某區域土壤重金屬含量特征研究

姚東平 李愛霞 曹柳

（河南省濟源市環保局 河南濟源 459000）

土壤是糧食、蔬菜、藥材、經濟作物等生產的主體,其污染狀況將通過食物鏈直接或間接地影響綠色食品的質量。土壤重金屬總量超過一定限度，就會超過《土壤環境質量標準》，形成所謂的土壤污染，從而對作物及人體造成危害；有效態是重金屬在土壤中較活躍的形態，因而其含量決定了其生物有效性及環境風險程度，比重金屬全量更能反映污染物對作物的危害程度[1-2]。因此，研究土壤重金屬全量與其有效態含量之間的相關性，不僅可以揭示特定環境條件下兩者之間的關聯特征，為深入研究重金屬的環境行為機制提供參考，還可以建立兩者之間的相關關系，由一種含量去估計另一種含量，從而為土地管理和環境治理提供指導。影響重金屬的形態和活性的因素除了土壤重金屬的總量還有多種土壤屬性，其中土壤的pH、陽離子交換樹脂和有機質含量是最重要的影響因素[3]。以“十二五”某國家重金屬污染防控為例，采集276個土壤樣品，調查了土壤重金屬鉛鎘砷的總量及有效態的含量，探討它們之間的關系，為重金屬總量和有效態關系的研究提供參考。

1 分析方法

金屬項目除砷采用《土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定微波消解/原子熒光法外》(HJ 680-2013)，鉛和鎘采用ICP-MS方法，射頻功率、載氣流量等儀器參數見文獻[4-5]，元素和內標元素的選擇條件參考文獻[6-7]。土壤pH值、有機質和陽離子交換容量分別采用《土壤pH的測定 玻璃電極法》(NY/T 1377-2007)、《土壤有機質的測定》(NY/T 1121.6-2006)、《陽離子交換樹脂交換容量測定方法》(GB/T 8144-2008)。

2 結果與討論

2.1 結果分析

2.1.1 土壤元素結果分析

土壤鉛、鎘、砷的全量及有效態的結果見表1。全量和有效態變異系數分別為0.89～1.45、1.74～2.07—全量的變異系數要小，說明全量的分析方法比較成熟；有效態砷可能因其含量太小導致其變異系數最大。元素的全量和有效態的偏度系數和峰度系數均為正，說明樣本數據呈正態分布且有更長的尾部。從全量均值角度考慮，鎘和砷已經超過《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)中對農田土壤的限值，說明農田土壤已經受到鎘和砷的污染。

表1 土壤全量監測結果統計表 單位：mg/kg

2.1.2 土壤理化指標結果分析

土壤的理化指標pH值、代換量（陽離子交換容量）和有機質的統計結果見表2。土壤pH值的均值為7.86，說明土壤呈堿性；陽離子交換量在3.232 cmol/kg～22.83 cmol/kg，處于土壤肥力的一級至五級；土壤有機質均值17.97 g/kg處于土壤肥力的四級水平，表明土壤有機質含量不高，說明土壤養分不高。

表2 土壤理化指標結果統計

2.2 結果討論

土壤鉛、鎘、砷的全量和有效態含量，以及pH值、有機質、代換量之間的相關性見表3。從金屬全量角度考慮，土壤鉛、鎘、砷全量之間的相關系數在0.72～0.80之間，呈顯著正相關關系，說明鉛、鎘、砷的來源有明顯的共性，初步判斷其共同來源于土壤母質層轉化和污染源大氣沉降；全量與pH值正相關，而與有機質和代換量呈負相關，說明土壤理化指標與土壤中金屬全量無直接影響。從金屬有效態角度考慮，土壤鉛、鎘、砷的有效態之間相關系數在0.69～0.76之間，只是比對應的全量之間的相關系數略低，仍然呈顯著正相關，進一步說明其來源一直導致土壤污染類似；該研究中土壤金屬有效態與pH值也為正向關系，與理論相左，值得進一步深入研究；土壤有機質與金屬有效態呈負相關，與有機質能吸附離子有關。

表3 土壤鉛、鎘、砷元素對應全量和有效態間相關性分析

3 結語

農田土壤中鎘、砷含量已經超過了限值，有機質含量不高，陽離子交換量差異很大。土壤鉛鎘砷的有效態與全量呈極顯著正相關，而與有機質含量、陽離子交換量呈負相關；土壤鉛鎘的有效態含量占總量的比例超過20%，而砷的有效態含量占總量的比例可以忽略。

[1]陳玉娟,溫琰茂,柴世偉.珠江三角洲農業土壤重金屬含量特征研究[J].環境科學研究,2005,18(3):75-77．

[2]丁琮,陳志良,李核,等.長株潭地區農業土壤重金屬全量與有效態含量的相關分析[J].生態環境學報,2012,21(12)：2002-2006．

[3]劉小娟.太原污灌區土壤有效態及作物中金屬含量分析[D].太原:山西大學,2010.