酒泉市肃州区农田土壤重金属空间分布特征及风险评价

摘 要：土壤是生态环境体系的重要组成部分。为了探究甘肃省酒泉市肃州区农田土壤重金属污染情况，并对其生态风险进行评价，研究测定了肃州区21个农田土壤样品，对土壤中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）等8种重金属的质量分数空间分布进行分析，进而对肃州区土壤环境质量进行评价。评价结果显示，研究区单项污染指数最大值为0.36，综合污染指数为0.29。研究表明：研究区农田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8种重金属元素的质量分数均没有达到较为突出的污染水平，研究区农田种植农作物无明显安全风险，能够满足绿色食品对土壤环境质量的要求。

关键词：肃州区；农田土壤；重金属；污染

中图分类号：X53；X820.4 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）18-144-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.035

0 引言

在土壤的无机污染物中，重金属尤为常见，重金属不能被土壤微生物分解，不仅会影响植物的正常生长，也很容易通过食物链在人体内蓄积，进而危害人体健康。因此，加强农田土壤环境质量监测与评价对于保障土壤环境质量具有重要意义。常见的重金属有镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）等。研究结合甘肃省酒泉市肃州区农田土壤实际情况，对研究区重金属污染现状进行分析，并对研究区污染情况进行综合评价，旨在为区域农作物生产、农业可持续发展提供必要的数据支持［1］。

1 研究区概况

酒泉市肃州区位于甘肃省西北部，坐标为东经98°12′～99°18′，北纬39°10′～39°59′，西靠戈壁，北临沙漠，行政区域面积约89.61 km2。肃州区下辖4个街道、14个镇、1个乡。肃州区年平均气温8.7 ℃，年平均降雨量85 mm，无霜期130 d。该地区土壤类型较为复杂，包括风沙土、高山亚高山草甸土、黄绵土、灰钙土等，农作物灌溉用水主要为地下水，主要农作物为小麦、玉米、白菜、青椒和番茄等［2］。

2 材料与方法

2.1 土壤样品采集

从肃州区农作物种植区随机采集土壤样品，按照以下原则确定土壤样品采集区域。①选择有利于土壤发育的地块，如地形平坦的田块。②避开人为干扰严重的地块，如粪堆附近区域。③采样点一般应当距离铁路、公路300 m以上，距离田间小路50 m以上［3］。

在确定采样区域后，选择采样中心点及中心点周边4个随机子样进行混合，这种方式能够有效保证土壤样品的代表性［4］，随后进行打包处理运送到实验室。土壤样品进入实验室后，首先，技术人员要对土壤样品中较大的植物根系、石块等杂物进行去除处理；其次，对样品进行自然风干、研磨过筛处理；最后，对土壤样品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8种重金属元素的质量分数进行测定。此次研究采集的土壤样品点位为肃州区辖区内的21个省控农田土壤监测点位。

2.2 土壤样品测定方法

土壤样品重金属质量分数测定方法如下：①Cd、Pb的检测方法为石墨炉原子吸收分光光度法；②Cu、Cr、Zn、Ni的检测方法为火焰原子吸收光谱法；③Hg、As的检测方法为原子荧光法［5］。各元素的分析误差均在允许范围内。

2.3 土壤重金属质量分数空间分布特征

通过ArcGIS技术对肃州区农田土壤中重金属质量分数的空间分布状况进行分析，8种重金属（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）质量分数的空间分布模式相似，肃州区中部、西南部为质量分数相对高值区，北部、东部为低值区。

由表1可知，肃州区农田样品中重金属Cd、Hg、As、Cu、Cr、Zn有高于背景值的现象，其中西洞镇、金佛寺镇、东洞镇、总寨镇4个乡镇的Cd质量分数高于背景质量分数；除清水镇其他乡镇的Hg质量分数均高于背景值；金佛寺镇、丰乐镇、下河清镇3个乡镇的As质量分数高于背景值；泉湖镇、金佛寺镇、下河清镇3个乡镇的Cu质量分数高于背景值；西峰镇、西洞镇、金佛寺镇、丰乐镇、东洞镇、总寨镇、下河清镇7个乡镇的Cr质量分数高于背景值；西峰镇、西洞镇、三墩镇、铧尖镇、金佛寺镇、上坝镇、丰乐镇、东洞镇、总寨镇、下河清镇10个乡镇的Zn质量分数高于背景值。虽然各乡镇农田土壤样品中重金属质量分数有高于背景值的现象，但均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）中农用地土壤污染风险筛选值，表明肃州区各乡镇农田土壤重金属的质量分数低于保障农业生产、人体健康的土壤限制值。

3 农田土壤重金属污染评价与防控

肃州区农田样品中的各重金属质量分数虽然存在明显差异，但无法直接判断重金属在土壤中的污染状况及其对环境的影响程度。鉴于此，研究采用单项污染指数、内梅罗污染指数、污染负荷指数等评价指数对农田土壤中重金属的污染程度进行评价。

3.1 污染指数评价

表2显示了肃州区农田土壤中8种重金属的单项污染指数值。农田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的单项污染指数值依次为0.27、0.02、0.34、0.28、0.11、0.38、0.26、0.11。由此可以看出肃州区农田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的单项污染指数值均小于1，表明肃州区农田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni均处于无污染程度。

表3显示了肃州区农田土壤中8种重金属的累积污染指数值。农田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的累计污染指数的值依次为0.91、2.11、0.59、0.93、0.79、1.07、1.09、0.50。其中，肃州区农田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni的累积污染指数值≤1，表明肃州区农田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni均处于低污染程度；Hg、Cr、Zn的累积污染指数值>1或≤3，表明肃州区农田土壤中Hg、Cr、Zn 3种重金属均处于中等污染程度。

3.2 综合评价

计算肃州区农田土壤重金属浓度的内梅罗污染指数和污染负荷指数（如表4所示），得出结论：肃州区农田土壤重金属的内梅罗污染指数为0.4，小于土壤内梅罗污染指数评价等级Ⅰ级（≤0.7），评价等级为清洁（安全）；污染负荷指数为0.91，小于土壤污染负荷指数评价等级Ⅰ级（≤1），评价等级为无污染，表明肃州区农田土壤处于未污染状态。

3.3 风险防控建议

开展调查监测排查，夯实土壤污染防治根基。开展土壤污染防治工作，包括启动土壤调查，以农用地和重点行业企业用地为重点；建设土壤监测网络，设置市控点位并增加监测项目；启动污染地块风险排查，针对重点行业开展环境风险排查。

实施分类管理，保障农田生产环境安全。加大农田土壤环境保护力度，划定耕地类别、推行环保措施、督导受让方责任；推进污染耕地安全利用，制订方案降低农产品重金属含量超标风险；严格重度污染耕地管控，制订计划调整种植结构或退耕还林还草；制订风险管控方案，保障水源安全。

强化未污染土壤保护，严控新增土壤污染。强化水源地土壤保护，加强监测防控；强化未利用地管理，保护后备资源，加强环境监管；严厉打击非法排污和环境违法行为，对问题企业挂牌督办、限期治理，涉罪案件移送公安机关。

加强污染源监管，做好农田土壤污染预防工作。控制化肥农药污染，科学施用化肥用药，禁用超标肥料；回收废弃农膜，促进资源化利用；强化畜禽养殖污染防治，规范生产；加强灌溉水水质管理，制订监测计划；减少生活污染，推进餐厨垃圾规范处理，整治非正规垃圾填埋场。

4 结束语

以甘肃省酒泉市肃州区农田土壤为研究对象，分析研究区农田土壤重金属污染情况，并对研究区土壤污染情况进行评价，提出风险防控措施。研究表明，研究区农田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8种重金属元素的质量分数均没有达到较为突出的污染水平，研究区农田种植农作物无明显安全风险，能够满足绿色食品对土壤环境质量的要求。但仍需要根据实际情况进行科学调控，以提高当地农田土壤环境质量，进而保障农作物安全与品质。

参考文献：

［1］郭晋君，周弛，王蕾，等.渭南市矿山企业周边农田土壤中重金属污染源解析及风险评价［J］.中国无机分析化学，2024，14（9）：1234-1241.

［2］余琼阳，李婉怡，张宁，等.农田土壤重金属污染现状与安全利用技术研究进展［J］.土壤，2024，56（2）：229-241.

［3］苏艳芳，李明丽，赵培强，等.矿区周边农田土壤与玉米作物重金属污染研究［J］.应用化工，2024，53（5）：1234-1237.

［4］施玉娇，杨芳芳，刘雯婷，等.华南地区某地表层土壤重金属污染农田情况研究［J］.地质论评，2024，70（S1）：211-214.

［5］周雪萍，简桂宏，程细江，等.珠三角典型重金属污染农田土壤调理剂筛选田间试验研究［J］.农业环境科学学报，2024，43（9）：1969-1978.

（栏目编辑：刘 敏）

作者简介：邓银成（1989—），男，本科，工程师，研究方向：环境科学与资源利用。