金華富硒區菜地土壤重金屬污染程度模糊綜合評判

張運強，毛德玲

（浙江師范大學地理與環境科學學院，浙江 金華 321004）

硒（Se）是人體必需的微量元素，能夠消除人體內多余的自由基，參與損傷心肌的修復等多種功能。目前我國已經開發的富硒農產品省份主要有鄂、黔、黑、陜、魯、浙、皖、蘇、遼、川、津等 10 多個省（市），主要是富硒大米、富硒蔬菜、富硒茶、富硒水果等30多種農產品。富硒農產品的價格比普通農產品高出0.3至10倍[1]。另外，富硒肥施用于農作物，可增加產量，如能使稻米的產量增加5%～15%。然而，由于富硒土壤往往伴生汞（Hg）、銅（Cu）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）等重金屬，這類重金屬含量超過土壤安全標準，不僅影響硒的有效性，還可能對農產品的安全造成影響。經前期調查發現，浙江省的浙北平原、浙東沿海丘陵平原區和浙中丘陵盆地硒的含量較高[2]。試驗選取浙中丘陵盆地中金華市蔣堂鎮富硒區菜地進行土壤重金屬污染程度的模糊綜合評價，為金華市土地質量管理提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

金華蔣堂鎮富硒區位于金華-衢州盆地亞區（119°15′E，28°42′N），是浙江省 II級富硒土壤區，面積約152 km2。該區屬亞熱帶季風氣候，境內第四紀河谷沖積層潛水豐富，農作物主要是水稻、油菜、蓮藕等。巖石類型主要是白堊紀紫砂巖，土壤類型是潴育型水稻土、黃紅壤和紫色土。

在蔣堂鎮富硒區選擇9個有代表性的菜區，各菜區選擇4塊菜地，采用對角線法采集0～20 cm表層混合土樣。

采用X熒光法測定土壤硒含量，用王水-高氯酸消煮-原子吸收光譜法測定全Cu、全Zn和全Pb，用王水-高氯酸消煮-石墨爐法測定全Cd[3]。

2 確定評價指標系統

選取Cu、Zn、Pb、Cd作為模糊綜合評判的指標系統。建立指標系統 X={x1，x2，x3，x4}。其中 x1代表Cu，x2代表 Zn，x3代表 Pb，x4代表 Cd。

3 建立模糊綜合評判模型

建立權重集合，各個重金屬的毒性對土壤環境質量的影響程度不同，在模糊矩陣復合運算之前，首先確定模糊權重集合 A={a1，a2，…，an}。

建立隸屬函數，選用均勻分布作為隸屬函數，進行一級綜合評判，建立從指標系統X到Y的模糊映射，并誘導出指標子系統的模糊關系Rk（K=1,2，…，s），即評判矩陣[4]：

式中rij為i指標對j等級的隸屬度。對指標子系統權數集Ak和相應的評判矩陣Rk進行模糊合成運算，得到指標子系統的一級綜合評判Bk：

對公式（2）進行二級綜合評判，把Xk視為一個元素，而把Bk視為它的單指標評判向量，可得指標系統X的評判矩陣：R=（B1，B2，…，Bs）T。對指標系統權數集A和評判矩陣R再次進行模糊合成運算，最后得到二級綜合評判B：

4 結果與分析

4.1 一級綜合評判

根據所有采集樣本分析得出金華市蔣堂鎮富硒區菜園土壤硒和重金屬的含量（表1）。pH值為8～9，土壤呈堿性。

表1 各菜園土壤硒與重金屬的含量 （mg/kg）

為避免主觀因素的影響，采用相關系數法確定權數集[5]，先根據毒性大小兩兩進行比較，建立各種重金屬相關系數矩陣：

然后計算各個因素與其他因素相關系數的平均值，求出各個單項因素在土壤質量環境影響中的貢獻率，歸一化處理得出各種重金屬的權重系數集A1=（0.17，0.17，0.31，0.35）。根據模糊綜合評判原理擬定金華市土壤重金屬污染等級標準[6]（表2）。

表2 土壤重金屬污染模糊綜合評判等級標準 （mg/kg）

結合表1和表2，并根據（1）式，得到土壤環境質量評判的矩陣，例如，1號樣品的評判矩陣是：

到 1號樣品的綜合評判結果：B1=A1×R1=（0.00，0.31，0.17，0.17，0.35）。用同樣的方法可以算出其他樣本一級綜合評判結果（表3）。

表3 一級綜合評判結果

從一級綜合評判結果可以看出，較清潔的是2、3、5和 8號樣區；輕度污染的是 4、6、7 和 9 號樣區；重度污染的是1號樣區。

4.2 二級綜合評判

同樣用關聯系數法為9個樣品分配權數，得出權數集合 A2=（0.14，0.10，0.10，0.12，0.10，0.11，0.11，0.10，0.12），用表 3 建立矩陣，并根據（3）式得出二級綜合評判結果：B=（0.00，0.39，0.31，0.18，0.12）

根據最大隸屬原則，在 B=（0.00，0.39，0.31，0.18，0.12）中，最大值（0.39）對應于第2個等級。這說明39%的樣點土壤是較清潔的，31%的樣點土壤重金屬是輕度污染，18%的樣點土壤重金屬是中度污染，有12%的樣點土壤重金屬達到重度污染程度。這說明蔣堂鎮富硒區菜地土壤重金屬污染已經普遍存在，必須加以改良和治理。

5 結論與建議

5.1 結論

通過對金華市蔣堂鎮硒和重金屬的賦存形態的模糊綜合評判發現，該富硒區部分菜地由于長期使用化肥、農藥、污水灌溉等，菜區土壤重金屬污染現象已經普遍存在。總體上污染程度大小依次是Cd>Pb>Zn>Cu。

5.2 建議

5.2.1 合理使用生活垃圾肥料 生活垃圾肥料是一種價格低廉而且容易獲得的有機肥料，使用方便，并減少了化肥的使用，也降低了成本。然而，據統計長期大量使用生活垃圾有機肥，會使得土壤中重金屬的含量不斷增加，尤其是Cd、Pb、Cu和Hg的含量增加最為顯著，導致蔬菜的品質嚴重下降。金華市蔣堂鎮附近菜區重金屬含量較高可能與長期使用生活垃圾肥有關，因此應該提倡合理使用生活垃圾肥。

5.2.2 加強城鄉主要蔬菜基地環境的監測與管理金華市蔣堂鎮鄉鎮企業分布眾多，工廠排放的廢水和廢渣較多，使得土壤中的重金屬含量明顯增加，并導致蔬菜中的Cd、Pb、Cu和Hg等重金屬含量升高。同時，發達的城鄉公路網也嚴重影響了蔬菜重金屬含量。尤其是大量汽車尾氣的排放，嚴重污染了蔬菜，是使蔬菜中Pb含量增加的主要污染源。因此，應該控制工業“三廢”的排放，合理處置城市生活垃圾，有效使用地膜及氮磷化肥，加強城鄉公路旁的蔬菜基地隔離帶建設，提倡使用無鉛汽油以及對機動車尾氣進行凈化后排放。

[1] 許學宏，余云飛，高 芹，等.富硒農產品開發現狀與發展對策[J].江蘇農業科學，2010，（1）：311-313.

[2] 宋明義，黃春雷，董巖翔，等.浙江富硒土壤成因分類及開發利用現狀[J].上海地質，2010，31（增刊）：107-109.

[3] 城鄉建設環境保護局編.環境監測分析方法[M].北京：中國環境科學出版社，1986.275-300.

[4] 馮利華，吳樟榮.區域易損性的模糊綜合評判[J].地理學與國土研究，2001，17（2）：63-66.

[5] 白銀鳳，鐘 飛，余德鴻，等.模糊綜合評判在糧食作物產地環境質量評價中的應用[J].浙江農業學報，2010，22（4）：527-532.

[6] 張超蘭，白厚義.用模糊綜合評判法評價土壤重金屬污染程度[J].廣西農業生物科學，2003，22（1）：54-57.