gè)、大足50個(gè)、榮昌28個(gè)、永川31個(gè)、南川29個(gè)、云陽(yáng)31個(gè)、彭水33個(gè)。以直接耕種的自然田塊為取樣單元,根據(jù)地塊形狀采用梅花點(diǎn)法或“S”形法,在每個(gè)點(diǎn)采集5～20個(gè)耕作層土(0～20 cm)混合,用四分法獲得1個(gè)分析樣品,采集后放入聚乙烯塑料袋中密封保存,帶回實(shí)驗(yàn)室待制備。

土壤樣品自然風(fēng)干后,去除砂礫、植物殘留物等,四分法取1 kg,經(jīng)碾壓后過(guò)10目篩;再用四分法取約100 g于瑪瑙研缽中,研磨后全部通過(guò)100目篩,裝入磨口玻璃瓶中,放置于陰涼干燥處,待檢。

1.2 樣品檢測(cè)

土壤pH參考《土壤pH值的測(cè)定》(NY/T 1377—2007)[11]進(jìn)行檢測(cè),采用電位法,水土體積比為 2.5∶1.0。土壤中重金屬檢測(cè),樣品前處理采用微波消解法,Cd、Pb、Cr含量參考HJ 803—2016與孫敏秀[12]等的檢測(cè)方法,用電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行檢測(cè);Hg、As含量參考《土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測(cè)定 微波消解/原子熒光法》(HJ 680—2013)[13],原子熒光法進(jìn)行檢測(cè)。

樣品檢測(cè)質(zhì)量控制:室內(nèi)分析按標(biāo)準(zhǔn)方法操作,以全程序空白值、平行樣、內(nèi)部質(zhì)控樣、加標(biāo)回收等進(jìn)行控制,方法空白值不高于方法檢出限、允許偏差限度為:加標(biāo)回收率(100±10)%,內(nèi)部質(zhì)控樣(有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi),平行樣按標(biāo)準(zhǔn)方法要求判定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

離群值取舍:統(tǒng)計(jì)土壤重金屬總體含量特征時(shí),由運(yùn)輸、儲(chǔ)存、分析的失誤所造成的離群數(shù)據(jù)和可疑數(shù)據(jù),應(yīng)用Grubbs法檢驗(yàn)剔除。

差異分析:用t檢驗(yàn)方法作正態(tài)分布條件下平均值與理論值之間或各平均值之間的差異顯著性檢驗(yàn)。

原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)異常值檢驗(yàn)后,合格數(shù)據(jù)輸入SPSS、Excel等軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 評(píng)價(jià)方法

1.4.1 內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法(Nemerow index,P)是基于單因子指數(shù)法衍生出的綜合性污染評(píng)價(jià)方法,既考慮了單因子污染的平均值及最大值,又能突出多種污染物和較嚴(yán)重污染物的綜合作用,是常用的土壤污染評(píng)價(jià)方法之一[14-16],可以反映土壤環(huán)境的整體狀況。

①單因子指數(shù)法。通過(guò)單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià),可以確定主要的重金屬污染物及其危害程度。污染指數(shù)以重金屬含量實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比除去量綱來(lái)計(jì)算。單因子指數(shù)法計(jì)算公式如下:

Pi= Ci/Si

(1)

式中,Pi為重金屬元素i的污染指數(shù),Ci為土壤重金屬元素i含量的實(shí)測(cè)值;Si為土壤重金屬元素污染限量標(biāo)準(zhǔn)值,每種重金屬取值標(biāo)準(zhǔn)參照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—2018)中對(duì)應(yīng)農(nóng)用地(水田)土壤pH值下風(fēng)險(xiǎn)篩選值。當(dāng)Pi≤1.0時(shí),表示土壤未受到污染;當(dāng)Pi>1.0時(shí),表示土壤受到污染。

②綜合污染指數(shù)法。綜合污染指數(shù)兼顧了單因子污染指數(shù)平均值和最高值,可以突出污染較重的重金屬污染物的作用。綜合污染指數(shù)計(jì)算方式如下:

(2)

式中,P為土壤重金屬污染綜合指數(shù),Piave為所有單因子污染指數(shù)的平均值;Pimax為所有單因子污染指數(shù)的最大值。土壤污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 土壤污染評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

1.4.2 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)法 地累積指數(shù)(Geo-accumulation index,Igeo)是目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的土壤污染評(píng)價(jià)方法之一,是基于土壤重金屬含量與背景值的倍數(shù)而將其劃分為不同等級(jí)(污染程度)的一種方法。該指數(shù)不僅反映了重金屬分布的自然變化特征,而且可以評(píng)價(jià)人為活動(dòng)對(duì)重金屬污染的影響,是區(qū)分人為活動(dòng)影響的重要參數(shù)[17]。其計(jì)算公式如下:

(3)

式中,Igeo表示地累積指數(shù),Cn表示土壤中元素的實(shí)測(cè)值,Bn表示土壤中元素的背景值,該處按重慶市土壤背景值[18]進(jìn)行計(jì)算,常數(shù)1.5為成巖過(guò)程中重金屬含量自然波動(dòng)的校正系數(shù)。地累積指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 地累積指數(shù)法污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 稻田土壤重金屬含量分析

土壤中重金屬元素的總量可以作為判別土壤污染程度的重要指標(biāo)之一[19]。從表3及圖1可知,重慶稻田土壤中Pb、Cd、Cr、As、Hg平均含量分別為25.4、0.312、66.8、4.71、0.0827 mg/kg。重金屬Cd、Hg含量的平均值超過(guò)重慶土壤背景值,分別是背景值的2.84、1.38倍。雖然Pb、Cr和As含量平均值低于重慶土壤背景值,但部分樣品中的測(cè)定最大值遠(yuǎn)超重慶土壤背景值。結(jié)果表明,土壤重金屬元素累積主要是來(lái)自非自然的外部條件,觀察各元素的極差值發(fā)現(xiàn),各元素的極差都很大。從各元素含量值變異系數(shù)分析,稻田土壤中As、Hg含量呈強(qiáng)變異性(CV>50),表明As、Hg的累積受某些局部污染源影響較為明顯;稻田土壤中Cd、Cr含量呈中等變異性(25

圖1 重慶稻田土壤重金屬含量

表3 重慶稻田土壤重金屬含量特征

根據(jù)樣點(diǎn)土壤 pH(表4),對(duì)該稻田土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)重慶稻田土壤總體呈偏酸性,土壤pH范圍在4.02～8.22。

表4 重慶稻田土壤pH調(diào)查結(jié)果

以所調(diào)查的稻田重金屬含量均值為代表,與《土壤環(huán)境質(zhì)量—農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—2018)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域中5種重金屬含量平均值均小于對(duì)應(yīng)的農(nóng)用地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值(表5)。

表5 重慶稻田土壤重金屬含量與風(fēng)險(xiǎn)篩選值比對(duì)結(jié)果

2.2 稻田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

2.2.1 單因子污染指數(shù) 從表6可以看出,研究區(qū)域土壤的5種重金屬單因子污染指數(shù)均小于風(fēng)險(xiǎn)篩選值,具體表現(xiàn)為Cd(0.74)>Pb(0.30)>Cr(0.26)>As(0.17)>Hg(0.15)。Cd、Pb、Cr、As、Hg單因子污染指數(shù)變化范圍分別為0.17～1.9、0～0.79、0.14～0.68、0～0.73、0.01～2.94;平均值的最高值為Cd(0.74),處于Cd輕度污染狀態(tài)的土壤點(diǎn)位占19.57%;平均值的最小值為Hg(0.15),但其變異系數(shù)高達(dá)137.8%,最大值達(dá)到2.94,處于中污染狀態(tài)的土壤點(diǎn)位占0.43%,這表明雖然土壤受到Hg污染的風(fēng)險(xiǎn)最低,但存在個(gè)別點(diǎn)位、個(gè)別地區(qū)Hg污染情況異常高的極端情況,這可能與周?chē)h(huán)境、建筑設(shè)施的影響有關(guān)。此外,Pb、Cr、As 3種重金屬的單因子污染指數(shù)的變化范圍、平均值、最大值均小于1,處于無(wú)污染等級(jí)。

表6 重慶稻田土壤重金屬元素單因子污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)

2.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù) 由表6可見(jiàn),綜合污染指數(shù)P變化范圍為0.19～2.15,平均值為0.59,小于警戒線值(0.70),總體評(píng)價(jià)處于無(wú)污染級(jí)別,但存在一定比例的警戒線以上的土壤點(diǎn)位。其中土壤無(wú)污染點(diǎn)位為72.61%,處于警戒線(尚未污染)的點(diǎn)位為22.17%,輕度污染點(diǎn)位為4.78%,中度污染的點(diǎn)位為0.44%,無(wú)重度污染點(diǎn)位存在。

根據(jù)單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果,研究區(qū)土壤總體處于清潔水平,但存在一定程度的輕度、中度土壤重金屬污染,主要污染因子為Cd、 Hg元素。

2.2.3 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)法 從表7可知,5種重金屬元素的地累指數(shù)變化范圍為Cd在0.68～2.7,Hg在-3.61～4.03,Pb在-3.00～0.27,Cr在-1.8～0.5,As在-6.33～1.37,地累積指數(shù)的平均值由高到低排序?yàn)?Cd(0.8)>Hg(-0.54)>Pb(-0.62)>Cr(-0.84)>As(-0.98),Cd處于輕污染等級(jí),其余4種重金屬元素處于無(wú)污染等級(jí)。

表7 重慶稻田土壤地累積指數(shù)及其分級(jí)點(diǎn)位數(shù)量

根據(jù)地累積指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知,研究區(qū)域土壤以無(wú)污染為主,但Cd、Hg、As、Pb、Cr均存在一定比例的輕污染等級(jí)點(diǎn)位,分別有130、54、28、9、1個(gè)點(diǎn)位;Cd、Hg、As存在一定比例的中污染等級(jí)點(diǎn)位,分別有72、5、3個(gè)點(diǎn)位;Cd、Hg存在一定比例的中-強(qiáng)污染等級(jí)點(diǎn)位,分別有6、1個(gè)點(diǎn)位;Hg還有1個(gè)強(qiáng)污染等級(jí)點(diǎn)位,表明部分稻田土壤存在Hg元素污染的較高風(fēng)險(xiǎn);As污染風(fēng)險(xiǎn)最低,但有5個(gè)點(diǎn)位處于中污染狀態(tài)。采集的稻田土壤中,Pb、Cr元素總體處于無(wú)污染等級(jí),僅存在部分輕污染點(diǎn)位。

根據(jù)地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果,重慶稻田土壤總體處于無(wú)污染等級(jí),小部分處于輕污染等級(jí),存在Cd、Hg中污染及以上的風(fēng)險(xiǎn)。此結(jié)論與通過(guò)單因子污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法得出的結(jié)論基本吻合,元素平均值均存在以下特征,即Cd>Pb>Cr>As,但兩種方法對(duì)Hg的評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的差異性:單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)Hg為中污染等級(jí),地累積指數(shù)評(píng)價(jià)Hg處于強(qiáng)污染等級(jí),原因可能是評(píng)價(jià)方法不同,所得出的結(jié)論也不完全一致。

2.3 稻田土壤重金屬來(lái)源特征分析

2.3.1 皮爾遜相關(guān)性分析 從表8可知,Cr-Cd和As-Cr之間存在顯著正相關(guān),但相關(guān)系數(shù)較低(絕對(duì)值<0.3);Cd-Pb、Cr-Pb和As-Pb之間存在極顯著正相關(guān)(絕對(duì)值>0.3),說(shuō)明Cd、Pb、Cr和As這4種元素可能有相似的污染來(lái)源;Hg與其他4種重金屬元素的相關(guān)性均不明顯,表明Hg與其他元素的來(lái)源不同,這與農(nóng)用地土壤重金屬Hg的相對(duì)孤立性一致,可能與Hg的低溫?fù)]發(fā)性有關(guān),導(dǎo)致與其他重金屬元素的相關(guān)性較弱。

表8 重慶稻田土壤重金屬皮爾遜相關(guān)性分析

2.3.2 聚類(lèi)分析 從圖2可知,Cd、Hg和As聚為一類(lèi),說(shuō)明這3種元素在重慶稻田土壤中有相似的來(lái)源和相近的釋放規(guī)律。結(jié)合重金屬含量變異系數(shù)結(jié)果分析,其含量受人為源影響較大,如農(nóng)業(yè)耕種中農(nóng)家肥、化肥、無(wú)機(jī)農(nóng)藥的施用,以及汽車(chē)尾氣排放和工業(yè)活動(dòng)等短距離遷移沉降等;Pb為一類(lèi),此結(jié)論與重金屬含量變異系數(shù)分析結(jié)果一致,受外源影響相對(duì)較小,主要源于成土過(guò)程;Cr為一類(lèi),Cr含量變異系數(shù)(CV)為26.27,稍高于元素Pb,其含量受成土影響較大,其次為人為源影響。

圖2 重慶稻田土壤重金屬含量聚類(lèi)分析

3 討 論

比較重慶7個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)稻田土壤的5種重金屬含量水平,發(fā)現(xiàn)Cd、Hg含量平均值超過(guò)了重慶土壤背景值,分別為背景值的2.84、1.38倍,Cd、Hg最大值分別是背景值的9.7、24.5倍,說(shuō)明Cd、Hg均存在累積現(xiàn)象,可能受人類(lèi)活動(dòng)影響較大,此項(xiàng)結(jié)論與牟力等[8]、徐夢(mèng)琪等[20]的研究結(jié)論基本一致。牟力等[8]對(duì)貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣清溪鎮(zhèn)雞鳴村的稻田土壤重金屬分析評(píng)價(jià)結(jié)論為,該地區(qū)Cd污染最嚴(yán)重。徐夢(mèng)琪等[20]對(duì)黔西北山區(qū)耕地重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明該區(qū)域的水稻土壤受到不同程度的重金屬污染,其中Cd污染最嚴(yán)重。此項(xiàng)結(jié)論也與姚文文等[10]對(duì)重慶市主城區(qū)土壤重金屬特征分析結(jié)論基本相似,表明重慶市主城區(qū)土壤的Cd污染狀態(tài)處于嚴(yán)重污染水平,并且可能存在Hg和Cd的復(fù)合污染。Khanam等[21]通過(guò)對(duì)6個(gè)國(guó)家(印度、中國(guó)、日本、美國(guó)、韓國(guó)、孟加拉國(guó))的土壤重金屬含量比較發(fā)現(xiàn),中國(guó)的稻田土壤中Cd、Pb、Hg含量均位于6個(gè)國(guó)家中的高值。本研究中Hg的平均值和最大值均超過(guò)了重慶土壤背景值,這也與Amin等[22]通過(guò)對(duì)近年全球土壤污染物調(diào)研發(fā)現(xiàn)的趨勢(shì)一致,即Hg逐漸成為了一種全球污染物,并且礦產(chǎn)退化地區(qū)受到Hg污染的可能性較高。其余3種元素(Pb、Cr、As)含量平均值雖然低于重慶土壤背景值,但部分樣品中的測(cè)定值遠(yuǎn)超重慶土壤背景值,Pb、Cr、As含量最大值分別是重慶土壤背景值的1.8、2.1、3.9倍。與農(nóng)用地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值比對(duì)發(fā)現(xiàn),研究區(qū)土壤中5種重金屬含量平均值均小于對(duì)應(yīng)的農(nóng)用地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值,因此利用農(nóng)用地土壤風(fēng)險(xiǎn)篩選值評(píng)價(jià)土壤重金屬污染時(shí),只考慮平均值會(huì)忽略最大值對(duì)環(huán)境的污染影響,應(yīng)對(duì)極值存在的稻田土壤區(qū)域引起重視,探明原因,制定有效的保護(hù)措施。楊安等[23]對(duì)青藏高原表層土壤重金屬評(píng)價(jià)時(shí)考慮最大值后,提升了污染等級(jí),并指出在評(píng)估和治理土壤重金屬污染時(shí),只考慮均值會(huì)忽略極值對(duì)環(huán)境的影響,從而低估污染程度。

科學(xué)的土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法能較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)土壤重金屬的污染程度,方法的計(jì)算方式、參數(shù)選擇、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不同,會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果略有差異。為了科學(xué)合理評(píng)價(jià)研究區(qū)域土壤重金屬元素污染情況,本研究將單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)合使用。單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果:重慶稻田區(qū)土壤總體處于清潔水平,但也存在一定程度的輕度、中度土壤重金屬污染,主要污染因子為Cd、Hg元素。此結(jié)論與梁曉曼等[22]對(duì)唐山南部稻田土壤中重金屬含量的單因子污染指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致;但與Shammi等[7]、Fredrick等[25]對(duì)孟加拉國(guó)、尼日利亞等地的稻田土壤分析得出的結(jié)論不一致,原因可能是不同國(guó)家的土壤環(huán)境與該國(guó)的生產(chǎn)生活及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等活動(dòng)有關(guān)。地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果:Cd處于輕污染等級(jí),其余4種重金屬處于無(wú)污染等級(jí),地累積指數(shù)平均值均小于1,由大到小依次為Cd>Hg>Pb>Cr>As。這與李章平等[26]、陳雅麗等[27]得出的結(jié)論相似,即Cd為我國(guó)土壤中主要污染重金屬元素;這也與Xiao等[28]通過(guò)地累積指數(shù)對(duì)陜西省漢中市稻田土壤分析得出的結(jié)論相似,即Cd為主要污染物,同時(shí)Hg也可能對(duì)該區(qū)域造成潛在的生態(tài)危險(xiǎn)。此結(jié)論也與前面提到的姚文文等[10]對(duì)重慶市主城區(qū)土壤重金屬特征分析得出的結(jié)論基本相似。

皮爾遜相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),Cd-Pb、Cr-Pb和As-Pb之間存在極顯著正相關(guān)(絕對(duì)值>0.3),說(shuō)明Cd、Pb、Cr、As這些元素之間可能有相似的污染來(lái)源途徑,既可能出自成土過(guò)程,也可能是人為活動(dòng)造成的復(fù)合污染,結(jié)論與通過(guò)單因子污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法得出的結(jié)論基本吻合;Hg與其他重金屬含量的相關(guān)性整體較弱,表明Hg與其他幾種元素來(lái)源不同,這種弱相關(guān)與國(guó)內(nèi)許多研究結(jié)果基本一致[30-32];土壤中不同元素之間的相關(guān)性可以作為判別土壤中元素是否同源的重要依據(jù),當(dāng)兩個(gè)元素間呈顯著正相關(guān)時(shí),認(rèn)為二者有相似的來(lái)源[29]。僅用土壤元素的相關(guān)性分析不足以解釋其來(lái)源,需結(jié)合其他方法進(jìn)一步驗(yàn)證,如聚類(lèi)分析:Cd、Hg和As聚為一類(lèi),說(shuō)明這3種元素在稻田土壤中有相似的來(lái)源和相近的釋放規(guī)律,其含量受人為源影響較大。研究表明,近30年來(lái)我國(guó)菜地Cd、Hg和As含量超出國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[33],研究區(qū)作為重慶重要的水稻生產(chǎn)基地,長(zhǎng)期施用肥料,結(jié)合平時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)過(guò)磷酸鈣和磷肥中Cd、Hg、As等重金屬含量明顯偏高,因此化肥的不合理施用也是造成土壤中重金屬元素污染的途徑之一[34];Pb、Cr各為一類(lèi),可能主要源于成土過(guò)程,其含量受外源影響相對(duì)較小,但要注意有的點(diǎn)位檢測(cè)值偏高,說(shuō)明人為外源增加趨勢(shì)十分明顯。

4 結(jié) 論

重慶稻田土壤以無(wú)污染狀態(tài)為主,也存在一定程度的輕微污染和中度污染,其主要污染元素為Cd、Hg。

重慶稻田土壤重金屬污染主要受自然源影響,但人為外源增加趨勢(shì)不容忽視,需要從源頭控制污染源。在糧食主產(chǎn)區(qū)合理使用化肥農(nóng)藥等,減少過(guò)磷酸鈣和磷肥中Cd、Hg、As在土壤中的富集。