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，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（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)分指標與重金屬含量之間的相關性。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；與國家一級標準相比，研究區(qū)域土壤中As、Cr、Pb元素均未超標，Cd、Cu、Ni、Hg、Zn元素的超標程度依次為Cu>Cd>Hg>Z

4、n>Ni；與國家二級標準相比，土壤中As、Cr、Pb、Zn元素均未超標，Cd、Cu、Ni、Hg元素的超標程度依次為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)含量與對應的生物有效態(tài)含量之間的相關性不顯著，Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元

6、素的全態(tài)含量與對應的生物有效態(tài)含量之間存在顯著的正相關性。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。以國家一級標準為評價基準，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準作為保障農(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)標準（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準限值以內(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存在顯著相關性，土壤中As、Cr、Ni、Pb元素的全態(tài)含量與有機質(zhì)