西兰花基地土壤环境质量与生态风险评价

许俊丽，吕晓男，邓勋飞，任周桥，麻万诸，陈晓佳

(1.浙江师范大学 化学与生命科学院，浙江 金华 321004;2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

随着人们生活水平的提高，环境污染导致的食品质量安全问题频繁发生，食品质量安全受到越来越多的关注［1－3］。农产品作为食品生产的原料，其质量安全成为食品质量安全的重中之重。土壤是农产品生产的基质，其环境状况与农产品质量密切相关。良好的土壤产地质量环境是安全卫生、无污染农产品生产的前提［4－5］。因此，科学地评价农产品产地土壤环境质量，预防与治理产地土壤污染，对农产品质量安全至关重要［6－8］。

目前，对土壤重金属污染已有不少研究，主要集中在基本农田、菜地、污灌区、公园等，研究的重点是揭示不同土地利用类型的土壤重金属累积特征、土地利用方式对土壤重金属积累的影响及重金属的时空分布变化规律［9－11］。为了解近年来农业生产活动 (肥料、农药的使用，污水灌溉)对土壤重金属含量的影响，我们结合前人研究结果［12－15］，以相应的国家与地方标准为参照，选取Hg、Cd、Cr、Pb、As作为评价因子，对温岭市滨海镇西兰花生产基地的土壤重金属进行采样分析，对其土壤环境质量状况进行评价，以期为西兰花的安全生产和农田土壤环境质量的综合管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

温岭地处浙江东南沿海，是三面临海的滨海城市。气候温和湿润，四季分明，年平均气温17.3℃，年平均降水量1 693 mm，无霜期约251 d，属亚热带季风气候区。滨海镇位于浙江温黄(温岭、黄岩)平原，温岭市东北部 (28°23′44″－28°31′36″N，121°9′33″－ 121°31′36″E)紧靠东海，拥有丰富的滩涂资源，是我国规模最大的西兰花生产基地和国际重要的冬、春西兰花出口生产基地之一［16］。

1.2 样品采集与数据分析

根据西兰花基地种植现状，结合当地地形地貌特征，依据不同农户、不同地块及地理环境等特点，按照 《农田环境质量检测技术规范》 (NY/T 395—2000)，采用GPS定位采集土壤耕层样品13个 (采样深度0～20 cm)。

土壤样品经风干后寄农业部农产品质量监督检验测试中心 (杭州)分析 (表1)。

1.3 评价标准与方法

1.3.1 土壤质量评价标准与方法

土壤质量的评价标准不同，得出的评价结果也有不同。本项研究采用GB 15612—1995国家土壤环境质量二级标准值以及浙江温黄平原土壤元素背景值［17］作为评价参照，各参考值列于表2。评价方法及分级标准参照国家农业行业标准 《农田环境质量检测技术规范》(NY/T 395—2000)推荐的单项污染指数和综合污染指数法进行评价。

表1 土壤质量检测项目、标准与方法

表2 不同参照标准的土壤中重金属含量参考值

单因子评价公式:Pi=Ci/Si。

式中:Pi为污染物i的单项污染指数;Ci为土壤中污染物i的实测浓度;Si为温黄平原土壤元素背景值上限或国家土壤环境质量二级标准。

土壤单项污染指数污染程度判断标准为:Pi≤1，表示土壤未受污染;1＜Pi≤2，表示轻度污染;2＜Pi≤3，表示中度污染;Pi＞3，表示重度污染。因此Pi值越大，污染程度越重。

鉴于土壤是个复杂的综合体系，各污染物之间存在一定的相互作用，为更好地反映土壤的污染状况，在污染物单项污染指数Pi＜1的情况下，仍对各样点进行综合污染指数P综分析。这样不仅考虑了各污染物的平均污染水平，也反映了污染最为严重的污染物给环境造成的危害。其计算公式:

式中:P综表示综合污染指数;(Ci/Si)max表示污染物中单项污染指数最大值;(Ci/Si)ave表示各单项污染指数的平均值。由此得到的土壤污染分级评价标准见表3。

表3 土壤污染分级标准

1.3.2 土壤生态风险评价标准与方法

生态风险评价是在生态环境被一个或多个胁迫因素影响后，对不利生态后果出现的可能性进行评价的过程［18］。常用的方法有Hakanson潜在生态危害指数法、地质累积指数法和概率风险评估方法，本研究采用Hakanson潜在生态危害指数法。该法不仅考虑土壤重金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应以及毒理学效应联系在一起，采用具有可比的等价属性指数分级法进行评价［19－20］。其公式为:

式中:为单项污染系数，C为表层土壤重金

i属浓度实测值，为参比值，土壤参比值采用浙江温黄平原土壤重金属元素背景值上限和国家土壤质量一级标准自然背景值，Cd为多种污染物的污染系数之和 (多因子污染参数)，为潜在生态危害系数 (单因子生态危害参数)，为某一种金属的毒性响应系数，采用Hakanson制定的标准化重金属毒性系数 (Hg=40，Cd=30，As=10，Pb=5，Cr=2)为评价依据，RI为潜在生态危害指数 (多因子生态危害参数)。重金属污染生态危害系数和生态危害指数分级标准列于表4。

表4 、RI及污染强度分级标准

表4 、RI及污染强度分级标准

Ei r RI 污染程度＜40 ＜65轻微生态危害40～＜80 65～＜130 中等生态危害80～＜160 130～＜260 强生态危害160～＜320 ≥260 很强生态危害≥320极强生态危害

2 结果与分析

2.1 土壤环境质量现状

土壤采样点的重金属分析结果 (表5)表明，其重金属含量水平分别为 Hg 0.10～0.20 mg·kg－1，Cd 0.05 ～ 0.16 mg·kg－1，Cr 75.30 ～90.90 mg·kg－1，Pb 23.70 ～ 29.60 mg·kg－1，As 4.50～8.40 mg·kg－1。参照土壤环境质量国家二级标准值，所有采样点的重金属含量均未超标，适用于一般蔬菜地。参照浙江温黄平原土壤元素背景值，除样点8中Hg含量超标14.5%外，其余重金属含量未超标，其它样点重金属含量均未超过该地土壤元素背景值上限。

2.2 土壤环境质量评价

各采样点的重金属单因子污染指数Pi和综合污染指数P综汇总于表6。以温黄平原土壤元素背景值上限为参考标准时，样点8 Hg的Pi=1.1，处于1～2之间，表示该样点土壤受到轻度Hg污染，其余样点各种金属的Pi＜1，土壤未受单个重金属污染。样点2综合污染指数P综=0.7，样点6综合污染指数P综在0.68～0.7，表明样点2和样点6土壤未被污染，重金属综合污染等级处于安全，属“清洁”水平;其余各样点P综在0.7～1.0，土壤重金属综合污染等级处于警戒线，属“尚清洁”水平。当以国家土壤质量二级标准值为参考标准时，各样点重金属均未受到污染，处于“安全清洁”状态。

2.3 土壤潜在生态风险评价

采样地的重金属生态风险评价结果 (表7)显示:以浙江温黄平原重金属元素背景值上限为参照标准时，只有样点8中Hg的=44.00＞40，表明该处土壤Hg的污染程度达到中等生态危害水平，其余样点则均处于轻微生态危害程度。以国家土壤质量一级标准自然背景值为参照标准时，样点1和8中Hg的分别为40.00，53.20，在40～80之间，处于中等生态危害水平;样点1，4，7，8，13的RI分别为 72.39，69.86，68.93，68.92，65.92，在65～130之间，土壤处于中等生态危害水平。

表5 土壤样点的重金属含量

表6 土壤样点重金属污染指数

表7 土壤样点的重金属生态风险评价结果

3 小结与讨论

本研究发现，温岭市滨海镇西兰花生产基地土壤无严重重金属污染，满足国家土壤质量二级标准，符合国家对蔬菜生产基地的基本要求，适合种植西兰花。但以浙江温黄平原土壤元素背景值上限为参考标准时，供试土壤中个别样点 (样点8)的Hg含量超标，为轻微污染，潜在生态风险指数达到中等生态危害水平，这可能与西兰花生产过程中化肥与农药的使用以及污水灌溉中Hg含量过高有关。因此应加强对该地土壤Hg的关注，了解其来源，及早防治，避免向更严重方向发展;其余样点虽未受到单个重金属污染，但大部分样点综合污染指数处于警戒线水平，说明不同重金属之间存在相互作用，还有待于对其相关性进行进一步分析与研究。

对土壤进行生态风险评价时以国家土壤质量自然背景值标准为参考值，是为了了解和比较该地土壤元素背景值与我国土壤元素自然背景值之间的差异。结果表明，当以国家土壤质量自然背景值标准为参考值时，部分样点潜在生态风险污染程度达到中等生态危害水平，这可能是因为滨海地区成土母质是近1 000年间自然淤积和筑塘围垦形成的浅海沉积物，其重金属含量与国家土壤质量自然背景值有差异。总体而言，该地区农业土壤重金属的污染状况处于较低水平，适合种植西兰花。但个别样点重金属含量超标，存在潜在的生态危害，提醒我们在今后的土地利用规划中应当对土壤重金属污染引起必要的重视。为此，建议建立西兰花安全生产标准数据库，并以此为基础，建立西兰花安全生产档案及规范，详细记录西兰花生产过程中农药化肥的使用情况及污水灌溉状况，定期对产地环境进行检测评价，对西兰花进行质量安全检测评价，发现问题及时提出相应对策，保障产地环境与西兰花生产的安全。

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