鍍鋅廠周邊農(nóng)用地土壤、水稻中重金屬污染分析

潘明紅

(重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 401147)

1 引言

通過(guò)選擇重慶地區(qū)某鍍鋅廠周?chē)r(nóng)田作為主要調(diào)查對(duì)象，規(guī)范采集農(nóng)田中的土壤以及水稻作物作為試驗(yàn)樣品，對(duì)其中的重金屬濃度、分布情況及存在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行相應(yīng)探究，有助于人們正確掌握鍍鋅廠周?chē)寥琅c作物污染情況，對(duì)及時(shí)解決重金屬污染問(wèn)題，做好相應(yīng)防治工作具有積極的指導(dǎo)幫助作用。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與處理

根據(jù)周邊農(nóng)田與鍍鋅廠之間的實(shí)際距離，按照由遠(yuǎn)及近，間距從小到大的原則，依次排列采樣區(qū)域，將與鍍鋅廠距離最近的區(qū)域劃分為A區(qū)，其次為與鍍鋅廠距離稍遠(yuǎn)的B區(qū)與C區(qū)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田土壤樣品以及水稻作物樣品進(jìn)行同步采集。同時(shí)在與鍍鋅廠距離最遠(yuǎn)，基本不受鍍鋅廠影響的D區(qū)作為背景區(qū)域，進(jìn)行土壤采集。在本次試驗(yàn)中，土壤樣品以計(jì)劃樣點(diǎn)為中心，采用雙對(duì)角線5點(diǎn)混合采樣法，將表層所覆蓋的枯枝落葉和碎石去除后，采集0～20 cm深度的土壤樣品，水稻樣品也采用雙對(duì)角線5點(diǎn)混合采樣法采集成熟后的籽粒。本次采集的土樣數(shù)量共計(jì)36個(gè)，同步采集得到的水稻樣品共計(jì)22個(gè)。對(duì)于所有土壤樣品，除去土壤中混雜的磚瓦石塊、動(dòng)植物殘?bào)w等雜質(zhì)，并經(jīng)過(guò)風(fēng)干、粗磨、細(xì)磨等一系列預(yù)處理后制備成測(cè)試所需的粒徑。對(duì)于所有采集得到的水稻樣品，則需要使用離子水進(jìn)行反復(fù)洗凈并自然風(fēng)干后，對(duì)獲得的谷殼、糙米和精米進(jìn)行烘干、磨碎處理。

2.2 數(shù)據(jù)分析處理法

本實(shí)驗(yàn)選擇使用DTPA提取法精準(zhǔn)提取出土壤樣品中的重金屬提取態(tài)，按照4∶1的比例使用氯化氫和硝酸對(duì)土壤重金屬全量進(jìn)行消煮處理。在消煮糙米、精米樣品中的重金屬全量時(shí)，則采用3∶2的比例使用硝酸與高氯酸，樣品在檢測(cè)限范圍以上和以下時(shí)，所采用的測(cè)定方法分別為原子吸收火焰法與石墨爐原子吸收法[1]。并利用專業(yè)的SPSS與Excel等軟件對(duì)測(cè)得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 土壤中重金屬污染情況分析

結(jié)合所獲得的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知在調(diào)查區(qū)當(dāng)中無(wú)論是提取出的土壤樣品中的重金屬提取態(tài)，還是土壤重金屬全量，其變異系數(shù)均超過(guò)0.05，其中距離鍍鋅廠最近的A區(qū)，測(cè)得的土壤樣品中的銅、鋅以及鎘全量濃度和對(duì)應(yīng)的重慶市土壤背景值相比，平均超出5倍左右，代表該區(qū)域土壤重金屬明顯受到鍍鋅廠生產(chǎn)活動(dòng)的影響，極有可能是由于鍍鋅廠出現(xiàn)違規(guī)排污而導(dǎo)致其土壤重金屬超標(biāo)。當(dāng)土壤pH值超過(guò)7.5時(shí)，結(jié)果顯示在污染區(qū)采集的土壤樣品中，有10個(gè)樣品出現(xiàn)銅超標(biāo)，分別有12個(gè)與15個(gè)土壤樣品出現(xiàn)鋅超標(biāo)與鎘超標(biāo)。為了能夠更好地了解土壤所受到的環(huán)境污染的影響程度，在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中工作人員還重點(diǎn)對(duì)重金屬生物有效性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。即根據(jù)全量中重金屬有效態(tài)的占比，確定環(huán)境污染對(duì)土壤的影響程度，在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，鎘生物有效性系數(shù)相對(duì)銅和鋅的生物有效性系數(shù)較高些，其均值可以達(dá)到23%左右。其中鋅的有效性最低，約為6.7%。鎘的植物有效性高于其他兩種重金屬，容易被植物吸收，與土壤中有外源鎘進(jìn)入其中并呈交換態(tài)形式有著一定關(guān)聯(lián)。

3.2 土壤中重金屬水平分布統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著檢測(cè)區(qū)域與鍍鋅廠的間距逐漸增大，從土壤樣品中提取的重金屬DTPA提取態(tài)濃度以及各類(lèi)重金屬全量均呈現(xiàn)出明顯降低的變化趨勢(shì)。在與鍍鋅廠排污口相距不超過(guò)150 m范圍內(nèi)的土壤樣品中，全銅量在100 mg/kg以上，略超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。與排污口相距不超過(guò)250 m區(qū)域的土壤樣品中，全鋅值超過(guò)300 mg/kg，而該區(qū)域土壤樣品中的全鎘則在0.6 mg/kg以上，均比國(guó)家規(guī)定限值要略高。除了本身受到當(dāng)?shù)赝寥梨k背景值相對(duì)較高這一因素的影響之外，極有可能與鍍鋅廠違規(guī)排污有關(guān)。

3.3 大米重金屬濃度與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定要求，水稻糙米當(dāng)中的銅含量應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在10 mg/kg以內(nèi)，其鋅含量應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在50 mg/kg以內(nèi)[2]。經(jīng)檢測(cè)，鍍鋅廠周?chē)咀魑镏秀~含量在2.5～6.55 mg/kg之間，而水稻作物中鋅含量則在24.1～40.2 mg/kg之間，均未超過(guò)規(guī)定限值。但在檢測(cè)中工作人員發(fā)現(xiàn)有10個(gè)樣品中出現(xiàn)水稻作物中金屬鎘含量超標(biāo)的情況，檢測(cè)可知樣品中糙米的鎘含量在0.06～1.73 mg/kg之間，但根據(jù)規(guī)定要求，水稻作物中鎘含量應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2 mg/kg以內(nèi)。參考相關(guān)研究資料可知，水稻作物中金屬銅的允許濃度最大值為5.1 mg/kg，鋅與鎘的允許濃度最大值各為38.0 mg/kg與0.13 mg/kg。但在調(diào)查區(qū)中，水稻作物樣品中存在金屬銅濃度超限和金屬鋅濃度超限問(wèn)題的樣品數(shù)量較少，在發(fā)現(xiàn)存在金屬鎘濃度超限問(wèn)題的水稻作物樣品中其全部為糙米樣品，供本地居民食用的精米樣品中則并不存在金屬鎘濃度超過(guò)國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象。

3.4 土壤-水稻重金屬濃度相關(guān)性分析

土壤當(dāng)中重金屬的濃度、重金屬有效性對(duì)農(nóng)田土壤-水稻系統(tǒng)有著一定的影響著作用，一定程度會(huì)影響籽粒重金屬積累情況。通過(guò)結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知水稻作物中鋅和土壤中提取的鋅提取態(tài)之間具有線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.35，但和土壤全鋅之間則未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。由此可知，水稻作物當(dāng)中金屬鋅濃度會(huì)在一定程度上受到土壤中鋅有效態(tài)含量的影響。整體來(lái)看，本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中試驗(yàn)區(qū)域土壤中鎘污染對(duì)水稻中重金屬鎘的濃度相關(guān)性不明顯[3]。在檢測(cè)過(guò)程中工作人員發(fā)現(xiàn)，部分檢測(cè)區(qū)的土壤樣品雖然顯示存在金屬鎘超標(biāo)的情況，但在對(duì)該區(qū)域采集的水稻樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，則并未發(fā)現(xiàn)其存在金屬鎘超標(biāo)的情況，而在與鍍鋅廠距離較遠(yuǎn)的區(qū)域，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)雖然該區(qū)域的土壤樣品中沒(méi)有出現(xiàn)金屬鎘超標(biāo)問(wèn)題，但卻在該區(qū)域的水稻作物樣品中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在金屬鎘超標(biāo)情況。且水稻超標(biāo)的重金屬主要在糙米里。另外，工作人員也發(fā)現(xiàn)土壤當(dāng)中提取得到的銅的提取態(tài)和全銅值與水稻作物中的含銅量與銅濃度值之間并不存在明顯的相關(guān)性。由此可知，土壤中重金屬鎘、鋅、銅超標(biāo)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品水稻中相應(yīng)重金屬含量有一定影響，但水稻中重金屬含量還受到其他多種因素的影響。

3.5 土壤酸堿值-大米重金屬濃度相關(guān)性

在此次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中并未發(fā)現(xiàn)土壤酸堿值與水稻作物當(dāng)中的銅、鋅與鎘含量之間有著明顯的相關(guān)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，土壤酸堿值與水稻作物中銅含量的相關(guān)系數(shù)為-0.036，與鋅、鎘含量的相關(guān)系數(shù)各為-0.353以及-0.195。調(diào)查區(qū)農(nóng)田酸堿值存在較大差異，主要是受到每一塊農(nóng)田當(dāng)中，農(nóng)戶所使用的石灰石用量的影響，與鍍鋅廠違規(guī)排污之間并不存在明顯的直接關(guān)系，這也使得水稻作物中重金屬含量與鍍鋅廠周?chē)r(nóng)田酸堿值之間無(wú)明顯相關(guān)性。

4 結(jié)語(yǔ)

因鍍鋅廠存在違規(guī)排污的行為，使得周?chē)r(nóng)田土壤中分布一定的金屬銅、鋅與鎘。與鍍鋅廠距離越近的區(qū)域，土壤中的重金屬全量以及重金屬DTPA提取態(tài)將越高。雖然在此次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)鍍鋅廠周?chē)r(nóng)田土壤重金屬鎘超標(biāo)，但與水稻重金屬鎘超標(biāo)之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性，即部分土壤超標(biāo)但水稻不超標(biāo)，部分土壤不超標(biāo)水稻中卻出現(xiàn)金屬鎘超標(biāo)，而且水稻超標(biāo)的重金屬主要在糙米里，供人食用的精米中不存在金屬鎘超標(biāo)問(wèn)題，因此水稻中重金屬含量除受到土壤中重金屬含量影響外，還受到其他多種因素的影響。鍍鋅廠仍然需要盡快解決其違規(guī)排污問(wèn)題，對(duì)排放污水進(jìn)一步進(jìn)行凈化處理，以有效保護(hù)周?chē)鷳B(tài)與自然環(huán)境，從根本上避免土壤與水稻作物出現(xiàn)重金屬污染問(wèn)題。