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本文作者：禹紅紅胡學(xué)玉作者單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院

材料與方法

1樣品采集、處理與分析

采樣區(qū)域位于湖北省武漢市郊東西湖區(qū)設(shè)施蔬菜種植地.土壤類(lèi)型主要為潮土和黃棕壤.該地區(qū)溫室大棚棚齡在5~10年之間，每個(gè)大棚長(zhǎng)約36m，寬6m.主要施肥方式為硫酸鉀型復(fù)合肥（15-15-15）1500kghm-2a-1，主要種植作物為萵苣、番茄、黃瓜、辣椒、苦瓜、瓠子、茄子、豆角以及一些葉菜類(lèi)蔬菜.選取有代表性的溫室大棚60個(gè)，每個(gè)溫室均采用棋盤(pán)式布點(diǎn)法采集混合樣，采樣深度為0~20cm.土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨后過(guò)0.149mm篩，置于白色廣口玻璃瓶保存?zhèn)溆?樣品經(jīng)HNO3-HClO4-HF消煮后，用原子吸收分光光度法（AA-7003，北京東西分析儀器有限公司）測(cè)定鉻（Cr）、Pb、Cd的全量，元素Hg和As的全量采用原子熒光光度法（AFS230E，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司）進(jìn)行測(cè)定[11].采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì)GBW07403(GSS-3)進(jìn)行分析質(zhì)量控制.

2土壤重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)方法：按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[12]進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià).重金屬污染單因子指數(shù)法，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Pi=Ci/Si.式中：Pi—土壤污染物i的污染指數(shù)；Ci—土壤污染物i的實(shí)測(cè)濃度；Si—污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).當(dāng)Pi≤1，非污染；1<Pi≤2，輕度污染；2<Pi≤3，中度污染；Pi>3，重污染.2）內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法：為全面反映各重金屬對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度重金屬元素對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅（N.L.Nemeiow）綜合污染指數(shù)法。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：選用國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局頒布的《溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（HJ333-2006）[13]作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）.

3潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

1980年瑞典科學(xué)家Hakanson應(yīng)用沉積學(xué)原理，提出了土壤和沉積物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）評(píng)價(jià)方法[14].該方法不僅考慮了土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，采用具有可比的、等價(jià)屬性指數(shù)分級(jí)法進(jìn)行評(píng)價(jià).潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)涉及到單項(xiàng)污染系數(shù)、重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)以及潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)。

4數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)均在Excel軟件和SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件上進(jìn)行.

結(jié)果與討論

1土壤重金屬含量和累積程度

由表3數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)不同采樣點(diǎn)設(shè)施蔬菜栽培地土壤中重金屬含量變化較大，尤其是Cr和Pb表現(xiàn)最為明顯.與湖北省土壤元素背景值比較，調(diào)查區(qū)土壤重金屬含量的累積程度具有Cd>Hg>Pb>Cr>As的特征.其中，土壤Cd元素含量的平均累積程度達(dá)到湖北省土壤背景值的9.41倍，研究區(qū)100%的采樣點(diǎn)Cd含量超過(guò)背景值，最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)12.42倍；Hg元素含量的平均累積程度達(dá)湖北省土壤背景值的2.36倍，90%采樣點(diǎn)的Hg含量超過(guò)背景值，最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)7.45倍.其余3種元素Cr、Pb和As均未超出背景值（圖1），表明土壤中Cd、Hg受到人為污染明顯.這可能與高度集約化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式有關(guān)，包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的大量使用等，設(shè)施栽培地土壤重金屬的累積有可能對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全構(gòu)成威脅.

2土壤重金屬污染現(xiàn)狀

以《溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（HJ333-2006）中的土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)限值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在評(píng)價(jià)結(jié)果中，單項(xiàng)污染指數(shù)值表現(xiàn)為Cd>Hg>Cr>Pb>As的特征，其中Cd的單因子污染指數(shù)平均值達(dá)到3.57，最大值為4.71.根據(jù)污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，Cd的樣本超標(biāo)率達(dá)到100%，其中，中度污染樣點(diǎn)數(shù)占12%，重度污染樣點(diǎn)數(shù)達(dá)88%.研究區(qū)Hg的平均單項(xiàng)污染指數(shù)為0.5，最高污染指數(shù)為1.58，15%的樣點(diǎn)數(shù)達(dá)輕度污染狀態(tài).其它3種重金屬As、Cr、Pb的單項(xiàng)污染指數(shù)都在0.2以下，尚未構(gòu)成污染.根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)8.3%的采樣點(diǎn)屬輕度污染水平，36.7%的采樣點(diǎn)屬中度污染，51.7%的采樣點(diǎn)達(dá)到重度污染，僅有3.3%的樣點(diǎn)在清潔范圍內(nèi)（圖2）.Cd元素是污染發(fā)生的主要貢獻(xiàn)因子.從以上分析可以看出，武漢市郊東西湖區(qū)設(shè)施基地土壤屬于以Cd為主的重污染區(qū).這可能與人們長(zhǎng)期大量施用磷肥有關(guān)，由于在磷礦中含有痕量的Cd，從而導(dǎo)致成品肥料的Cd污染[11].不使用污水灌溉和不施用重金屬含量高的肥料，是控制當(dāng)?shù)販厥彝寥乐亟饘俸康闹匾胧┲?

3土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

研究區(qū)域土壤As、Hg、Cr、Cd、Pb的Eri平均值及變化范圍分別為0.02（0~0.29）、19.93（0~63.01）、0.20（0.02~0.36）、106.97（33.2~141.21）、0.54（0~1.38）.在研究區(qū)范圍內(nèi)，不同重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大小的順序依次為Cd>Hg>Pb>Cr>As，其中88%的采樣點(diǎn)重金屬Cd達(dá)到強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，余下12%的采樣點(diǎn)Cd為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).對(duì)Hg元素而言，只有15%的采樣點(diǎn)達(dá)到中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).重金屬Cr、As、Pb的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均較低.研究區(qū)不同采樣點(diǎn)多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）變化范圍為54.82~189.14，其中，81.8%的采樣點(diǎn)其RI均低于150，屬于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范疇，其余18.2%采樣點(diǎn)均為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平（圖3）從生態(tài)危害貢獻(xiàn)因子Eri/RI（圖4）可以看出，土壤中重金屬元素Cd和Hg對(duì)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)RI的貢獻(xiàn)率最大，分別為0.84和0.16，其余均為0，說(shuō)明Cd是最主要的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子，其次是Hg，這可能與Cd和Hg的污染程度和毒性響應(yīng)系數(shù)有關(guān).無(wú)論是從上述對(duì)武漢市郊設(shè)施土壤重金屬含量的分析，還是對(duì)多個(gè)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，武漢市設(shè)施土壤的污染問(wèn)題都應(yīng)引起當(dāng)?shù)剞r(nóng)民和農(nóng)業(yè)部門(mén)的關(guān)注.

對(duì)武漢市郊部分設(shè)施蔬菜地土壤5種重金屬（As、Hg、Cr、Cd、Pb）的含量累積污染現(xiàn)狀調(diào)查和潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析發(fā)現(xiàn)：1）研究區(qū)土壤中As、Hg、Cr、Cd、Pb的平均含量分別為0.06、0.15、19.85、1.07、5.44mg/kg，其中Cd和Hg含量平均累積程度分別達(dá)到湖北省土壤背景值的9.41和2.36倍.2）研究區(qū)污染現(xiàn)狀分析表明，不同重金屬的污染狀況具有Cd>Hg>Cr>Pb>As特征，其中Cd單因子污染超標(biāo)率達(dá)到100%；Hg單因子污染超標(biāo)率達(dá)到15%；綜合污染指數(shù)分析結(jié)果顯示有36.7%和51.7%的采樣點(diǎn)分別屬中度污染級(jí)別和重污染級(jí)別，Cd是該研究區(qū)域重金屬主要污染貢獻(xiàn)因子，這可能與人們長(zhǎng)期大量施用含有痕量Cd的磷肥有關(guān).3）潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果表明，在研究區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）變化范圍為54.82~189.14，其中81.8%采樣點(diǎn)屬于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，18.2%樣點(diǎn)達(dá)到中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).由生態(tài)危害貢獻(xiàn)因子分析，Cd是最主要的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子，其次是Hg元素.4）無(wú)論是基于上述對(duì)武漢市郊設(shè)施土壤重金屬含量的分析，還是多個(gè)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，武漢市設(shè)施土壤的污染問(wèn)題都應(yīng)引起當(dāng)?shù)剞r(nóng)民和農(nóng)業(yè)部門(mén)的關(guān)注.