2014—2020年某研究区农用旱耕地土壤重金属检测分析

摘 要：为了解农用旱耕地土壤现状和污染水平，2014—2020年在研究区分层采集农用旱耕地土壤140份，测定其铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）的含量。检测结果表明：在检测样本中，小于风险筛选值的占30.0%，介于风险筛选值和风险控制值之间的占61.4%，大于风险控制值的占8.6%；Cd污染最重，Pb污染最轻；在检测样本中，清洁级别占22.9%，尚清洁级别占15.7%，轻度污染级别占37.1%，中度污染级别占11.4%，重污染级别占12.9%。

关键词：重金属；耕地；铅；镉；铬；污染

中图分类号：X833 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2023）10-155-3

0 引言

重金属元素会通过食物链等途径进入人体，影响人类的身体健康，造成不可逆转的伤害［1］。柳小兰等［2］研究了茶园土壤重金属污染特征，张晓娟等［3］研究了夜郎湖沙湾河口消落带土壤铅污染情况，王兴富等［4］评价了喀斯特山地废弃矿区土壤重金属污染情况。以上研究主要针对茶园、湖边、矿区等区域，而针对农用旱耕地的研究未见报道。2014—2020年，笔者检测了某研究区农用旱耕地土壤重金属含量和污染水平，以期为土壤管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2014—2020年每年在研究区东西南北中5个方向各选一个乡镇（不含城关镇），在每个乡镇东西南北4个方向各选一个村，在每个村采集1份农用旱耕地土壤样品（每年采集地点不重复）。用竹铲采集5～20 cm表层土壤，在1 m2内按照5点采样法采集土壤混合成一个样品，剔除样品中的植物根系、石块、虫体等杂物。

1.2 样品制备

将采集的土壤样品运回实验室，再倒入洁净、干燥、镀有白瓷的金属盘内，自然风干或置于60 ℃电热干燥箱内干燥2 d。整个过程应避免对土壤样品造成金属污染。将土样用四分法缩分，取两份，分别用于检测和复测备份。用木质工具将待测土块压碎，拣去砂砾、植物根系等异物，研磨后过孔径2.00 mm（用于pH值测定）、0.15 mm（用于重金属含量测定）尼龙筛。将过孔径0.15 mm尼龙筛所得的土壤样品混合均匀，分2份装入自封袋，每份土样约20 g，一份用于测定，一份保存以备复测。

1.3 试剂与仪器

试验所用标准溶液、标准样品均购自国家标准物质中心；所用硝酸、盐酸均为优级纯；研究用水为纯水。

研究所用仪器有WFX-210型石墨炉-火焰一体原子吸收分光光度计［北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司，北京市］、ICE3500型石墨炉-火焰一体原子吸收分光光度计（赛默飞世尔科技公司，美国）、NEX10N2000型ICP-MS（PE公司，秘鲁）、EH45C型石墨电热板（莱伯泰科有限公司，北京市）、EH35A型电热板（莱伯泰科有限公司，北京市）、S30型全自动消解仪（莱伯泰科有限公司，北京市）、MARS6 CLASSIC型微波消解仪（培安公司，美国）。

1.4 检测方法

应用石墨炉原子吸收分光光度法［5］、ICP-MS法［6］分析检测样本中铅（Pb）和镉（Cd）的含量，应用火焰原子吸收分光光度法［6-7］、ICP-MS法分析检测样本中铬（Cr）的含量，应用重量法［8］分析检测样本水分，应用电位法分析检测样本pH值。

1.5 质量控制

采用平行双样试验、加标回收试验和标准样品测定等措施进行质量控制。

1.6 重金属污染评价方法

1.6.1 单项污染指数法。根据《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295—2016），采用单因子方法评价土壤重金属污染程度。计算公式为

式（1）中：[Ci]为土壤中污染物指标[i]的实测含量，[Si]为土壤中污染物指标[i]在《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）中给出的农用地土壤风险筛选值（见表1）。

单项污染指数评价标准分为五级：Ⅰ级为[Pi]≤1，清洁；Ⅱ级为1<[Pi]≤2，轻微污染；Ⅲ级为2<[Pi]≤3，轻度污染；Ⅳ级为3<[Pi]≤5，中度污染；Ⅴ级为[Pi][>]５，重污染。

1.6.2 内梅罗综合污染指数法。内梅罗综合污染指数（[PN]）反映了污染物对土壤环境的影响。内梅罗污染指数计算公式为

内梅罗污染指数评价标准分为五级：Ⅰ级为[PN]≤0.7，清洁（安全）；Ⅱ级为0.7<[PN]≤1.0，尚清洁（警戒线）；Ⅲ级为1.0<[PN]≤2.0，轻度污染；Ⅳ级为 2.0<[PN]≤3.0，中度污染；Ⅴ级为[PN]>3.0，重污染。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属检测情况

由表1可知，140份土壤样品中，pH≤5.0的样品有28份（20%），5.0<pH≤6.5的样品有22份（15.7%），6.5<pH≤7.5的样品有39份（27.9%） ，pH>7.5的样品有51份（36.4%）。各土壤样品中Pb的含量为0.05～102.30 mg/kg，Cd的含量为0.03～10.45 mg/kg，Cr的含量为1.40～487.90 mg/kg。

2.2 土壤中重金属超标情况

由表2可知，在140份土壤样品中，结果小于风险选筛选值的有42份（30.0%），结果介于风险筛选值和管控值之间的有86份（61.4%），结果大于风险控制值的有12份（8.6%）。

2.3 土壤中重金属污染评价

2.3.1 单项污染指数评价。由表3可知，在140份土壤样品中，Cd的单项污染指数情况：清洁的46份（32.9%），轻微污染的50份（35.7%），轻度污染的18份（12.9%），中度污染的10份（7.1%），重度污染的16份（11.4%）。在140份土壤样品中，Cr的单项污染指数情况：清洁的116份（82.9%），轻微污染的23份（16.4%），轻度污染的1份（0.7%）。在140份土壤样品中，Pb的单项污染指数情况：清洁的139份（99.3%），轻微污染的1份（0.7%）。

2.3.2 内梅罗综合污染指数评价。由表4可知，内梅罗综合污染指数范围为0.09～25.80。140份土壤样品中，清洁的32份（22.9%），尚清洁的22份（15.7%），轻度污染的52份（37.1%），中度污染的16份（11.4%），重度污染的18份（12.9%）。

3 结论与讨论

检测结果表明，在140份检测样本中，小于风险筛选值的占30.0%，介于风险筛选值和风险控制值之间的占61.4%，大于风险控制值的占8.6%；清洁级别占22.9%，尚清洁级别占15.7%，轻度污染级别占37.1%，中度污染级别占11.4%，重污染级别占12.9%。研究区的土壤存在重金属超标现象，主要体现在Cd超标，超标最高的达风险筛选值的34.5倍，达风险控制值的3.45倍。研究区土壤主要为中性土壤和碱性土壤，Cd在此条件下易生成水难溶物残留在土壤中。因此，Cd超标严重的多为中碱性土壤，与统计数据相吻合。当条件改变时，Cd会溶解在土壤中被农作物吸收，然后经食物链进入人体，从而对人身体产生伤害。因此，当地应治理土壤污染，尤其是加强土壤Cd污染治理。

为确保农产品质量安全，有关部门要从以下4方面入手：一是对污染指标介于风险筛选值和风险控制值之间，可能存在使食用农产品不符合质量安全标准等污染风险的农用旱耕地，原则上采取农艺调控、替代种植等安全利用措施；二是对污染指标高于风险控制值，存在使食用农产品不符合质量安全标准等污染风险高的农用旱耕地，原则上采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施；三是制订土壤污染治理方案，改善农作物生长和土壤生态环境；四是加强土壤环境和农产品生产协同监测。

参考文献：

［1］张杰，闫晓君.重金属污染场地土壤环境调查与评价实例分析［J］.武汉大学学报（工学版），2021（增刊2）：265-268.

［2］柳小兰，魏福晓，王道平，等.土壤调理粉剂处理下茶园土壤重金属污染特征及潜在风险评价［J］.中国农学通报，2021（32）：108-115.

［3］张晓娟，邹莉，李伟华，等.夜郎湖沙湾河口消落带土壤Pb污染生态危害时空效应［J］.当代化工研究，2020（12）：1-3.

［4］王兴富，曹人升，吴先亮，等.喀斯特山地废弃矿区土壤重金属污染评价［J］.贵州师范大学学报（自然科学版），2021（5）：29-35.

［5］国家环境保护总局.土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法：GB/T 17141—1997［S］.北京：国家环境保护总局，1997.

［6］中华人民共和国环境保护部.土壤和沉积物 12种重金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法：HJ 803—2016［S］.北京：中国环境科学出版社，2016.

［7］生态环境部.土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2019［S］.北京：中国环境出版社，2019.

［8］中华人民共和国环境保护部.土壤 干物质和水分的测定 重量法：HJ 613—2011［S］.北京：中国环境科学出版社，2011.