莆田市東圳水庫飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

莆田市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站　金媛娟

莆田市東圳水庫飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤重金屬現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

莆田市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站金媛娟

為了解莆田市主要集中式飲用水源地周邊土壤重金屬污染狀況，2014年在東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)采集了5個(gè)土壤樣品，對(duì)土壤中pH、鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鋅、鎳含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其環(huán)境狀況進(jìn)行相關(guān)分析、評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，莆田市東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤pH值范圍在4.82～6.28之間，全部偏酸性。土壤pH低的原因與大氣沉降、土壤本底值為酸性和土壤風(fēng)化淋溶強(qiáng)烈有關(guān)。鎘、汞、砷、鉻、鋅、鎳均達(dá)到GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中表1的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，鉛超標(biāo)，但未超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。鉛超標(biāo)可能是由于庫周土壤中鉛的背景值較高。2014年東圳水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)均未檢出鉛，說明庫水體未受到污染，因此作為飲用水水源是安全的。根據(jù)單項(xiàng)污染指數(shù)比較，土壤重金屬污染程度由重到輕排序?yàn)椋篜b＞Zn＞Hg＞As＞Cd＞Ni＞Cr。

東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量

重金屬作為一種持久性的有毒物，能在一定的條件下從土壤中遷移到植物和水生態(tài)系統(tǒng)中，并且通過飲用水和食物鏈的傳遞和富集作用影響到人類健康。因此，加強(qiáng)對(duì)土壤中重金屬的研究，特別是飲用水源地周邊土壤中重金屬的分析和評(píng)價(jià)十分必要。本文通過對(duì)東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤調(diào)查，并依據(jù)2014年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。

1　調(diào)查方法

1.1調(diào)查點(diǎn)位基本情況

東圳水庫位于木蘭溪支流的延壽溪中游地帶的莆田市城廂區(qū)常太鎮(zhèn)，庫區(qū)周圍群山環(huán)繞，庫區(qū)為中、南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫17～20℃，多年平均降雨量1710～1970mm，屬于溫?zé)嶝S水區(qū)。庫區(qū)地帶性土壤以紅壤為主，土層淺薄，質(zhì)地為粘壤至壤粘土，酸性，淋溶強(qiáng)。其植被為亞熱帶常綠闊葉林，資源豐富，主要有馬尾松、濕地松、枇杷、龍眼、柿子等經(jīng)濟(jì)作物。水庫飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分為一級(jí)保護(hù)區(qū)和二級(jí)保護(hù)區(qū)，一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍為水庫環(huán)庫公路范圍內(nèi)的水域和陸域（不含公路），二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍為水庫的整個(gè)匯水流域（一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍除外）。

本次調(diào)查選擇莆田市具有代表性的東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)區(qū)域，調(diào)查對(duì)象為旱地。采樣點(diǎn)設(shè)5個(gè)點(diǎn)位，具體見圖1。

1.2監(jiān)測(cè)方法

按《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，監(jiān)測(cè)內(nèi)容為土壤pH、鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鋅、鎳。

1.2.1樣品的采集和制備

在選定的采樣點(diǎn)，采集0～20cm處2kg表層土樣。采樣前GPS定位，拍攝照片。采到的土樣經(jīng)過20目和100目尼龍網(wǎng)篩，分裝在磨口棕色玻璃瓶和聚乙烯塑料瓶中供分析測(cè)試用。

1.2.2樣品的測(cè)定

采用玻璃電極法（水土比為2.5：1）測(cè)定土壤pH，鉻、銅、鋅、鎳、鉛、鎘采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定，汞采用冷原子吸收分光光度法測(cè)定，砷采用原子熒光法測(cè)定［1］。

1.3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

飲用水源地周邊土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中表1的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［2］。

表1　土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值和福建省土壤環(huán)境背景值　（單位：mg/kg，pH除外）

1.4評(píng)價(jià)指數(shù)［4］

本次采用單項(xiàng)污染指數(shù)法評(píng)價(jià)，公式如下：

式中：Pi——單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci——調(diào)查土壤中污染物的實(shí)測(cè)濃度；Sip——污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值或參考值。

根據(jù)Pi的大小，將土壤污染程度劃分為五級(jí)（詳見表2）。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤重金屬含量分析結(jié)果

表2　單因子評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)分級(jí)

對(duì)研究區(qū)5個(gè)表層土壤樣品重金屬含量測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，土壤中各指標(biāo)監(jiān)測(cè)值范圍、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、超標(biāo)點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3　2014年莆田市東圳水庫飲用水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤中重金屬含量監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)（單位：mg/kg　pH除外）

表4　2014年莆田市東圳水庫飲用水水源地水質(zhì)中重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果［5］（單位：mg/L　pH除外）

2.2各重金屬元素含量與差異分析

從表3可以看出，東圳水庫飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)中土壤全部偏酸性，pH值最小為4.82，最大為6.28。土壤pH低的原因與大氣降水、土壤本底值為酸性和土壤風(fēng)化淋溶強(qiáng)烈有關(guān)。莆田市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站自動(dòng)室在東圳水庫和本站樓頂設(shè)2個(gè)酸雨采樣點(diǎn)，依據(jù)《2014年度莆田市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書》，莆田市2014年大氣降水pH均值為4.86，酸雨頻率為63.2%，最低pH值為4.07，與2013年相比，降水酸雨污染程度基本保持穩(wěn)定［6］。酸性成分的巖石發(fā)育的土壤呈酸性。濕潤多雨的山區(qū)，巖石風(fēng)化產(chǎn)生的一、二價(jià)陽離子組成鹽類大量被淋失，剩下的三價(jià)鐵鋁等化合物尤其是鋁的氧化物及其鹽類在水中水解產(chǎn)生氫離子，致使土壤變酸。各重金屬的濃度大小順序依次為：Zn＞Pb＞Cr＞Cu＞Ni＞As＞Hg＞Cd。從鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鋅、鎳八項(xiàng)重金屬元素濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差來看，離散程度均不高，各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)因子濃度差異不大。土壤中鉛數(shù)據(jù)超出了GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中表1的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，但未超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。鉛超標(biāo)可能是由于庫周土壤中鉛的背景值較高。從表4可以看出，東圳水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果鉛均未檢出，說明庫水體未受到污染，因此作為飲用水水源是安全的。鎘、汞、砷、鉻、鋅、鎳各樣本中均未超出GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中表1的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，因本次調(diào)查的對(duì)象為旱地，銅沒有對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，故不對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

對(duì)照福建省紅壤環(huán)境背景值，各測(cè)點(diǎn)的鉛濃度均高于背景值，鎘、砷濃度部分高于背景值，富集程度略突出，其余項(xiàng)目均低于背景值。這與母巖母質(zhì)發(fā)育的土壤元素有關(guān)。土壤環(huán)境背景值揭示了當(dāng)前土壤是否有污染物進(jìn)入臨界點(diǎn)，對(duì)超過土壤背景值的土壤可以予以警示并及早給予關(guān)注，從而控制污染源。

2.3莆田市主要飲用水源地周邊土壤污染質(zhì)量評(píng)價(jià)

從表5可以看出，以GB15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的單項(xiàng)污染指數(shù)平均值中，鉛超過1.0，含量Ⅱ等級(jí)，屬于輕微污染。鎘、汞、砷、鉻、銅、鋅、鎳均未超過1.0，未受到污染。單因子污染指數(shù)由大到小的順序是：Pb＞Zn＞Hg＞As＞Cd＞Cu＞Ni＞Cr。

表5　東圳水庫周邊土壤重金屬單因子污染指數(shù)

3　結(jié)論

（1）對(duì)莆田市東圳水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)土壤監(jiān)測(cè)分析結(jié)果表明，水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)周邊土壤pH值范圍在4.82～6.28之間，全部偏酸性。土壤pH低的原因與大氣降水、土壤本底值為酸性和土壤風(fēng)化淋溶強(qiáng)烈有關(guān)。鎘、汞、砷、鉻、鋅、鎳均達(dá)到GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中表1的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，鉛超標(biāo)，但未超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。鉛超標(biāo)可能是由于庫周土壤中鉛的背景值較高。但東圳水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果鉛均未檢出，說明庫水體未受到污染，因此作為飲用水水源是安全的。

（2）對(duì)照福建省紅壤環(huán)境背景值，各測(cè)點(diǎn)的鉛濃度均高于背景值，鎘、砷濃度部分高于背景值，其余項(xiàng)目均低于背景值。這與母巖母質(zhì)發(fā)育的元素較高有關(guān)。

（3）根據(jù)單項(xiàng)污染指數(shù)比較，土壤重金屬污染程度由重到輕排序?yàn)椋篜b＞Zn＞Hg＞As＞Cd＞Cu＞Ni＞Cr。

（4）在東圳水庫飲用水源保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)施發(fā)展生態(tài)公益林，努力恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)。在一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)加快居民點(diǎn)搬遷工程，建設(shè)庫濱帶，完善水生生態(tài)系統(tǒng)，凈化水質(zhì)。

（5）建立莆田市主要飲用水源地周邊土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，定期開展主要飲用水源地周邊土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)，建立系統(tǒng)的檔案資料，逐步建立起監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系［6］，從而切實(shí)提高莆田市主要飲用水源地周邊土壤環(huán)境管理提供技術(shù)支撐的能力。

［1］魏復(fù)盛，寇洪茹，洪水皆.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［2］夏家淇，蔡道基，夏增祿，等.土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，GB15618—95［S］.北京：國家環(huán)境保護(hù)局，1995.

［3］劉用清.福建省紅壤元素背景值研究［J］.福建農(nóng)業(yè)科技，2007（6）：59-61.

［4］邵學(xué)新，吳明，蔣科毅.西溪濕地土壤重金屬分布特征及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.濕地科學(xué)，2007，5（3）：253-259.

［5］莆田市環(huán)境保護(hù)局.莆田市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書.2014.

［6］陳斌，王業(yè)耀，何立環(huán)，等.農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)展［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2013.