南通市郊3個(gè)鎮(zhèn)土壤、蔬菜重金屬污染現(xiàn)況調(diào)查

南通市郊3個(gè)鎮(zhèn)土壤、蔬菜重金屬污染現(xiàn)況調(diào)查

土壤中約有90%的污染物來(lái)自不同的環(huán)境。在土壤—植物系統(tǒng)中,土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性的特點(diǎn),因此,土壤重金屬污染評(píng)價(jià)已越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注,成為土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中不可缺少的重要組成部分。南通地區(qū)位于長(zhǎng)江入?？?近年來(lái)生活污水以及紡織、印染、鋼絲繩、化工等企業(yè)排放的工業(yè)“三廢”,通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體,易導(dǎo)致重金屬污染;對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境和食品衛(wèi)生造成了影響,特別是直接或間接用污水灌溉,對(duì)農(nóng)田及農(nóng)產(chǎn)品造成了污染。南通市郊小海、張芝山、姜灶鎮(zhèn)是3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū),經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)也給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量帶來(lái)了巨大壓力;本次研究主要調(diào)查3個(gè)鎮(zhèn)土壤、蔬菜中的重金屬含量,以了解該地區(qū)環(huán)境中的重金屬污染狀況,從而為相關(guān)部門(mén)的決策提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1土樣的研磨和研磨①土壤樣品的收集和預(yù)處理:土壤的采集采用梅花型布點(diǎn)法,每個(gè)土壤點(diǎn)由5個(gè)分樣點(diǎn)組成,采集約1kg混合土樣,土樣用塑料袋包裝,將采集來(lái)的樣品置于通風(fēng)處經(jīng)自然干燥后,去掉碎石、植物殘?bào)w及其他雜物,然后取混合均勻的100g土樣,用瑪瑙研缽研磨后,過(guò)100目篩混合均勻,裝入經(jīng)酸泡處理的磨口玻璃瓶備測(cè)。②蔬菜樣品的收集和預(yù)處理:采集土豆、香芋、山藥等根莖類植物及葉菜類蔬菜,每份樣品量不少于500g,將采集來(lái)的蔬菜類經(jīng)蒸餾水沖去表層塵土后,瀝干取可食部分。待測(cè)樣品須經(jīng)雙蒸水洗3次,室溫下晾干,用不銹鋼剪刀剪碎,備用。1.2評(píng)價(jià)因子及方法土壤評(píng)價(jià)因子為Cd、Hg、As、Pb計(jì)4項(xiàng)指標(biāo),蔬菜評(píng)價(jià)因子為Pb、Cd計(jì)2項(xiàng)指標(biāo)。樣品分析采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。Hg用冷原子吸收分光光度法,As用銀鹽測(cè)定分光光度法,Pb、Cd用石墨爐原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)試。1.3評(píng)估方法重金屬i與pΡi=CiSi(1)Pi=CiSi(1)式中:Pi為土壤中重金屬i的單因子指數(shù);Ci為土壤中重金屬i的實(shí)測(cè)濃度;Si為土壤中重金屬i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。綜合污染指數(shù)cisiΡ綜合=√(CiSi)2max+(1nn∑i=1CiSi)22(2)式中:P綜合為綜合污染指數(shù);(CiSi)max為i種重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值;(CiSi)為土壤中i種重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)。通過(guò)單一污染指數(shù)法計(jì)算蔬菜中的污染指數(shù)Ρi=CiSi(3)式中:Pi為蔬菜污染物i的污染指數(shù);Ci為蔬菜污染物i的實(shí)測(cè)濃度;Si為蔬菜污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)。1.4蔬菜污染評(píng)定①土壤評(píng)價(jià)采用國(guó)家綠色食品生產(chǎn)地土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)公害食品生產(chǎn)地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表1。②蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB18406.1-2001)規(guī)定評(píng)價(jià):無(wú)公害蔬菜的重金屬及有害物質(zhì)限量應(yīng)符合:Pb(以Pb計(jì))≤0.2mg/kg,Cd(以Cd計(jì))≤0.05mg/kg。蔬菜污染評(píng)定采用單項(xiàng)污染指數(shù)法計(jì)算污染指數(shù)。當(dāng)單項(xiàng)污染指數(shù)Pi≤0.7為優(yōu)良,Pi≤1.0為安全,1<Pi≤2為輕污染,2<Pi≤3為中污染,Pi>3為重污染。1.5研究對(duì)象的選取研究區(qū)域張芝山、小海和姜灶是南通市郊3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū),本次調(diào)查抽取了3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有代表性的土壤以及葉菜類、根莖類蔬菜作為研究對(duì)象。2結(jié)果2.1土壤重金屬含量經(jīng)分析得出3鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)田土壤重金屬含量及平均值結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,若以國(guó)家綠色食品生產(chǎn)地土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),Pb含量在3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平均值只有姜灶鎮(zhèn)超標(biāo),Hg在姜灶和小海鎮(zhèn)的平均值超綠色標(biāo)準(zhǔn),As、Cd的平均值在3個(gè)鎮(zhèn)均未超標(biāo),但個(gè)別樣本的Cd含量超過(guò)綠色食品標(biāo)準(zhǔn)。若以無(wú)公害食品生產(chǎn)地土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),3個(gè)鎮(zhèn)的平均值均未超標(biāo),可作為無(wú)公害食品農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。2.2重金屬的超標(biāo)分析本次研究共監(jiān)測(cè)8大類106份蔬菜,其中葉菜類46份,根莖類60份。3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)田蔬菜重金屬Pb、Cd含量結(jié)果見(jiàn)表4、表5。由表4可看出,Pb含量在3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔬菜中超標(biāo)樣本主要集中在芋頭、菠菜、青菜和大蒜,超標(biāo)率分別為55.6%、50.0%、37.5%和25.0%,山藥、土豆和甘薯的超標(biāo)率情況不嚴(yán)重;表5可知,根據(jù)食品衛(wèi)生國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),蔬菜中Cd的限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為0.05mg/kg。測(cè)試結(jié)果表明,3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)菜園地蔬菜重金屬Cd含量存在超標(biāo)。以芋頭、土豆、菠菜和青菜為重,超標(biāo)率分別為44.4%、33.3%、35.7%和43.8%。3討論3.1重金屬污染指數(shù)若采用綠色食品生產(chǎn)地土壤重金屬單因子指數(shù)法作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)As的污染指數(shù)均小于0.7;Pb污染指數(shù)姜灶鎮(zhèn)介于1.0～2.0,張芝山鎮(zhèn)介于0.7～1.0,小海鎮(zhèn)小于0.7;Cd污染指數(shù)姜灶鎮(zhèn)介于0.7～1.0,其他2個(gè)鎮(zhèn)小于0.7;Hg污染指數(shù)張芝山鎮(zhèn)介于0.7～1.0,姜灶鎮(zhèn)和小海鎮(zhèn)介于1.0～2.0,結(jié)果表明3個(gè)樣區(qū)存在部分重金屬的輕度污染,見(jiàn)表6。重金屬綜合污染指數(shù)數(shù)據(jù)顯示,姜灶鎮(zhèn)發(fā)生輕微復(fù)合污染,重金屬綜合污染指數(shù)為1.14,主要是由于Pb、Hg超標(biāo)所致;張芝山、小海鎮(zhèn)的重金屬綜合污染指數(shù)介于0.7～1.0,見(jiàn)表6,處于警戒級(jí)。若采用無(wú)公害食品生產(chǎn)地土壤重金屬單因子指數(shù)法作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的As、Pb、Cd、Hg平均污染指數(shù)沒(méi)有大于0.7的,但個(gè)別樣區(qū)Pb污染指數(shù)在0.7～1.0,表明個(gè)別樣點(diǎn)土壤處于警戒級(jí),見(jiàn)表7;與無(wú)公害食品標(biāo)準(zhǔn)比較,重金屬綜合污染指數(shù)數(shù)據(jù)顯示3個(gè)樣區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7,見(jiàn)表7,處于安全級(jí)。3.2葉菜類中重金屬污染情況本次調(diào)查的總體結(jié)果顯示,菜地蔬菜Pb、Cd出現(xiàn)超標(biāo)樣本,超標(biāo)蔬菜種類主要集中在葉菜類和根莖類的芋頭中,土豆中Cd的超標(biāo)現(xiàn)象也較嚴(yán)重。Pb、Cd含量總體上表現(xiàn)為葉菜類>根莖類,不同蔬菜品種Pb含量差異較大,這與楊國(guó)義、黃昀等報(bào)道的不同蔬菜種類表現(xiàn)為葉菜類>果菜類>根菜類基本一致。本次研究的葉菜類中,Pb、Cd含量為菠菜類>青菜類>大蒜類。Pb含量為葉菜類>根菜類,說(shuō)明Pb污染主要集中在地上部分。在根莖類蔬菜中,芋頭中Pb、Cd的含量明顯高于其他根莖類及各類葉菜,這可能是一方面本次收集的芋頭基本生長(zhǎng)在水體污染較嚴(yán)重的溝、河邊;另一方面可能與芋頭的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)或其品種特征有較大關(guān)系。各種蔬菜重金屬Pb含量由高到低的順序如下:芋頭>菠菜>青菜>山藥>大蒜>土豆>蕃芋>香芋,見(jiàn)圖1。其中芋頭和菠菜中Pb含量的平均值超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);Cd含量由高到低的順序如下:菠菜>芋頭>青菜>土豆>山藥>大蒜>蕃芋=香芋,但其含量平均值均未超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)圖2。根據(jù)Pb單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明:芋頭、菠菜中的Pb污染指數(shù)分別達(dá)1.66和1.19,已達(dá)輕度污染,青菜中Pb的污染指數(shù)為0.95,為安全級(jí),其他5種蔬菜為優(yōu)良級(jí);根據(jù)Cd單項(xiàng)污染指數(shù)表明:芋頭、土豆、菠菜和青菜屬安全級(jí),其他幾種蔬菜為優(yōu)良級(jí)。見(jiàn)表8。4土壤重金屬污染①根據(jù)所得到的土壤綜合污染指數(shù)的結(jié)果,所調(diào)查的3個(gè)樣區(qū)樣點(diǎn)之間土壤重金屬含量整體上差別不大,但個(gè)別樣點(diǎn)呈現(xiàn)出一定的外源重金屬元素進(jìn)入土壤環(huán)境的特征;研究區(qū)土壤重金屬平均含量若以國(guó)家綠色食品生產(chǎn)地為標(biāo)準(zhǔn),3個(gè)鎮(zhèn)部分土壤資源適宜綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但部分地區(qū)已屬輕微污染,應(yīng)對(duì)其采取一定的修復(fù)措施;所調(diào)查的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都可以開(kāi)展無(wú)公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)姜灶、張芝山部分樣區(qū)土壤重金屬元素出現(xiàn)輕度富集現(xiàn)象,Pb、Hg、Cd應(yīng)當(dāng)是上述地區(qū)今后時(shí)期土壤檢測(cè)和控制的重點(diǎn)有害元素。②蔬菜中Pb、Cd的污染相對(duì)比較嚴(yán)重,根據(jù)蔬菜單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示,菠菜、芋頭中的Pb富集指數(shù)較高,評(píng)價(jià)等級(jí)為輕污染,青菜中的Pb富集指數(shù)為0.95,也已達(dá)臨界狀態(tài);Cd在菠菜、芋頭、青菜和土豆中的富集指數(shù)亦較高。這可能與當(dāng)?shù)劁摻z繩、電鍍、印染等鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)較多,污染物通過(guò)大氣、地表水等途徑給當(dāng)?shù)氐耐寥拉h(huán)境造成了很大的壓力有關(guān)。根據(jù)3個(gè)樣區(qū)存在的零星土壤污染現(xiàn)象及蔬菜中的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象,建議在上述地區(qū)采取如下措施:①建議相關(guān)部門(mén)采取行政手段,嚴(yán)格控制各類鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),尤其是鋼絲繩、電鍍、印染等企業(yè)的含Pb