酒泉市肅州區農田土壤重金屬空間分布特征及風險評價

摘 要：土壤是生態環境體系的重要組成部分。為了探究甘肅省酒泉市肅州區農田土壤重金屬污染情況，并對其生態風險進行評價，研究測定了肅州區21個農田土壤樣品，對土壤中鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）等8種重金屬的質量分數空間分布進行分析，進而對肅州區土壤環境質量進行評價。評價結果顯示，研究區單項污染指數最大值為0.36，綜合污染指數為0.29。研究表明：研究區農田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質量分數均沒有達到較為突出的污染水平，研究區農田種植農作物無明顯安全風險，能夠滿足綠色食品對土壤環境質量的要求。

關鍵詞：肅州區；農田土壤；重金屬；污染

中圖分類號：X53；X820.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）18-144-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.035

0 引言

在土壤的無機污染物中，重金屬尤為常見，重金屬不能被土壤微生物分解，不僅會影響植物的正常生長，也很容易通過食物鏈在人體內蓄積，進而危害人體健康。因此，加強農田土壤環境質量監測與評價對于保障土壤環境質量具有重要意義。常見的重金屬有鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）等。研究結合甘肅省酒泉市肅州區農田土壤實際情況，對研究區重金屬污染現狀進行分析，并對研究區污染情況進行綜合評價，旨在為區域農作物生產、農業可持續發展提供必要的數據支持［1］。

1 研究區概況

酒泉市肅州區位于甘肅省西北部，坐標為東經98°12′～99°18′，北緯39°10′～39°59′，西靠戈壁，北臨沙漠，行政區域面積約89.61 km2。肅州區下轄4個街道、14個鎮、1個鄉。肅州區年平均氣溫8.7 ℃，年平均降雨量85 mm，無霜期130 d。該地區土壤類型較為復雜，包括風沙土、高山亞高山草甸土、黃綿土、灰鈣土等，農作物灌溉用水主要為地下水，主要農作物為小麥、玉米、白菜、青椒和番茄等［2］。

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集

從肅州區農作物種植區隨機采集土壤樣品，按照以下原則確定土壤樣品采集區域。①選擇有利于土壤發育的地塊，如地形平坦的田塊。②避開人為干擾嚴重的地塊，如糞堆附近區域。③采樣點一般應當距離鐵路、公路300 m以上，距離田間小路50 m以上［3］。

在確定采樣區域后，選擇采樣中心點及中心點周邊4個隨機子樣進行混合，這種方式能夠有效保證土壤樣品的代表性［4］，隨后進行打包處理運送到實驗室。土壤樣品進入實驗室后，首先，技術人員要對土壤樣品中較大的植物根系、石塊等雜物進行去除處理；其次，對樣品進行自然風干、研磨過篩處理；最后，對土壤樣品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質量分數進行測定。此次研究采集的土壤樣品點位為肅州區轄區內的21個省控農田土壤監測點位。

2.2 土壤樣品測定方法

土壤樣品重金屬質量分數測定方法如下：①Cd、Pb的檢測方法為石墨爐原子吸收分光光度法；②Cu、Cr、Zn、Ni的檢測方法為火焰原子吸收光譜法；③Hg、As的檢測方法為原子熒光法［5］。各元素的分析誤差均在允許范圍內。

2.3 土壤重金屬質量分數空間分布特征

通過ArcGIS技術對肅州區農田土壤中重金屬質量分數的空間分布狀況進行分析，8種重金屬（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）質量分數的空間分布模式相似，肅州區中部、西南部為質量分數相對高值區，北部、東部為低值區。

由表1可知，肅州區農田樣品中重金屬Cd、Hg、As、Cu、Cr、Zn有高于背景值的現象，其中西洞鎮、金佛寺鎮、東洞鎮、總寨鎮4個鄉鎮的Cd質量分數高于背景質量分數；除清水鎮其他鄉鎮的Hg質量分數均高于背景值；金佛寺鎮、豐樂鎮、下河清鎮3個鄉鎮的As質量分數高于背景值；泉湖鎮、金佛寺鎮、下河清鎮3個鄉鎮的Cu質量分數高于背景值；西峰鎮、西洞鎮、金佛寺鎮、豐樂鎮、東洞鎮、總寨鎮、下河清鎮7個鄉鎮的Cr質量分數高于背景值；西峰鎮、西洞鎮、三墩鎮、鏵尖鎮、金佛寺鎮、上壩鎮、豐樂鎮、東洞鎮、總寨鎮、下河清鎮10個鄉鎮的Zn質量分數高于背景值。雖然各鄉鎮農田土壤樣品中重金屬質量分數有高于背景值的現象，但均低于《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）中農用地土壤污染風險篩選值，表明肅州區各鄉鎮農田土壤重金屬的質量分數低于保障農業生產、人體健康的土壤限制值。

3 農田土壤重金屬污染評價與防控

肅州區農田樣品中的各重金屬質量分數雖然存在明顯差異，但無法直接判斷重金屬在土壤中的污染狀況及其對環境的影響程度。鑒于此，研究采用單項污染指數、內梅羅污染指數、污染負荷指數等評價指數對農田土壤中重金屬的污染程度進行評價。

3.1 污染指數評價

表2顯示了肅州區農田土壤中8種重金屬的單項污染指數值。農田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的單項污染指數值依次為0.27、0.02、0.34、0.28、0.11、0.38、0.26、0.11。由此可以看出肅州區農田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的單項污染指數值均小于1，表明肅州區農田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni均處于無污染程度。

表3顯示了肅州區農田土壤中8種重金屬的累積污染指數值。農田土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的累計污染指數的值依次為0.91、2.11、0.59、0.93、0.79、1.07、1.09、0.50。其中，肅州區農田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni的累積污染指數值≤1，表明肅州區農田土壤中Cd、As、Cu、Pb、Ni均處于低污染程度；Hg、Cr、Zn的累積污染指數值gt;1或≤3，表明肅州區農田土壤中Hg、Cr、Zn 3種重金屬均處于中等污染程度。

3.2 綜合評價

計算肅州區農田土壤重金屬濃度的內梅羅污染指數和污染負荷指數（如表4所示），得出結論：肅州區農田土壤重金屬的內梅羅污染指數為0.4，小于土壤內梅羅污染指數評價等級Ⅰ級（≤0.7），評價等級為清潔（安全）；污染負荷指數為0.91，小于土壤污染負荷指數評價等級Ⅰ級（≤1），評價等級為無污染，表明肅州區農田土壤處于未污染狀態。

3.3 風險防控建議

開展調查監測排查，夯實土壤污染防治根基。開展土壤污染防治工作，包括啟動土壤調查，以農用地和重點行業企業用地為重點；建設土壤監測網絡，設置市控點位并增加監測項目；啟動污染地塊風險排查，針對重點行業開展環境風險排查。

實施分類管理，保障農田生產環境安全。加大農田土壤環境保護力度，劃定耕地類別、推行環保措施、督導受讓方責任；推進污染耕地安全利用，制訂方案降低農產品重金屬含量超標風險；嚴格重度污染耕地管控，制訂計劃調整種植結構或退耕還林還草；制訂風險管控方案，保障水源安全。

強化未污染土壤保護，嚴控新增土壤污染。強化水源地土壤保護，加強監測防控；強化未利用地管理，保護后備資源，加強環境監管；嚴厲打擊非法排污和環境違法行為，對問題企業掛牌督辦、限期治理，涉罪案件移送公安機關。

加強污染源監管，做好農田土壤污染預防工作。控制化肥農藥污染，科學施用化肥用藥，禁用超標肥料；回收廢棄農膜，促進資源化利用；強化畜禽養殖污染防治，規范生產；加強灌溉水水質管理，制訂監測計劃；減少生活污染，推進餐廚垃圾規范處理，整治非正規垃圾填埋場。

4 結束語

以甘肅省酒泉市肅州區農田土壤為研究對象，分析研究區農田土壤重金屬污染情況，并對研究區土壤污染情況進行評價，提出風險防控措施。研究表明，研究區農田土壤中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等8種重金屬元素的質量分數均沒有達到較為突出的污染水平，研究區農田種植農作物無明顯安全風險，能夠滿足綠色食品對土壤環境質量的要求。但仍需要根據實際情況進行科學調控，以提高當地農田土壤環境質量，進而保障農作物安全與品質。

參考文獻：

［1］郭晉君，周弛，王蕾，等.渭南市礦山企業周邊農田土壤中重金屬污染源解析及風險評價［J］.中國無機分析化學，2024，14（9）：1234-1241.

［2］余瓊陽，李婉怡，張寧，等.農田土壤重金屬污染現狀與安全利用技術研究進展［J］.土壤，2024，56（2）：229-241.

［3］蘇艷芳，李明麗，趙培強，等.礦區周邊農田土壤與玉米作物重金屬污染研究［J］.應用化工，2024，53（5）：1234-1237.

［4］施玉嬌，楊芳芳，劉雯婷，等.華南地區某地表層土壤重金屬污染農田情況研究［J］.地質論評，2024，70（S1）：211-214.

［5］周雪萍，簡桂宏，程細江，等.珠三角典型重金屬污染農田土壤調理劑篩選田間試驗研究［J］.農業環境科學學報，2024，43（9）：1969-1978.

（欄目編輯：劉 敏）

作者簡介：鄧銀成（1989—），男，本科，工程師，研究方向：環境科學與資源利用。