晋城市部分矿区蔬菜地土壤重金属含量调查与评价

戚新革，王曰鑫，秦慧娟

（山西农业大学 资源环境学院，山西 太谷030801）

（编辑：武英耀）

晋城市位于山西省东南部，是我国重要的煤炭工业基地。市区内矿产资源丰富，蕴藏着煤、煤层气、锰铁矿、铝土矿、铜、锌、金等数十种矿产资源，特别是煤、铁的储量十分可观，有“煤铁之乡”之美称。而随着生活水平的提高，食品安全已经越来越引起人们的关注，煤炭开采地区人口密度大，污染源较多，食品安全也逐渐进入人们关注的话题。导致蔬菜中重金属和其他污染物含量超标的主要原因是其种植环境或产地环境的污染。我国大部分地区开展了对土壤中重金属的研究，如对城市、郊区蔬菜基地、优势农产区及农业土壤等进行了大量的研究，并取得了一定的成果；中国北京、南昌、珠三角地区等都较系统的对蔬菜地重金属做过一系列详细的研究，基本摸清了蔬菜地重金属污染现状［1～3］。除了成土母质的差异影响外，人类活动（工业、农业和交通等）也是影响土壤重金属元素含量的主要因素。近年来，晋城市煤炭的大量开采，给当地的生态、生活环境造成很大的影响。煤粉尘对蔬菜的影响也备受关注，尤其是在矿区附近，针对煤粉尘污染对绿色蔬菜生产的影响研究也逐渐多起来。本文旨在探究晋城市煤矿区附近蔬菜生产基地土壤重金属的含量和污染状况，为发展绿色蔬菜生产提供依据。

1 材料与方法

1．1 样品采集与处理

为满足所取样品的代表性、合理性，选择晋城市不同县区的3个煤矿（高平市长平矿、晋城市城区凤凰矿、沁水县寺河矿）附近的蔬菜基地作为研究对象，在各基地布点采样，共采集土壤分析样品15个。采样方法：每个样品按农田面积大小，采用梅花形多点采样方式，设置5个采集点，耕层取样深度为0～15 c m 亚耕层取样深度为15～30 c m在各采样点，不同耕层样点分别取等量土壤200 g左右，混合后即为该点的土样约2 kg。用四分法减至1 kg，用塑料袋包装送回实验室，经风干后，用木棒压碎，过孔径为0．149 mm的筛待测。

1．2 土壤重金属含量测定

检测土样中的 As（砷）、Cd（镉）、Cr（铬）、Cu（铜）、Hg（汞）、Pb（铅）6种重金属含量。检测方法按文献［4］进行。

1．3 p H值的测定

测定采用电位测定法（PHS－2C型p H）［5］。

1．4 评价方法与模式

通过计算单项污染指数和综合污染指数［1～3］，对土壤重金属污染状况进行评价。其计算公式：

式中Pi为单项污染指数，Ci为污染物实测值，Si为污染物的评价标准 。

式中P综为综合污染指数，Pmax为单项污染指数中最大值，Pave为单项污染指数的平均值。

2 结果与分析

2．1 不同蔬菜基地土壤重金属含量的差异

土样中不同耕层的重金属实际检测浓度如表1和表2。

表1 矿区附近蔬菜基地耕层（0～15 c m）土壤重金属含量测定结果／mg·kg－1Table 1 The vegetable topsoil（0 ～ 15 c m）of soil heavy metal assay results near the mine／mg·kg－1

表2 矿区附近蔬菜基地亚耕层（15～30 c m）土壤重金属含量测定结果／mg·kg－1Table 2 The vegetable base in subsoil（15 ～ 30 c m）of soil heavy metal assay results near the mine／mg·kg－1

三个蔬菜基地耕层（0～15 c m 土壤样品中，Cu含量变化较大，范围6．63～21．25 mg·kg－1，平均值为12．67 mg·kg－1，变异系数为60．25；Hg含量范围为0．025～0．050 mg·kg－1，平均值为0．038 mg·kg－1，变异系数为32．97；As含量范围为10．85～16．15 mg·kg－1，平均值为14．25 mg·kg－1，变异系数为20．71；Cd、Cr、Pb、Zn、Ni的变幅较小，平均值分别为0．107、53．63、30．92、54．42、39．88 mg·kg－1，变异系数分别为14．32、15．35、17．08、9．21、11．45（表1）。

2．2 耕层（0～15 c m）与亚耕层（15～30 c m）土壤重金属含量比较

三个蔬菜基地亚耕层土壤样品中，Cd、Cr、Pb、As Hg Cu Zn Ni平均含量分别为0．118 58．92、16．94、0．042、28．79、21．38、56．38、41．84 mg·kg－1。其中Cu增幅较大，约为69%；Pb平均含量明显低于耕层，减幅为6．8%，而其他元素含量均高于耕层（表2）。

2．3 土壤环境质量评价

2．3．1 评价参数与评价标准

评价参数为p H及汞、镉、铅、砷、铬、铜7项，评价标准采用《绿色食品产地环境质量现状评价技术导则》，评价限值见表3。

2．3．2 评价分级标准

土壤中各项污染物的分级标准见表4。

表3 土壤中各项污染物的浓度限值／mg·kg－1Table 3 Soil of the various pollutants concentration li mits／mg·kg－1

表4 土壤中各项污染物的分级标准Table 4 Of t he pollutants classification standard in soil

2．3．3 土壤环境质量评价

从表5中可以看出，晋城市蔬菜基地土壤中各重金属单项污染指数均小于1，未超标。由各项污染指数的均值来看，晋城市蔬菜产地污染物由高到低依次为As＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu＞ Hg。从综合污染指数来看，各采样点的综合污染指数均小于0．7，为安全级，晋城市各采样点土壤重金属的综合污染指数顺序为长平矿＞寺河矿＞凤凰矿。

表 土壤污染指数及分级结果Table 5 Soil pollution index and grading results

3 小结与讨论

晋城市煤矿区附近蔬菜基地耕层与亚耕层土壤重金属含量有一定的差别。除Pb外，耕层土壤中As、Cr、Cd、Cu、Hg含量均低于亚耕层含量。这说明耕层土壤的重金属尚未威胁到亚耕层，今后要防止土壤的进一步污染。

晋城市煤矿区附近蔬菜基地重金属污染总体较轻，未检测出有明显污染和严重污染的样品。长平矿、凤凰矿和寺河矿附近的重金属元素的单向污染指数均小于1，未超标；且综合污染指数均小于0．7，为安全级。因此，晋城煤矿区附近蔬菜基地测试区土壤中重金属均符合《绿色食品产地环境质量现状评价技术导则》中确定的各项污染物浓度限值，具备开发绿色蔬菜基地的条件。蔬菜基地主要重金属污染物为As和Pb，因此控制治理蔬菜基地土壤中的As和Pb污染是发展当地绿色蔬菜生产的重要工作之一。

［1］陈玉娟，温琰茂，柴世伟．珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究［J］．环境科学研究，2005，18（3）：76－87．

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［3］马祥爱，秦俊梅，冯两蕊．山西太谷县部分蔬菜基地土壤重金属污染评价［J］．山西农业大学学报：自然科学版，2009，29（2）：100－103．

［4］中国绿色食品发展中心．绿色食品产地环境质量现状评价技术导则［S］．北京：中国农业出版社，2001：5－10．

［5］章家恩．生态学常用实验研究方法与技术［M］．北京：化学工业出版社，2007：63－64．

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