昆明城郊公路旁側四季豆及根系土壤重金屬污染研究

鄒鯉嶺，李昌盛，劉 迪

(1.云南國土資源職業學院，云南 昆明 650217；2.曲靖師范學院，云南 曲靖 655011)

【研究意義】隨著中國工業化和城市化的快速發展，汽車流量急劇增加，大量汽車尾氣排放所造成的重金屬污染被認為是城市土壤污染的重要來源。汽車尾氣含有大量的重金屬污染物，通過排放會進入到公路旁側土壤，長期存在并積累，污染土壤后經降雨淋濾作用，還會污染到地下水，并由土壤遷移到農作物中[1]，重金屬在農作物中富集后，通過食物鏈還會進入人體內富集，危害健康。【前人研究進展】 國內外大量研究表明，公路旁土壤重金屬污染的主要來源是交通工具，汽車的燃油、輪胎、發動機、剎車等都會給沿路土壤帶來Pb、Cd、Cr等重金屬污染[2]。【本研究切入點】采集昆明公路X013松馬段旁側農耕地土壤及四季豆，檢測重金屬Pb、Cu和As，采用SPSS軟件進行數據處理，對土壤及四季豆中重金屬污染狀況采用內梅羅綜合污染指數法進行評價。【擬解決的關鍵問題】對公路兩旁土壤及四季豆中重金屬分布規律和遷移轉化規律進行研究。以期得到公路旁側種植農作物的安全范圍，盡量降低重金屬元素進入生物鏈循環的風險，更好的指導農業生產，保障大民眾的食物和身體安全健康[3]。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

采樣地點位于昆明公路X013松馬段兩側的農田，除汽車外無其他明顯污染源，離公路的垂直方向5、20、50 m處分別設置3條和公路平行的線[4]，在平行線上再設置10 m寬的3 條等間距垂線，兩條線的交叉點作為樣品的采集點，采集四季豆及根系表層土壤(0～20 cm)樣品[5]，各采集27個樣品。

1.1.1 農作物樣品的采集 對四季豆樣品采集，每個采樣點采集25根四季豆，并混成1個樣，共采集四季豆27個樣。采后立即裝入聚乙烯塑料袋中，并編號。

1.1.2 土壤樣品的采集 采集四季豆樣品的根系土壤，共采集土壤樣品27個。使用木質工具，取0～20 cm的表層土壤，每個采樣點取5個樣，樣品充分混勻后用四分法直至土樣大約1 kg[5-6]，除去異物后裝袋。

1.2 樣品檢測

四季豆及土壤樣品送云南省地質礦產勘查開發局中心實驗室檢測。

1.3 評價方法和標準

1.3.1 土壤重金屬污染評價標準 土壤 pH變化范圍為 5.5～6.5，故土壤重金屬污染狀況的評價標準采用GB 15618-2018《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(5.5

評價土壤重金屬的污染情況采用內梅羅綜合污染指數法，計算公式為式(1)[8]：

(1)

式中:(Ci/Di)max為土壤污染指數最大值；(Ci/Di)ave為土壤污染指數的平均值。

土壤的環境質量分級標準見表1[9]。

表1 土壤的環境質量分級標準

1.3.2 四季豆重金屬污染評價標準 采用國標《食品安全國家標準食品中污染物限量(GB2762-2017)》對四季豆Pb、As污染進行評價[10]。Cu污染采用《食品中銅限量衛生標準(GB 15199-94)》進行評價[11]。對四季豆重金屬的污染情況評價采用內梅羅綜合污染指數法。用SPSS 22.0進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬污染現狀及分析

由表2可知，距公路5 m處，土壤樣品Pb超標率為100 %，污染指數P為1.63，說明該處土壤受到Pb輕度污染，距公路20和50 m處土壤樣品超標率為0,20 m處土壤Pb污染指數P為0.88，屬警戒線，50 m處土壤污染指數P為0.485，說明該處土壤沒有受到Pb污染。3處的污染指數大小為5 m>20 m>50 m，即離公路越近土壤Pb的含量越高。分析土壤中的Pb含量主要是來源于汽車尾氣，離公路越近的土壤Pb含量越高。檢測距公路5、20和50 m處的土壤As。土壤中As的污染指數P分別為0.127， 0.0097和0.088，3處采樣點的P值都小于0.7，說明土壤中As的含量沒有超標，土壤沒有受到As污染。檢測距公路5、20和50 m處土壤Cu的含量均超標，超標率為100 %，5、20、50 m處土壤Cu污染指數P分別為6.156， 5.06和4.87，說明土壤受到Cu嚴重污染，三處的污染指數大小為5 m>20 m>50 m，可以看出，離公路越近土壤Cu的含量越高。Cu主要來自剎車里襯的機械磨損[2]，取樣之地在某水廠附近，有大量的貨車在路邊停車裝運，因此影響較大。

表2 不同距離土壤重金屬特征參數統計

2.2 四季豆重金屬污染現狀及分析

由表3可知，在距公路5 m處采集的四季豆樣品重金屬P超標率為100 %，污染指數P為1.8,屬輕度污染。在20 m處的四季豆超標率為66.7 %，污染指數P為1.03，屬輕度污染。在50 m處，采摘的四季豆超標率為0，污染指數P為0.147，說明該處四季豆沒有受到重金屬Pb污染。3處的污染指數大小為5 m>20 m>50 m，顯示，離公路越近四季豆Pb的含量越高。四季豆中Pb含量可能來源于土壤或汽車尾氣在空氣中的干濕沉降。在距公路5、20和50 m處采集的四季豆樣品中As均沒有超標，超標率都為0。污染指數分別為0.0126、 0.0106和0.0106，3處采樣點的P值都小于0.7，說明土壤中As的含量沒有超標，土壤沒有受到As污染。在距公路5、20和50 m處四季豆樣品中Cu均沒有超標，超標率都為0。污染指數P分別為0.095、 0.1445和0.126，3處采樣點的P值都小于0.7，土壤中Cu的含量沒有超標，沒有受到Cu污染。3處Cu的P值為20 m>50 m>5 m，分析四季豆中的Cu可能與灌溉、化肥等因素有關。

表3 四季豆(鮮樣)重金屬含量及超標率

續表3 Continued table 3

2.3 公路距離對四季豆及土壤中重金屬含量的影響及相關因素分析

由圖1可知，隨著離公路距離的增加，土壤、四季豆中Pb含量逐漸減少，變化趨勢一致，說明四季豆Pb含量主要來源于土壤。由圖2可知，隨著離公路距離的增加,土壤中As含量逐漸減少，四季豆中As含量很少，距公路遠近對四季豆中As含量影響不大，表明四季豆中少量的As不是來源于土壤。由圖3可知，隨著離公路距離的增加，土壤中Cu含量逐漸減少，四季豆中Cu的含量最大值出現在離公路20 m處，5 m處四季豆Cu含量最低，可以說明土壤中Cu含量不會遷移到四季豆可食用部分。四季豆中Cu和土壤Cu不是同一個來源。

圖1 農田土壤與四季豆中Pb含量與公路距離關系Fig.1 The relationship between the distance from road and Pb content in soil and kidney bean

圖2 農田土壤與四季豆中As含量與公路距離關系Fig.2 The relationship between the distance from road and As content in soil and kidney bean

圖3 農田土壤與四季豆中Cu含量與公路距離關系Fig.3 The relationship between the distance from road and Cu content in soil and kidney bean

3 討 論

在調查區域，距離公路5 m處，土壤和四季豆Pb超標率均為100 %，都受到Pb污染，距公路20 m處，土壤污染等級為警戒線，四季豆屬輕度污染，距公路50 m處，土壤和四季豆均未受到Pb污染。根據污染指數顯示越靠近公路土壤Pb含量越高，賀婧[12]研究也有相同結果。隨著離公路距離的增加，土壤、四季豆中Pb含量逐漸減少，變化趨勢一致。說明四季豆中的Pb主要來源為汽車尾氣排放。建議在距公路50 m外種植四季豆。

土壤和四季豆均未受到As的污染，土壤中As含量呈現隨遠離公路而趨減，四季豆中As的含量很低，不受公路遠近的影響。大部分研究公路旁土壤、農作物重金屬污染都沒有測定As元素，本研究測定As，主要是由于該研究區域靠近陽宗海，陽宗海在2008年遭受嚴重的As污染[13],為研究陽宗海周邊土壤、農作物重金屬污染提供基礎數據。

在調查區域，土壤受Cu污染嚴重，并隨遠離公路而減輕，分析原因，Cu主要來自剎車里襯的機械磨損[2]，調查區域在某水廠附近，有大量的貨車在路邊停車裝運，因此影響較大。雖然土壤Cu污染嚴重，但四季豆均未受到Cu污染，說明土壤Cu沒有遷移轉化到四季豆可食用部分。四季豆中Cu的最高含量出現在距公路20 m處，距公路5 m處四季豆Cu含量最低，可以說明土壤Cu和四季豆Cu不是同一來源，四季豆Cu可能和降塵、施肥等有關。

4 結 論

隨著公路距離的增加，土壤、四季豆中Pb含量逐漸減少。說明四季豆中的Pb主要來源于汽車尾氣排放。建議在離公路50 m外種植四季豆。四季豆中As的含量非常低，不受公路遠近的影響。土壤Cu污染嚴重，但四季豆均未受到Cu污染，可以說明土壤Cu沒有遷移轉化到四季豆可食用部分。