鐵嶺農(nóng)用地土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

王星蒙，丁振軍

(遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

1 引言

鐵嶺市是遼寧省糧食主產(chǎn)區(qū)和重要商品糧生產(chǎn)基地，擁有3個(gè)國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)。土壤是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的載體，土壤環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。本文以鐵嶺市農(nóng)用地土壤作為研究對(duì)象，采用潛在生態(tài)分析評(píng)價(jià)法，評(píng)價(jià)鐵嶺農(nóng)用地土壤的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)情況，為后續(xù)開(kāi)展相應(yīng)研究提供一定數(shù)據(jù)支撐。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

鐵嶺市位于遼寧省北部，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季溫?zé)岫嘤辏心杲邓繛?00 mm。鐵嶺市地勢(shì)大體是東高中低、北高南低，西部稍高的地貌輪廓。在全市總面積中，山地丘陵約占40%，平原約占45%，河流及其他約占15%。土壤類型主要為棕壤，農(nóng)作物以玉米為主。

2.2 樣品采集與分析

采集、制備、測(cè)試及質(zhì)量控制參照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[1]。結(jié)合鐵嶺市農(nóng)用地的規(guī)模及空間分布情況，選取西豐縣、昌圖縣、鐵嶺縣、調(diào)兵山市、開(kāi)原市及清河區(qū)6個(gè)縣(市、區(qū))的農(nóng)用地進(jìn)行土壤樣品的采集，選擇農(nóng)田面積較大，利用網(wǎng)格布點(diǎn)法，共布設(shè)71個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。各縣市區(qū)采集樣品數(shù)目分別為西豐縣8個(gè)、昌圖縣38個(gè)、鐵嶺縣10、調(diào)兵山市2個(gè)、開(kāi)原市12個(gè)及清河區(qū)1個(gè)。每個(gè)點(diǎn)位采集表層0～20 cm的土樣，將采集完的土樣進(jìn)行統(tǒng)一的烘干和研磨。土壤pH值、金屬元素均由取得資質(zhì)認(rèn)定的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

2.3 評(píng)價(jià)方法

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法[2]按公式(1)計(jì)算。

(1)

表1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)論與分析

3.1 土壤重金屬含量分析

研究區(qū)土壤中8項(xiàng)重金屬濃度均值范圍為0.05～75.7 mg/kg。Cd、Hg、Pb、Cr、Ni 5項(xiàng)重金屬的濃度均值超過(guò)了遼寧省土壤背景值，其中Hg的超標(biāo)倍率最大，為1.5；Ni、Cr、Pb、Cd的超標(biāo)倍率分別為1.4、1.3、1.2、1.2。

表2 測(cè)量值統(tǒng)計(jì) mg/kg

3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)污染程度

污染物的程度(Er)的平均值(圖1)表明：研究區(qū)土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)污染程度Er的平均值排序?yàn)椋篐g>Cd>Ni>Pb>As>Cr>Zn>Cu，Er平均值分別為：60.4、36.9、20.1、6.4、2.5、2.4、2.2和1.5。根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Hg被評(píng)價(jià)為輕微生態(tài)危害，其余7種被評(píng)價(jià)為清潔生態(tài)危害。

圖1 污染物的程度平均值

根據(jù)潛在生態(tài)危害指數(shù)(RI)分布圖(圖2)表明：研究區(qū)無(wú)強(qiáng)生態(tài)危險(xiǎn)點(diǎn)位，清潔及輕微生態(tài)點(diǎn)位分布占比77.46%和21.13%。說(shuō)明研究區(qū)總體處于清潔-輕微生態(tài)的污染狀況，其中潛在生態(tài)危害指數(shù)最大值達(dá)到390.8。導(dǎo)致RI偏高的主要原因是Hg的Er值出現(xiàn)高值，從數(shù)據(jù)的整體性上可以看出，Hg是影響生態(tài)危害水平的主要原因。

圖2 潛在生態(tài)危害指數(shù)點(diǎn)位分布

4 討論

在土壤重金屬含量特征分析中，共有5種元素超標(biāo)，分別為Cd、Hg、Pb、Cr、Ni，其中Ni、Cr元素經(jīng)研究表明，可能與土壤地球化學(xué)過(guò)程有關(guān)，自然來(lái)源比重較大[4]。Cd是農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中使用化肥和農(nóng)藥的標(biāo)識(shí)元素[5]。農(nóng)用地土壤中的Hg主要來(lái)源于工業(yè)活動(dòng)[6]，礦業(yè)活動(dòng)中的采、選、冶的過(guò)程均有一定程度Hg的施放；燃煤企業(yè)，燃煤火車等的排放氣體中也會(huì)有Hg[7]，通過(guò)大氣沉降，飄落到周邊農(nóng)田中[7]。鐵嶺地處北方，每年有5個(gè)月的集中供暖期，區(qū)域內(nèi)的火電廠均以煤為能源，燃煤與有色金屬冶煉是大氣Hg污染的主要來(lái)源[8]，同時(shí)其他的工業(yè)活動(dòng)也會(huì)帶來(lái)一部分的Hg[9～12]。

5 結(jié)論

鐵嶺市農(nóng)用地土壤總體上屬于清潔-輕微生態(tài)的污染狀況，土壤重金屬Er的平均值排序?yàn)椋篐g>Cd>Ni>Pb>As>Cr>Zn>Cu，Cd、Hg、Pb、Cr、Ni五項(xiàng)重金屬均高于遼寧省土壤背景值，Hg被評(píng)價(jià)為輕微生態(tài)危害，其余7種被評(píng)價(jià)為清潔生態(tài)危害，Hg是影響生態(tài)危害水平的主要原因[13～20]。