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南淝河下游土壤重金属含量特点及土壤质量评价

作者:

关键词:

摘要：

农产品质量安全与产地土壤状况关系密切，土壤中重金属积累和迁移不仅影响植物、动物的生长发育，而且可通过食物链进入人体，威胁人体健康，导致各种疾病发生[1-2]。因此，研究土壤中重金属含量及其对土壤质量的影响具有重要意义[3]。

南淝河是流经合肥市的主要水系，全长逾70 km，沿河两岸农田土壤用水均取于南淝河。随着合肥市工业化进程的快速推进，南淝河近年来遭受较为严重的重金属污染[4]。王秀等[5]对水体中重金属含量进行研究，发现南淝河水中的Cd污染最严重，丰水期最高值可达到地表水V类标准值的2.6倍。笔者通过对南淝河沿岸农田土壤进行调查，选取特定地块采样，测定土壤重金属含量，并将测定结果与国家环境质量标准值进行比对，同时利用单因子污染指数法和多梅罗综合指数法，对土壤质量进行评价，以期为南淝河沿岸土壤的合理利用和修复提供理论依据。

1 研究方法

1.1 样品采集与处理

选取了靠近南淝河大桥的长临河镇一带150 hm2左右的农田土壤作为研究区域，区域内主要作物为大田作物，其次是蔬菜。根据种植作物的种类，以1～2 hm2为1个采样单位，确定了30个采样点，进行混合样的采集。在采样单位内，以“S”形布置采样点，用不锈钢土钻采取0～20 cm耕层土壤，并用四分法分出1 kg土样，贴上标签，带回实验室，经自然风干，木棒粗磨，按分析要求过筛后，进行铜、镉、铅、汞、铬、砷的含量分析测定。

1.2 测定方法

土壤中重金属Cu、Pb、Cr经高氯酸、硝酸、氢氟酸溶解，用等离子体光谱仪测定；土壤中重金属As经高氯酸、硝酸溶解，采用原子荧光光度法测定；土壤中重金属Cd、Hg经高氯酸、硝酸溶解，用等离子体质谱仪测定。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子指数法。单因子指数法是国内目前普遍采用的评价方法之一，由于有确切的重金属含量实测值，以土壤污染物实测值与评价标准相比，计算土壤污染指数，计算公式如下：

式中，Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测浓度（mg/kg）；Si为污染物i的评价标准（mg/kg）。

1.3.2 多因子综合评价法（内梅罗污染指数法）。多因子评价是综合考虑土壤中各污染因子的影响，以综合指数的形式进行评价。为全面反映各污染物对土壤的不同作用，突出高浓度污染物对环境质量的影响，采用多因子综合评价方法之一的内梅罗综合污染指数法，计算公式如下：

式中，（Ci/Si）max为土壤重金属元素中污染指数最大值；（Ci/Si）ave为土壤各污染指数的平均值。

1.4 评价标准

采用中国绿色食品发展中心推荐的单因子污染指数法和综合污染指数法，并结合《国家土壤环境质量农用土壤污染风险管控标准（试行）》（GB—2018）中的农用土壤污染风险筛选值（基本项目）（表1）作为评价标准，对研究区土壤中的重金属含量及污染状况进行评价[6]。土壤综合污染程度分级标准见表2。

表1 农用土壤污染风险筛选值（基本项目）（mg·kg-1）注：重金属和类金属砷均按元素总量计；水旱轮作地，采用其中较严格的风险筛选值。序号污染物项目风险筛选值pH值≤5.5 5.5＜pH值≤6.5 6.5＜pH值≤7.5 pH值＞7.5 1镉水田 0.3 0.4 0.6 0.8其他 0.3 0.3 0.3 0.6 2汞水田 0.5 0.5 0.6 1.0其他 1.3 1.8 2.4 3.4 3砷水田 30.0 30.0 25.0 20.0其他 40.0 40.0 30.0 25.0 4铅水田 80.0 100.0 140.0 240.0其他 70.0 90.0 120.0 170.0 5铬水田 250.0 250.0 300.0 350.0其他 150.0 150.0 200.0 250.0 6铜果园 150.0 150.0 200.0 200.0其他 50.0 50.0 100.0 100.0 7镍60.0 70.0 100.0 190.0 8锌200.0 200.0 250.0 300.0

表2 土壤综合污染程度分级标准土壤综合污染等级土壤综合污染指数污染程度污染水平1 P综＜0.7 安全清洁2 0.7＜P综＜1.0 警戒线尚清洁3 1.0＜P综＜2.0 轻污染作物开始污染4 2.0＜P综＜3.0 中污染土壤作物污染明显5 P综＞3.0 重污染土壤作物污染严重

2 结果与分析

2.1 南淝河下游沿岸土壤重金属含量特点

由表3可知，研究区域内土壤重金属含量因种类不同差异较大，以平均值与中国土壤背景值[7]相比，As、Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 分别为中国土壤背景值的 0.531、1.867、1.488、1.229、1.042 倍，表明除 As外，其他重金属元素在土壤中皆有富集，且土壤中Hg、Cd的积累较为明显。土壤中重金属主要来源于成土母质以及人类活动，研究区内土壤重金属的富集一方面与成土有关，另一方面很大程度上与南淝河水质有关。在南淝河治理前，两岸农田灌溉用水均取自南淝河，很多工厂将未经处理的污水直接排入河中，水质在某些月份和地段被认定达到劣五类，且重金属含量远超国家标准，重金属元素随着灌溉水进入农田，使土壤中重金属含量增加和累积。

文章来源：《土壤》网址: http://www.trqks.cn/qikandaodu/2021/0619/1351.html