農村房前屋后種植果樹重金屬含量測定與分析

郭玉婧+袁軍

摘要：為了分析房前屋后堆放垃圾是否影響土壤和果樹果實重金屬含量，采用ASI、DTPA、HCl提取農村房屋前后土壤中重金屬，分析提取量與3種果樹重金屬元素（Pb、Cd、Cu、Zn、Mn）含量的相關性，比較房前屋后和其他地點土壤和植物的重金屬含量差異。結果表明，不同提取劑對不同類型土壤提取重金屬含量不同，房前屋后和非房前屋后土壤Pb含量差異性顯著；長沙地區房前屋后果實中Cu含量顯著高于非房前屋后，湘潭地區房前屋后果實中Cu含量顯著低于非房前屋后，長沙地區房前屋后的果實Zn含量顯著低于非房前屋后，株洲地區房前屋后果實中Mn含量顯著高于非房前屋后；長沙地區土壤和果實中Zn含量顯著相關，相關系數0.846，株洲和湘潭地區土壤和果實Cd含量顯著相關，相關系數為0.775、0.721。與相關標準對照表明，果實中重金屬元素含量均在參考標準含量范圍內，但土壤有污染情況，證明垃圾中的重金屬元素會進入土壤，對土壤中重金屬元素含量造成影響，需要采取措施對農村垃圾進行無害化處理。

關鍵詞：農村房前屋后；果樹；重金屬

中圖分類號：S759.89 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）22-4344-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.034

Abstract： In order to analyze whether the dumping of garbage in front of the house affects the heavy metal content of soil and fruit trees， using ASI， DTPA， HCl extraction of rural housing before and after the heavy metals in the soil， correlation Analysis Three Fruit and extracted amount of heavy metal elements （Pb， Cd， Cu， Zn， Mn） content， Comparison of the differences in heavy metal content between soil and plant in front of house and elsewhere. The results showed that the contents of Pb in different soils were different， and the contents of Pb in the house before and after the house were different. The content of Cu in the fruit before and after the house in Changsha was significantly higher than that in the non - housing front， and the content of Cu in the fruit of the house before and after Xiangtan was significantly lower than that in the non -， the content of Zn in the fruit of the house before and after in Changsha was significantly lower than that in the non -， the content of Mn in the fruit of the house before and after in Zhuzhou area was significantly higher than that in non -. There were significant correlations between Zn and Zn in soil and fruit， and the correlation coefficient was 0.846， and the Cd content in soil and fruit of Zhuzhou and Xiangtan were significantly correlated with the correlation coefficient of 0.775 and 0.721. Comparing with the relevant standard， the content of heavy metals in the fruit is within the reference standard content range， but the soil pollution， it is proved that the heavy metal elements in the garbage will enter the soil and affect the heavy metal content in the soil.The results of the study show that there is a need for measures to sanitize rural waste.

Key words： rural house front and rear； fruit trees； heavy metal

土壤中的金屬元素除來源于其母質外，還來源于各種廢棄物、大氣沉降等[1]。中國農民均有在村落房前屋后栽種果樹的傳統習慣，但多存在隨意栽種、人栽天管、雜亂無序等現象[2]。除此之外，農村居民也有將垃圾堆積在房前屋后或者樹下的習慣[3]。農村垃圾不進行嚴格分類處理，垃圾中含有的重金屬元素，不可避免地進入土壤環境中[4-6]。生長在重金屬污染土壤中的植物，其體內必然會發生重金屬累集[7]。植物累積化學元素的情況之一就是由于某區域環境中元素含量高，該區域全部有機體中該化學元素的含量均高[8，9]。也有學者分析過污泥[10]、施用化肥[11]與土壤及植物中重金屬元素含量顯著相關，但是研究農村垃圾處理方式與土壤和植物中重金屬含量關系的討論還鮮見報。了解農村房前屋后果樹的果實重金屬含量是否與農村處理垃圾等生活方式存在關系，探討房前屋后果樹果實的重金屬含量及來源，對果品安全生產及生活保障具有現實意義。

1 研究方法

1.1 研究材料

選取長株潭地區城鄉交界處的村落，主要選取房前屋后有垃圾堆放的村落的農戶進行調查，房前屋后的土壤掀開表層垃圾，非房前屋后掀開表層枯枝落葉等。土壤樣品用四分法采集，采樣深度20 cm，記錄坐標、土壤類型和果實類型，房前屋后和非房前屋后土壤果實均設置3個平行樣品（表1）。將采集好樣品裝入土袋帶回實驗室揀出碎石和植物殘體，攤在牛皮紙上風干后過0.02 mm篩，充分攪拌均勻，用四分法取其中兩份，裝入塑封袋保存。

植物樣為土樣對應的植株上東南西北4個方向外側中部的成熟果實共8個，用保鮮袋封裝。帶回實驗室后，用蒸餾水洗凈，分離果實的果肉、果皮和果核，放入烘箱內烘干后用粉碎機磨成粉末裝入塑封袋備用。

1.2 樣品處理

1.2.1 土壤樣品處理 分別用ASI[12]、DPTA[13]、HCl[13]3種浸提試劑對土壤樣品進行浸提，每個樣品3個重復。在250 mL塑料瓶內放入處理好的待測土樣15.00 g，用分液器加50 mL浸提劑，將塑料瓶置于恒溫振蕩機上，在25 ℃下200 r/min振蕩1 h。取出后用定量濾紙干過濾，再將濾液過濾，收集此濾液待測。

1.2.2 植物樣品處理 用濃H2SO4-H2O2消煮法在DTD-40D型恒溫消解儀中消解：取0.150 0 g干樣，加入5 mL 98%濃H2SO4，放置過夜后將消煮管置于消解儀中加熱。90 ℃加熱30 min，冷卻5 min，滴7滴H2O2，升溫至95 ℃保持30 min，冷卻5 min，加6滴H2O2，升溫至290 ℃保持50 min，取出，冷卻，加10滴H2O2，升溫至300 ℃，直至溶液澄清透明。將消化液定容到100 mL，先稀釋濃硫酸，再定容，定容后轉移到白色塑料瓶保存。每個樣品3個重復。

1.3 重金屬檢測

待測液中重金屬含量檢測均用原子吸收光譜儀參照技術標準測定。

1.4 測定及整理數據方法

所有數據均通過Excel 2003進行整理，SPSS 22.0進行分析處理得出結果。

2 結果與分析

2.1 土壤中重金屬含量分析

由表2可知，3個地區房前屋后和非房前屋后土壤Pb含量存在明顯差異；長沙地區房前屋后和非房前屋后土壤中Cu含量差異；長沙和湘潭地區房前屋后和非房前屋后土壤Mn含量差異明顯；房前屋后土壤Cd和Zn含量差異性不顯著。

2.2 果實中5種重金屬含量分析

由表3～表5可知，除長沙地區Cd含量、Zn含量、Mn含量，湘潭地區的Cu含量和Mn含量外，其余的房前屋后重金屬含量均高于非房前屋后。Paired-test檢驗結果表明，3個地區房前屋后和非房前屋后的果實Pb含量差異性不顯著；3個地區房前屋后和非房前屋后的果實Cd含量差異性不顯著；長沙地區房前屋后果實Cu含量顯著高于非房前屋后，湘潭地區非房前屋后果實Cu含量顯著高于房前屋后，株洲地區房前屋后和非房前屋后果實Cu含量差異性不顯著；長沙地區非房前屋后的果實Zn含量顯著高于房前屋后，株洲和湘潭地區Zn含量差異不顯著；長沙和湘潭地區房前屋后和非房前屋后的果實中Mn含量差異性不顯著，株洲地區房前屋后果實中Mn含量顯著高于非房前屋后。

2.3 不同浸提方法提取的土壤重金屬含量同果實重金屬含量的相關性

由表6可知，土壤中的重金屬提取有效態含量與果實中重金屬含量相關性不顯著。3個地區土壤和果實中Pb含量負相關，相關系數為-0.149、 -0.341、-0.308；株洲和湘潭地區土壤和果實中Cd含量顯著相關，相關系數為0.775、0.721；長沙和湘潭地區土壤和果實中Cu含量負相關，相關系數 -0.620、-0.170；長沙地區土壤和果實中Zn含量顯著相關，相關系數0.846，株洲和湘潭地區土壤和果實中Zn含量負相關，相關系數-0.389、-0.356；長沙和株洲地區土壤和果實中Mn含量負相關，相關系數-0.387、-0.510。

2.4 果實和土壤中重金屬含量與標準比較

土壤中重金屬含量不僅與母巖和成土母質有關系，也受局部環境質量和化學元素循環影響。標準是根據土壤養分含量豐缺指標，一般植物中的元素含量結合國內外資料和本地實際情況暫定的[13-15]。用3個地區果實重金屬含量平均值和提取土壤重金屬含量最大值的平均值與暫定標準比較。果實中重金屬元素含量均在標準含量范圍內，沒有被污染；株洲和湘潭地區土壤中提取的有效Cd含量在很高水平內，長沙地區非房前屋后和湘潭地區土壤中Mn含量處在很高范圍內（表7）。

3 結論與討論

研究結果表明，用不同浸提液浸提取的重金屬元素含量差異性不顯著，賀建群等[13]、李發生等[16]、甘國娟等[17]等研究結果顯示因土壤性質、酸堿性等不同，不同方法提取結果有差異。部分地區房前屋后和非房前屋后果實中重金屬含量有差異，這是因為距離公路較近或受到空氣中污染物沉降的因素引起的[18，19]。土壤中和果實中重金屬含量相關性不顯著，這是因為在植物不同的器官內元素含量不同，不同植物對不同元素的吸收富集能力不一致[20]，提取的有效態金屬含量與植物富集情況不一致[21]。果實中重金屬元素含量均在標準含量范圍內，沒有被污染，但土壤有污染情況，證明垃圾中的重金屬元素會進入土壤，對土壤中重金屬元素含量造成影響。在農村房前屋后堆放垃圾會對土壤中重金屬元素含量造成影響，造成土壤污染，本研究對提高農民的污染防范意識，提高果實品質，降低污染，建設美好農村提供了一定事實依據。

參考文獻：

[1] 王 美，李書田.肥料重金屬含量狀況及施肥對土壤和作物重金屬富集的影響[J].植物營養與肥料學報，2014，20（2）：466-480.

[2] 鄭賽紅.利用農村房前屋后科學栽種果樹的探討[J].現代園藝，2012（21）：81.

[3] 陳 波.臨朐縣農村垃圾處理問題研究[D].山東泰安：山東農業大學，2014.

[4] 劉維濤，張 雪，梁麗琛，等.電子垃圾拆解區土壤污染與生物修復技術[J].環境科學與技術，2016（8）：64-76.

[5] 于芳芳，王瑾豐，于 敏.電子垃圾污染土壤種植生菜的毒理研究[J].環保科技，2016，22（3）：16-18，22.

[6] 于 敏.電子垃圾污染場地土壤中重金屬的淋洗去除研究[D].廣州：華南理工大學，2014.

[7] 廖自基.微量元素的環境化學及生物效應[M].北京：中國環境科學出版社，1992.

[8] 張祖錫，白 瑛.改良城市污水農灌的作物與土壤效應[J].農業環境保護，1988，7（2）：23-24.

[9] 孔令超.植物對金屬元素的吸收積累及忍耐、變異[J].環境科學，1983，4（1）：65-68.

[10] 劉善江，康少杰，孫 昊，等.污泥施用對油菜生長和土壤重金屬積累的影響[J].中國農學通報，2011，27（27）：135-140.

[11] 閆 湘，王 旭，李秀英，等.水溶肥料重金屬含量與安全評價[J].土壤通報，2015，46（5）：1264-1271.

[12] 賀冬仙，白由路，魯紹坤，等.新鮮土樣和改進ASI浸提劑對土壤有效養分測試的影響[J].植物營養與肥料學報，2011，17（2）：486-493

[13] 賀建群，許嘉琳，楊居榮，等.土壤中有效態Cd、Cu、Zn、Pb提取劑的選擇[J].農業環境保護，1994，13（6）：246-251.

[14] 陸景陵.植物營養學[M].第2版.北京：中國農業大學出版社，2003.

[15] 戚道光，鮑士旦，李德成.江蘇省建湖縣幾種主要土壤中有效Zn、Mn、Cu和Fe的含量與分布[J].南京農業大學學報，1989， 12（1）：73-76.

[16] 李發生，韓 梅，熊代群，等.不同浸提劑對幾種典型土壤中重金屬有效態的浸提效率研究[J].農業環境科學學報，2003， 22（6）：704-706.

[17] 甘國娟，劉 妍，朱曉龍，等.3種提取劑對不同類型土壤重金屬的提取效果[J].中國農學通報，2013，29（2）：148-153.

[18] 孫 龍，韓麗君，何東坡，等.綏滿公路兩側森林區土壤-植被重金屬的分布特征及污染評價[J].林業科學，2009，45（9）：72-78.

[19] 莊樹宏，王克明.城市大氣重金屬（Pb，Cd，Cu，Zn）污染及其在植物中的富積[J].煙臺大學學報（自然科學與工程版），2000，13（1）：31-37.

[20] 譚曉風，蔡海麗，袁德義，等.重金屬在油茶林地及樹體中的富集特性研究[J].中南林業科技大學學報，2011，31（3）：8-11.

[21] 葉喜文，劉俊葵，張明發，等.利用不同浸提劑測定土壤中有效態Cu、Zn、Fe、Mn結果的討論[J].黑龍江八一農墾大學學報，1993，7（2）：25-27.