滁州市土壤重金屬污染及蔬菜生產安全性調查

楊 萍，汪美英，趙莉莉，徐秀偉

（1.滁州學院化學與生命科學系08級學生，安徽省滁州市239000；2.滁州學院化學與生命科學系，安徽省滁州市239000）

近年來，針對蔬菜品質和安全生產問題，各地對蔬菜主要生產基地土壤環境，及其生產的蔬菜中重金屬含量進行調查［1－7］，調查數據已經成為指導蔬菜種類選擇和指導市民正確選擇不同類型蔬菜，保障食品安全的參考資料。

滁州市銅礦采礦企業在采礦活動中形成的尾沙壩每年因壩體水外泄，金屬銅及其伴生礦物對該壩區周圍土壤的污染是顯而易見的，加之滁州市水系特征使城市污水過度集中在該市“南湖”、“北湖”等水域，污水灌溉引起的重金屬富集對土壤重金屬污染的影響也是嚴重的。上述地區恰好是滁州市重要的蔬菜生產集中區。為了評估尾沙壩周圍和兩湖地區土壤中主要重金屬污染情況以及對這些地區生產的主要蔬菜中所含重金屬含量進行測定，獲得滁州市土壤重金屬污染的基礎數據，對于評價滁州市土壤環境狀況和蔬菜生產的安全性評估具有一定價值。

1 材料和方法

1.1 樣品采集方法

采樣時間為2010年9月～11月。主要對瑯琊山銅礦尾砂壩及“兩湖”周圍土壤及其生產的蔬菜樣品內的重金屬銅、鋅、錳、和鎘的含量進行調查研究，分別在銅礦尾砂壩、“南湖”市二院周圍菜地和北湖蔬菜區設置3個采樣點分別采集土壤與蔬菜樣。蔬菜樣品采集是在不同時期對采樣點具有代表性的菜種進行隨機采樣，采集的蔬菜帶回實驗室用清水洗凈，并用去離子水沖洗。放到干燥箱內烘干，用粉碎機粉碎，貼上標簽，并注明蔬菜品種和采樣地，備用。

土壤樣品的采集分別在土壤表層和耕作層進行，采集樣品經四分法分樣后，每樣點采集的土樣約為2 000g，剔除土樣內動植物殘體、石塊等，進一步縮樣品至約500g備用。

1.2 樣品預處理

植物樣與土壤樣品經105℃恒重后稱樣，約4g左右，蔬菜樣和土壤樣品放到大口三角瓶內，并加入硝酸、鹽酸和高氯酸（5∶2∶1，體積比），消解12h，待樣品完全被消解后消解液經冷卻、過濾，轉入到50mL容量瓶內用5%稀硝酸定容，待測。

1.3 測定方法

采用原子吸收分光光度法測定樣品中的重金屬含量。測試設備為原子分光光度計（型號為WFX—130，北京瑞利分析儀器），具體測定方法參考文獻［8－9］進行，測量值重復3次。

1.4 數據處理

實驗數據的處理，經Excel軟件整理，并用spss15.0統計分析軟件進行ANOVA檢測。處理后數據與國家土壤質量標準（GB15618—1995）［10］和國家食品安全標準［11］做比較，采用指數法進行評價，評價體系包括單項污染指數法和內梅羅指數法。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量

滁州市土壤表層和耕作層中幾種重金屬含量如表1。

表1 滁州市蔬菜地土壤重金屬含量 mg·kg－1

滁州市銅礦尾礦壩周圍土壤中重金屬銅含量非常高，遠遠高于國家標準（GB15618—1995）關于土壤中銅含量的安全極限，而且呈現出尾礦壩外含量最高，并向周圍土壤遞減之趨勢。土壤中金屬銅含量差異的顯著性測驗結果表明，金屬銅含量在尾礦壩外含量最高，與滁州市其他地域土壤中銅含量差異達到顯著水平，而其余地域土壤中銅含量間沒有達到顯著水平。說明金屬銅污染主要來自于尾砂壩內尾砂及工業污水中的銅，且污染范圍有限，暗示通過尾砂壩的攔截和污水的沉淀可以極大地降低外泄水中銅的含量。這從距離壩體稍遠的北湖周圍土壤中銅含量遠低于國家標準（GB15618－1995）得到印證。

重金屬鎘含量也是在尾砂壩周圍高，而其他地域含量低，而金屬鎘含量遠超于GB15168－1995標準，其含量變化趨勢與銅含量相同，是否意識著鎘也是銅礦伴生礦物，由于對于尾礦中重金屬測定時未測鎘，就目前數據尚不能做出明確的結論。不過滁州市土壤中錳含量基本未達到國家（GB15618－1995）標準，重金屬錳表現為“北湖”、尾砂壩外土壤耕作層含量顯著高于土壤表層、“南湖”二院周圍菜地，且金屬錳含量并沒有表現出與尾砂壩及其外泄水存在一定關系?！氨焙敝車寥厘i含量最高，說明其污染源主要來自滁州市其他工業和城市污水的聚集和污水灌溉引起。

3.2 土壤中重金屬污染評價

利用單項污染指數和內梅羅指數進行污染評價。兩項指數計算公式及其公式中代碼含義如下：

式中，Pi為的污染指數；ρi為土壤中污染物的實測濃度（mg／kg）；Si為污染物i的評價標準，評價標準S參見土壤污染質量等級［12］－［13］。在進行污染評價時如果Pi≤1表示土壤未受到污染。Pi＞1表示土壤已受到污染；Pi越大，污染程度越重。

式中：P為內梅羅指數；max（Pi）為土壤污染物中單項污染指數的最大值；avr（Pi）為土壤污染物污染指數的平均值。土壤污染指數等級分級標準參見表2，根據土壤單項污染值與內梅羅指數的計算公式計算出的采樣點土壤污染指數見表3。

表2 土壤污染質量等級

表3 滁州市蔬菜地土壤中重金屬污染指數

滁州市土壤中污染最為嚴重的重金屬鎘，已達到重度污染指標，這類土壤中生產的糧食和蔬菜的安全性均需要做進一步系統分析測定才能進一步評估。而金屬銅只要在尾砂壩內外，及其周圍土壤中嚴重污染，其余各樣點銅污染未達到污染指標；金屬錳污染具有點樣污染的特征。

2.3 蔬菜中重金屬含量及其分布特點

4種蔬菜樣品中重金屬含量的測定數據見表4。

表4 滁州市蔬菜地種植的4種蔬菜中重金屬含量mg·kg－1

續表4

在滁州市幾個采樣點采到的蔬菜中，韭菜與空心菜相對表現出較高的重金屬含量，各金屬含量在不同的采樣點和蔬菜種類上沒有表現出一定的規律性。但蔬菜中重金屬含量與土壤中重金屬污染情況以及蔬菜對金屬離子的富集能力密切相關，如韭菜中以尾砂壩點最高，達到182.642mg／kg；空心菜也是以尾砂壩周圍生產的相對較高。就對生物代謝影響最高的金屬鎘而言，以尾砂壩與南湖二院樣點采集的蔬菜中金屬含量較高。不同蔬菜種類中重金屬含量與土壤樣品中含量之間相關關系需做進一步驗證，才能說明問題。

2.4 瑯琊山銅礦區周圍農田生產的蔬菜安全性評價

滁州市幾種蔬菜的重金屬污染指數見表5。

表5 滁州市蔬菜中重金屬污染指數

按國家相關的食品衛生標準限量值［14］中Cu≤10.0（GB15199－1994）、Zn≤20.0（GB13106－1991）和Cd≤0.05（GB15201－1994）指標來評價，以及內梅羅P計算值按≤0.7、0.7～1.0、1.0～2.0、2.0～3.0和＞3.0分別代表蔬菜中重金屬含量屬為安全、警戒線、輕污染、中污染和重污染等級標準。根據上述污染指數和蔬菜樣品中重金屬含量值，可以看出：滁州市主要蔬菜采集地采集的蔬菜中以Cu富集量、Cd富集量最為嚴重，而且單項污染指數中銅積累指數以尾砂壩韭菜最為嚴重達到18.2642，遠超國家蔬菜中限量；鎘單項污染指數最高達到50.68，遠遠超出國家指標；北湖種植的韭菜為輕度污染，市二院種植的空心菜為中度污染。

2.5 蔬菜中重金屬與土壤中重金屬含量之間的相關性

蔬菜中重金屬含量與土壤中金屬含量之間存在一定的相關性，并由此可以判斷植物對某種金屬的富集能力。幾種蔬菜體內金屬含量與土壤中金屬含量之間的相關關系中的相關系數及其顯著性測驗結果參見表6。

表6 瑯琊山銅礦區周圍蔬菜地內及其生產的蔬菜體內重金屬含量的相關性分析

所有蔬菜樣品與土壤中4種重金屬含量相關性顯著性檢測說明其r值均沒有達到顯著水平，但從r值可以看出土壤中銅、鎘與植物體內含量之間相關關系相對較大，而錳與鋅含量中土壤與蔬菜中關系較小。韭菜、空心菜在重金屬污染土壤中的生長量和金屬富集系數相對較高，為進一步探索韭菜與空心菜體內重金屬含量與土壤中重金屬含量之間的關系，單獨對這兩種植物中重金屬含量與土壤重金屬含量之間的相關關系進行了分析。結果表明：韭菜體內銅、錳、鋅、鎘四種金屬與相應種植地土壤層0～15cm中含量之間的相關關系為：y＝0.308 5x＋4.523 4（r＝0.945 9），空心菜為：y＝0.088 2x＋15.110 2（r＝0.391 4）。說明韭菜可以穩定地吸收并積累土壤中的重金屬，可作為植物修復的候選材料。數據說明，所有蔬菜中只有韭菜具有強烈的重金屬富集能力，但是土壤中過量的重金屬含量仍然會引起蔬菜中金屬離子的積累，蔬菜中重金屬的富集對蔬菜食用安全性的影響仍然不能被忽視。

3 結 論

（1）滁州市土壤中最大污染物事重金屬鎘，這類污染物主要來自于城市其他工業生產活動與城市生活污水，因污水灌溉造成突然中金屬物的積累；

（2）瑯琊山銅礦生產中形成的尾砂壩及其工業廢水是造成尾砂壩周圍土壤中重金屬銅污染和積累的主要；

（3）而重金屬鎘則表現出一定的點富集特征，并以“兩湖”周圍土壤中表現最為突出。品種不同對重金屬的積累也有差異，韭菜和空心菜，尤其是韭菜中富集的金屬量最多，一方面說明作為富集植物在今后污染土壤的治理中可以發回作用，另一方面也說明作為常用蔬菜，其重金屬富集需引起足夠的重視；小白菜對金屬鎘、錳的富集能力也不可忽視。銅礦公司應控制廢水的排放。

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