吉林省農(nóng)用地土壤重金屬含量測定與評價

吉林省農(nóng)用地土壤重金屬含量測定與評價

土壤是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)的基礎。它不僅是區(qū)域環(huán)境的基本單位，也是與生態(tài)系統(tǒng)密切相關的連接。土壤中重金屬的含量水平不僅會對土壤的理化性質(zhì)、土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響,同時還會通過食物鏈對動植物和人體健康產(chǎn)生直接或間接的影響。耕層土壤中重金屬主要來源于大氣沉降、污水灌溉、固體廢物的利用及肥料和農(nóng)藥的施用等。吉林省位于中國東北的中部,地處北緯40°52′~46°18′,東經(jīng)121°38′~131°19′之間。全省東西長約750km,南北寬約620km,總土地面積1909.47萬hm2。其中,農(nóng)業(yè)用地占21.1%,林業(yè)用地占48.6%,牧業(yè)用地占8.1%,漁業(yè)用地占3.4%,其他用地占18.8%。主要的土壤類型有黑土、黑鈣土、暗棕壤、白漿土、草甸土、沖積土、風沙土,占全省土壤總面積的比例分別為5.9%、13.34%、41.4%、10.5%、9.64%、4.83%、5.64%。近幾年,針對吉林省部分地區(qū)土壤中重金屬含量的調(diào)查已有相關的報道,如在大豆的敦化種植區(qū)銅、鎳和樺甸種植區(qū)銅含量超標,為輕度污染,長春市西湖灌區(qū)耕層產(chǎn)生累積,土壤受到一定程度的污染等。但對于整個吉林省農(nóng)用地不同類型土壤中重金屬殘留處在什么水平,能否達到所規(guī)定的安全標準尚缺乏完整的調(diào)查和分析。因此,本文對吉林省主要土壤類型的農(nóng)用地耕層土壤進行取樣,分析其中的重金屬種類及含量,旨在為農(nóng)用地耕層土壤中重金屬污染與防治提供參考依據(jù)。1材料和方法1.1樣品采集方法土壤樣品:吉林省主要農(nóng)用地土壤類型均分布在吉林省的不同地區(qū),取樣在秋季收獲時進行,樣品數(shù)共85份,其中黑土31份、黑鈣土13份、暗棕壤16份、白漿土7份、草甸土6份、沖積土6份、風沙土6份,每個采樣點分別選擇3塊不同的樣地,采集0~20cm的表土層,每個樣品采集土壤1kg。1.2防止樣品污染樣品采集后放入新的布袋中,系好以防止樣品的污染。每個點的3個樣品混合為一個樣品。土壤樣品在室溫下自然風干,磨碎,過100目篩備用。1.3樣品分析和測定方法鎘采用微波消解-原子吸收光譜法測定。鉛、砷、汞采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜/質(zhì)譜聯(lián)用法測定,pH采用NY/T1121.2-2006電位測定法測定。1.4土壤污染狀況本文采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅(Nemrow)綜合污染指數(shù)法來評價土壤污染狀況。其中Pi為i元素的單項污染指標,Ci為i元素的實測含量,Si為i元素的標準限制。其中(Ci/Si)2max為土壤污染指數(shù)最大值,(Ci/Si)2ave為土壤各污染指數(shù)的平均值,P為內(nèi)梅羅污染指數(shù)。1.5污染指數(shù)法常見的土壤環(huán)境質(zhì)量評價方法有單因子指數(shù)法、模糊綜合評價法、灰色聚類法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。單項污染指數(shù)評價法可以體現(xiàn)每一個評價指標的污染狀況,但是一種土壤中很少有多種污染物超標現(xiàn)象,而是各污染物之間發(fā)生復合污染,因此用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價法對單項污染指數(shù)評價法進行校正,可以兼顧平均值與最高值對土壤污染的貢獻。1.5.1單一污染指數(shù)的分類1.5.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的分類2結(jié)果與分析2.1種植過程中對土壤重金屬含量的超標控制對照土壤環(huán)境質(zhì)量標準值表,可以看出7個不同類型土壤85份樣品中Pb、Cd、Hg、As重金屬含量除暗棕壤和沖積土中各有2份鎘含量超標外其余均低于相應pH值條件下土壤重金屬含量的二級標準限值。暗棕壤中鎘的超標率為12.5%,沖積土中鎘的超標率為33.3%。由于Cd具有很強的生物毒性,且在土壤中具有較強的化學活性,與其他重金屬相比較容易被植物吸收進入食物鏈,故較易造成對人體健康的威脅;另外,較高濃度的Cd對土壤微生物具有抑制作用,降低微生物活性。因而,在種植過程中要嚴格控制Cd等污染物的引入。同時,鎘的污染可能是長期大量施肥或灌溉等多種因素造成的,因此,對于兩種土壤類型中鎘污染的原因還應作進一步調(diào)查。2.2土壤污染等級從表4中可以看出,不同土壤類型中各重金屬的單項污染指數(shù)均小于1,內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均小于0.7,表明吉林省內(nèi)不同類型土壤污染等級屬于“清潔”一級。但暗棕壤和沖積土中鎘的單項污染指數(shù)偏高,應嚴格控制該元素的引入量,以免出現(xiàn)僅僅某一種元素超標而導致土壤不達標同時影響地上植物吸收的現(xiàn)象。從內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)看,取樣地區(qū)的土壤中鉛、鎘、汞、砷4種重金屬也均在未污染范圍內(nèi)。因此調(diào)查區(qū)域符合一般農(nóng)田要求,土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不會造成危害和污染。3結(jié)論(1)計算單因素污染指數(shù)的公式如下所示(2)土壤重金屬污染Pi≤1,非污染;1<Pi≤2,輕污染;2<Pi≤3,中度污染;Pi>3,重污染。3.1在調(diào)查的吉林省7種土壤類型85份樣品中,除暗棕壤和沖積土中各有兩份土壤的鎘含量超出國家二級標準限值外,其余均在標準限制以內(nèi),說明該處的土壤并未受到污染。對于4份鎘含量超標的土壤將繼續(xù)跟蹤,調(diào)查其受污染的來源及程度,同時調(diào)查地上部作物中鎘的含量。3.2綜合考慮7種土壤類型土壤的污染情況,重金屬鉛、鎘、汞、砷的綜合污染指數(shù)分別為0.39、0