陕西省典型矿区土壤和食用林产品中重金属污染与风险评估

摘要 为探明陕西省典型矿区土壤和食用林产品中重金属污染特征与风险情况，通过对渭南华州、商洛柞水县、宝鸡凤县金属矿区土壤和食用林产品进行样品采集并分析测定其As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu含量，采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、土壤和农产品综合质量指数法对土壤和食用林产品重金属污染状况进行评价。结果表明，研究区内土壤均出现不同程度的As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu含量积累；受检食用林产品均出现不同程度的Cr、Cu积累，华州区油松籽2个样品出现Pb含量超标；单因子污染指数表明Cd为凤县研究区土壤的主要污染物，Cr、Cu为柞水县研究区土壤的主要污染物；内梅罗综合污染指数表明凤县和柞水县研究区域土壤为轻度污染状态（质量等级Ⅲ），华州区研究区域土壤为尚清洁状态（质量等级Ⅱ）；综合质量影响指数表明，凤县土壤呈现轻微污染（sub-Ⅱ），华州区呈现轻度污染（sub-Ⅲ），柞水县呈现重度污染（sub-Ⅴ）。凤县、华州区和柞水县研究区土壤均出现重金属污染问题，部分食用林产品存在重金属Cr、Cu积累以及Pb超标风险，应及时采取治理修复措施，以缓减土壤和食用林产品的重金属污染问题。

关键词 典型矿区；土壤；食用林产品；重金属污染；风险评估；陕西省

中图分类号 X53；X820.4  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）17-0055-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.012

Pollution and Risk Assessments of Heavy Metals in Soil and Edible Forest Products from the Typical Mining Area in Shaanxi Province

JIN Lin1， ZHANG Xiao-long2， YANG Huan-huan2 et al

（1. Shaanxi Provincial State Owned Forest Farm Management Station（Shaanxi Provincial Forestry Industry Development Center）， Xi’an， Shaanxi 710082;2. Shaanxi Forest Product Quality Inspection and Industrial Service Guarantee Center， Xi’an， Shaanxi 710082）

Abstract To explore  the heavy metal pollution characteristics and risk in Shaanxi typical mining soil and edible forest products， through sample collection in Huazhou District Weinan City， Zhashui County， Fengxian County mining area of soil and edible forestry products and analysis of the As， Hg， Pb， Cd， Cr， Cu content， using single factor pollution index method， Nemero comprehensive pollution index method， soil and agricultural products comprehensive quality index method， heavy metal pollution of soil and edible forest products was evaluated. The results showed that the accumulation levels of As， Hg， Pb， Cd， Cr and Cu occurred in the soil in the study area;different degrees of Cr and Cu accumulation， two samples of Pb content exceeded the standard;the single pollution index indicated that Cd was the main pollutant in the soil of the study area of Feng County， Cr and Cu were the main soil pollutants in Zhashui County;the soil in Fengxian County and Zhashui sampling area was slightly polluted （quality grade Ⅲ）， the soil in Huazhou sampling area was still clean state （quality grade Ⅱ）.The comprehensive quality effect index indicated that， soil in Fengxian County Presents slight pollution （sub-Ⅱ）， Huazhou District presents mild pollution （sub-Ⅲ）， Zhashui County was heavily polluted （sub-V）. Heavy metal pollution occurs in the soil of Fengxian County， Huazhou county and Zhashui research area， and remediation measures should be taken in time to reduce the pollution of heavy metals in soil and edible forest products.

Key words Typical mining area;Soil;Edible forest products;Heavy metal pollution;Risk evaluation;Shaanxi Province

基金项目 国家林草局科技司林草卫星遥感技术应用研究等自主研发项目（LC-6-09）；陕西省科技厅自然科学基金项目（2020SF-438）。

作者简介 靳林（1972—），男，陕西咸阳人，工程师，从事林业管理工作。

通信作者，副教授，博士，硕士生导师，从事重金属污染评估与污染修复研究。

收稿日期 2024-03-29；修回日期 2024-05-11

食用林产品是人类食物来源的重要补充，食用林产品中含有人体所需的营养养分和微量矿物质元素。随着人们经济收入和生活水平的提高，食用林产品愈来愈受人们的青睐，愈来愈多的林产品遍布市场、走进千家万户，与此同时，食用林产品质量安全问题日益受到社会、政府的密切关注和高度重视。

土壤是物质的源和库，是生命得以生存的物质基础，是植被和林产品的营养元素来源，健康的土壤生态环境是推进高质量发展和维护国家生态安全的重要内容［1-2］。而矿山区域岩石的风化，以及矿产资源的开采和冶炼等过程中大量的粉尘、采矿废石、尾矿、尾水等随着雨水的淋滤和溶解，经过地表径流和下渗造成矿区土壤和地下水重金属污染［3-7］。土壤中的重金属离子随着养分迁移进入林木及食用林产品中富集，随后通过食物链等进入人体血液系统，在人体各个器官中富集起来，尤其在肾脏、大脑等器官最易富集，不仅会损坏人体各器官的正常机能，甚至会致癌、致畸和致突变［8-13］。研究表明，食用林产品中重金属富集量与产地环境有密切的关系，其重金属含量与土壤中重金属含量存在一致性［14-17］。陕西省是我国重要的金属矿产资源分布大省和重点林业省份，通过开展矿区周边土壤和食用林产品重金属富集状况调查，评估土壤和农林产品质量安全、生态风险，对矿区土壤重金属污染的风险管控和治理修复具有重要意义。

目前，对重金属污染研究多聚焦于农用地土壤重金属污染评价上［18-20］，对食用林产品及产地污染方面的风险评价却鲜有报道。常用的土壤污染评价方法中，以污染指数法的应用较为广泛［21-22］。近年来，研究者主要考虑重金属对人体健康和生态安全等相关因素，应用较为广泛的首先是以土壤环境质量标准为基础的单因子污染指数法，反映采样点位的单项重金属污染情况；其次，是在单因子污染指数法的基础上产生的内梅罗综合污染指数法，主要突出高污染重金属的权重，用于评价土壤复合重金属污染情况［22］；近年来，王玉军等［23］从土壤-植物的角度出发，推出一种新的土壤污染评价方法，即土壤和农产品综合质量指数法，该评价方法考虑了离子冲量和土壤重金属负载容量等因素，体现了土壤和农产品对土壤环境质量之间的相互影响，使其评价结果更为客观、全面，并在不同地区的土壤重金属污染评价中得到应用［24］。

为了了解金属矿产资源的开发与加工生产活动对林地环境及林产品的影响，该研究以陕西省典型的金属矿产资源分布区域渭南市华州区、商洛市柞水县、宝鸡市凤县的矿区土壤和食用林产品为研究对象，通过采样、分析3个典型金属矿产资源分布区域土壤和地方特色食用林产品中重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu富集特征，并采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和综合质量指数法对3个典型金属矿产资源分布区域土壤重金属污染状况进行评价，以期为矿区的生态环境管理提供依据，也为林业部门面向当地农民林产品的种植提供指导，对新时期推进矿山区域林业生态环境建设、无公害食用林产品安全生产、提高市场竞争力、保障人民群众生命健康等具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

渭南市华州区位于陕西关中平原东部，地理位置为109°36′00″～110°02′48″E、34°12′27″～34°36′27″N，属暖温带大陆性季风型半湿润气候；商洛市柞水县位于陕西省南部，地理位置为108°50′00″～109°24′36″E、33°20′00″～34°00′00″N，兼有南北气候带的特征，北部属暖温带，东南部属北亚热带，整个县域属亚热带和暖温带2个气候的过渡地带；宝鸡市凤县位于陕西省西南部，地理位置为106°24′54″～107°07′30″E、33°34′57″～34°18′21″N，属暖温带山地气候。渭南市华州区、商洛市柞水县、宝鸡市凤县是陕西省典型的金属矿产资源分布区，其中，陕西省渭南市华州区被誉为“中国钼业之都”，钼的储量和生产能力均居世界前列，同时拥有丰富的金、铜、铅、锌、钨、锰等12种金属矿产资源；商洛市柞水县是我国主要的产银基地之一，共生有铅、锌、铜等，铜、铅、锌、钼等13种金属矿产资源居全省第二位；宝鸡市凤县铅锌矿贮量350万t，约占陕西省的80%，是我国四大基地之一。同时，渭南市华州区盛产花椒、小山栗、核桃、油松籽等食用林产品；商洛市柞水县盛产核桃、板栗、柿子等食用林产品，宝鸡市凤县以花椒、核桃等食用林产品享誉全国。

1.2 样品来源

采样地点位于渭南市华州区、商洛市柞水县、宝鸡市凤县的金属矿山开采区域，每个区域选取10个土壤样本采集点、10个食用林产品样本采集点，样本间隔距离原则上不小于1 km。分别对华州区产矿区域、柞水县产矿区域、凤县产矿区域的土壤及食用林产品进行布点采样，其中，渭南市华州区共采集40个土壤样品，40个食用林产品；商洛市柞水县共采集40个土壤样品，40个食用林产品；宝鸡市凤县共采集40个土壤样品，40个食用林产品。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子污染指数法。

单因子污染指数（Pi）表示目标土壤中某单一重金属的含量与土壤中该重金属环境质量评价标准之比［25］，计算公式如下：