武漢市新城區(qū)菜地土壤重金屬含量分析與評價.pdf

1、蔬菜食用的安全性與人類的健康息息相關(guān)，蔬菜中的重金屬主要來源于土壤，因此菜地土壤的重金屬含量狀況尤為重要。本文以武漢市新城區(qū)蔬菜種植基地為研究對象，對武漢市黃陂區(qū)、新洲區(qū)、東西湖區(qū)、漢南區(qū)、江夏區(qū)、蔡甸區(qū)的蔬菜種植基地進行樣品采集，共采得耕作層土壤樣品241份、不同深度分層取樣的土壤樣品51份，灌溉水樣品24份，以及市場抽檢的肥料樣品21份；測定了土壤中養(yǎng)分指標(biāo)（pH、有機質(zhì)、硝態(tài)氮、速效磷、有效鉀）及重金屬（As、Cd、Cr、Cu、H

2、g、Ni、Pb、Zn）元素的全態(tài)和生物有效態(tài)含量，以及灌溉水和肥料中8種重金屬的含量；對土壤、肥料、灌溉水的污染狀況進行了分析和評價；分析了不同種植年限、栽培方式及蔬菜種類對土壤中重金屬含量的影響，并分析了土壤中各養(yǎng)分指標(biāo)與重金屬含量之間的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下：
　　1、研究區(qū)土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的含量范圍依次為0.08~10.85mg/kg、0.05~3.28mg/kg、11.13~84.

3、04mg/kg、19.33~117.28mg/kg、0.02~2.37mg/kg、3.32~49.67mg/kg、2.95~27.25mg/kg、30.84~156.77mg/kg。土壤中As、Cr元素的含量都低于湖北省土壤背景值，部分土壤中Cd、Cu、Ni、Hg、Pb、Zn元素的含量高于湖北省土壤背景值；與國家一級標(biāo)準(zhǔn)相比，研究區(qū)域土壤中As、Cr、Pb元素均未超標(biāo)，Cd、Cu、Ni、Hg、Zn元素的超標(biāo)程度依次為Cu>Cd>Hg>Z

4、n>Ni；與國家二級標(biāo)準(zhǔn)相比，土壤中As、Cr、Pb、Zn元素均未超標(biāo)，Cd、Cu、Ni、Hg元素的超標(biāo)程度依次為Cd>Cu>Hg>Ni。其中，在取樣數(shù)最多的黃陂區(qū)，Cd超標(biāo)的現(xiàn)象較為普遍；新洲區(qū)菜地土壤主要是Cd、Cu、Hg元素的污染；東西湖區(qū)主要是Cd、Hg的污染；江夏區(qū)和蔡甸區(qū)主要是Cd、Cu的污染。通過主成分分析，得出研究區(qū)域菜地土壤中Cr、Pb、Zn、部分Cu元素有相似的來源；Ni、部分Cu元素有相似的來源；Hg元素有單獨的來

5、源。
　　土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的有效態(tài)含量依次為0.00083~0.26 mg/kg、0~0.035mg/kg、0.01~0.12mg/kg、0.01~2.42mg/kg、3.65~4.69ug/kg、0.07~1.69 mg/kg、0~0.58mg/kg、0~13.57mg/kg；研究區(qū)土壤中As、Cd、Cr元素的全態(tài)含量與對應(yīng)的生物有效態(tài)含量之間的相關(guān)性不顯著，Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元

6、素的全態(tài)含量與對應(yīng)的生物有效態(tài)含量之間存在顯著的正相關(guān)性。As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的生物有效性系數(shù)的平均值大小依次為Ni>Cd>As>Pb>Zn>Cu>Cr>Hg。
　　2、研究區(qū)土壤中蔬菜種植年限與土壤重金屬含量之間可能不是簡單的遞增關(guān)系，只有As、Cd、Ni、Pb元素的全態(tài)含量隨種植年份的增加呈遞增趨勢；與種植根莖類和瓜果類蔬菜的土壤相比，種植葉菜類的土壤中重金屬的含量較高，更容易富集重金屬；設(shè)施和露

7、地菜地土壤之間重金屬全態(tài)含量存在一定的差異，相較于露地土壤，設(shè)施菜地土壤中Cr、Cu、Pb、Zn元素的全態(tài)含量較高，As、Cd、Hg、Ni元素的含量較低；As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb元素在不同取樣深度中的含量分布沒有規(guī)律性，Cu、Zn兩元素在0~20cm深度的含量高于20~40cm和40~60cm的含量。
　　As、Cd元素的生物有效性系數(shù)在不同的種植年份土壤中差別不大，Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的生物有效性系數(shù)在種植年份

8、較長的土壤中較大，Ni的生物有效性系數(shù)在種植年份較低的土壤中較大；葉菜類土壤中生物有效性系數(shù)比根莖類和瓜果類的土壤中的大；設(shè)施土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn元素的生物有效性系數(shù)大于露地的，Cr、Ni元素的生物有效性系數(shù)小于露地的。
　　3、以湖北省土壤背景值作為評價基準(zhǔn)值，得出土壤中各項元素累積指數(shù)的平均值大小依次為Hg>Cu>Zn>Cd>Ni>Cr>As>Pb，累積貢獻率平均值大小依次為Cu>Hg>Zn>Cd>Ni>C

9、r>As>Pb，土壤中主要是Cu、Hg的累積。以國家一級標(biāo)準(zhǔn)為評價基準(zhǔn)，單因子污染指數(shù)評價結(jié)果顯示，只有部分土壤中Hg、Cd、Cu達到了重度污染水平，分別占總體的2.07％、7.88%、0.83%；以綜合污染指數(shù)法對研究區(qū)土壤進行評價，61.38%的土壤處于清潔水平，有5.39%的土壤處于重度污染水平。研究中常以國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)作為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和維護人體健康的限值，以此為評價基準(zhǔn)值，單因子污染指數(shù)評價結(jié)果顯示，As、Cr、Pb、Zn均處

10、于清潔水平，只有部分土壤的Cd、Hg元素達到了重度污染水平；綜合污染指數(shù)法評價結(jié)果顯示，90.46%的土壤在警戒線以下，即研究區(qū)大部分土壤處于清潔水平。
　　4、灌溉水的pH范圍為7.23~8.58，符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2005）， EC的范圍0.18~1.85ms/cm，所有水樣中均未檢出Pb元素，部分水樣中未檢出Cu、Zn、Cr、Cd元素，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價法進行評價的結(jié)果表明，采集的灌溉水均處于尚清潔

11、水平。
　　5、在抽檢的肥料樣品中，有機肥（禽畜糞便類）中重金屬元素的含量普遍高于化肥中的含量；除有機肥（禽畜糞便類）中As、Hg元素以及水溶肥中Cd元素含量超過限值，其余大部分肥料的重金屬元素含量都在標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)。
　　6、研究區(qū)菜地土壤的pH大部分在中性范圍內(nèi)，有機質(zhì)和有效磷含量較低，硝態(tài)氮和有效鉀的含量較為豐富。Cr、Pb、As、Ni元素的全態(tài)含量與pH存在顯著相關(guān)性，土壤中As、Cr、Ni、Pb元素的全態(tài)含量與有機質(zhì)