柘城縣出口三櫻椒生產(chǎn)基地土壤重金屬質(zhì)量分數(shù)監(jiān)測及污染評價

王丹 沈東青 馬亞寧 劉寧

柘城縣是中國三櫻椒之鄉(xiāng)，種植三櫻椒歷史悠久，三櫻椒以椒形正、辣味濃、著色好、品質(zhì)優(yōu)、面積大、產(chǎn)量高而聞名國內(nèi)外。柘城縣出口三櫻椒栽培技術日趨成熟，現(xiàn)已形成了區(qū)域化種植、規(guī)模化管理，年產(chǎn)量提高到10萬t，年種植面積近2.67萬hm2，并有占地20多hm2的柘城縣辣椒市場，已成為全國三櫻椒交易的重要集散地。目前，全縣已建成以生產(chǎn)辣椒油、辣椒醬、辣椒粉、辣椒段等產(chǎn)品為主的三櫻椒產(chǎn)品專業(yè)加工企業(yè)，并逐步實現(xiàn)了三櫻椒加工業(yè)由傳統(tǒng)的加工工藝向先進技術轉(zhuǎn)變，由初級加工向精深加工轉(zhuǎn)變。柘城縣三櫻椒系列產(chǎn)品遠銷美國、加拿大、日本、韓國等10多個國家和地區(qū)。本研究依據(jù)三櫻椒出口對產(chǎn)地土壤環(huán)境的要求，在柘城縣選擇3處優(yōu)質(zhì)三櫻椒生產(chǎn)基地，對其土壤環(huán)境質(zhì)量進行檢測，研究其污染狀況及變化規(guī)律，找出影響出口的障礙因素或風險因子，探討出口三櫻椒土壤質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測和綜合評價模式，并進行污染風險預警。

一、材料與方法

（一）基地土壤的選擇

依據(jù)NY/T 1121.1-2006標準，根據(jù)種植基地內(nèi)三櫻椒的分布特點選擇3個采樣點，固定采樣點取土樣，采用對角線取樣法，取土深度為0～20 cm，樣品采集日期為2017年6月。多點混合后的樣品按四分法取舍，保留1 kg左右，經(jīng)自然風干，按要求磨細過篩，干燥儲存。

（二）檢測方法

pH值檢測：NY/T 1121.2-2006

土壤pH值的測定;土壤中總鉛檢測：GB/T 17141-1997 土壤質(zhì)量 石墨爐原子吸收分光光度法;總鎘檢測：GB/T 17141-1997 土壤質(zhì)量 石墨爐原子吸收分光光度法;總汞的測定：GB/T 22105.1-2008 土壤質(zhì)量 總汞、總砷和總鉛的測定，原子熒光法第1部分土壤中總汞的測定;總鉻檢測：HJ 409-2007 土壤總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法;總砷檢測：GB/T 22105.2-2008 土壤質(zhì)量 總汞、總砷和總鉛的測定，原子熒光法第2部分土壤中總砷的測定。

（三）重金屬污染指數(shù)評價方法和標準

土壤重金屬污染評價采用單項污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。

1.單項污染指數(shù)評價。單項污染指數(shù)計算公式為：

式中Ci為污染物i的實測值（mg/kg）;Si為污染物i的評價標準（mg/kg）。單因子污染指數(shù)Pi≤1，污染等級為清潔，Pi>1為污染水平，且Pi越大，污染越嚴重。單項評價指數(shù)P分級評價標準見表1。

2.綜合污染指數(shù)評價。為全面反映各重金屬元素對土壤的不同作用，突出高濃度重金屬元素對環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)，也稱綜合污染指數(shù)，其計算公式為：

式中：（ ?）max為土壤重金屬元素單項污染指數(shù)最值;（ ?）av為土壤各單項污染指數(shù)平均值。綜合污染指數(shù)分級評價標準見表2。

二、結果與分析

（一）各種植基地重金屬結果分析

在柘城縣起臺鎮(zhèn)、牛城鄉(xiāng)、陳

青集鎮(zhèn)選取3家三櫻椒種植基地，對其pH值、鉛、鎘等5種重金屬檢測分析，由表3所示，柘城縣的3家種植基地土壤偏中性，與國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準值比較發(fā)現(xiàn)，3家土壤中Cd、As、Pb的質(zhì)量分數(shù)符合土壤Ⅰ級標準，Cr、Hg質(zhì)量分數(shù)符合Ⅱ級土壤質(zhì)量要求。

（二）種植基地土壤中重金屬污染評價

從表4中單因子污染指數(shù)的結果來看，3家土壤中重金屬的單因子污染指數(shù)均<1，屬于清潔水平。3家種植基地土壤的綜合污染指數(shù)

P綜<0.7，屬于清潔水平。不過可以看出對綜合污染指數(shù)的主要貢獻因子是Cr、Hg。

三、討論

從重金屬的檢測結果來看，柘城縣3家種植基地土壤中各重金屬質(zhì)量分數(shù)基本一致，Cd、As、Pb質(zhì)量分數(shù)較低，低于國家Ⅰ級土壤環(huán)境質(zhì)量標準值;Cr、Hg質(zhì)量分數(shù)均高于國家Ⅰ級土壤環(huán)境質(zhì)量標準值，但從單因子污染指數(shù)來看尚屬于清潔水平，說明這幾種元素土壤污染風險較小，基地土壤未受到因施用化肥、農(nóng)藥造成的污染。但不容忽視的是，基地土壤中Cr、Hg質(zhì)量分數(shù)對綜合污染指數(shù)P綜影響較大。土壤中Cr、Hg污染來源十分廣泛，包括土壤母質(zhì)、農(nóng)藥施肥及塑料薄膜、工業(yè)廢氣廢水排放、生活垃圾等固體廢棄物堆積等。土壤通過物理凈化、化學凈化、生物凈化等方式，對進入土壤中的重金屬污染物有一定的自凈能力，但土壤自凈能力十分有限，必須依靠相應的修復技術。因此，對柘城縣三櫻椒種植基地土壤除了加強大氣污染的治理和肥、水、藥的施用管理外，還應定期根據(jù)土壤質(zhì)量監(jiān)測和評價，進行風險評估，根據(jù)評價結果對污染較重的區(qū)域進行生物修復和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復，以保證柘城縣優(yōu)質(zhì)三櫻椒生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。

【課題來源：河南科技廳科

研項目，項目編號17210231

0560-“基于數(shù)據(jù)精準挖掘的河南典型出口食品風險分析模型研究與應用”】