金华富硒区菜地土壤重金属污染程度模糊综合评判

张运强，毛德玲

（浙江师范大学地理与环境科学学院，浙江 金华 321004）

硒（Se）是人体必需的微量元素，能够消除人体内多余的自由基，参与损伤心肌的修复等多种功能。目前我国已经开发的富硒农产品省份主要有鄂、黔、黑、陕、鲁、浙、皖、苏、辽、川、津等 10 多个省（市），主要是富硒大米、富硒蔬菜、富硒茶、富硒水果等30多种农产品。富硒农产品的价格比普通农产品高出0.3至10倍[1]。另外，富硒肥施用于农作物，可增加产量，如能使稻米的产量增加5%～15%。然而，由于富硒土壤往往伴生汞（Hg）、铜（Cu）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）等重金属，这类重金属含量超过土壤安全标准，不仅影响硒的有效性，还可能对农产品的安全造成影响。经前期调查发现，浙江省的浙北平原、浙东沿海丘陵平原区和浙中丘陵盆地硒的含量较高[2]。试验选取浙中丘陵盆地中金华市蒋堂镇富硒区菜地进行土壤重金属污染程度的模糊综合评价，为金华市土地质量管理提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

金华蒋堂镇富硒区位于金华-衢州盆地亚区（119°15′E，28°42′N），是浙江省 II级富硒土壤区，面积约152 km2。该区属亚热带季风气候，境内第四纪河谷冲积层潜水丰富，农作物主要是水稻、油菜、莲藕等。岩石类型主要是白垩纪紫砂岩，土壤类型是潴育型水稻土、黄红壤和紫色土。

在蒋堂镇富硒区选择9个有代表性的菜区，各菜区选择4块菜地，采用对角线法采集0～20 cm表层混合土样。

采用X荧光法测定土壤硒含量，用王水-高氯酸消煮-原子吸收光谱法测定全Cu、全Zn和全Pb，用王水-高氯酸消煮-石墨炉法测定全Cd[3]。

2 确定评价指标系统

选取Cu、Zn、Pb、Cd作为模糊综合评判的指标系统。建立指标系统 X={x1，x2，x3，x4}。其中 x1代表Cu，x2代表 Zn，x3代表 Pb，x4代表 Cd。

3 建立模糊综合评判模型

建立权重集合，各个重金属的毒性对土壤环境质量的影响程度不同，在模糊矩阵复合运算之前，首先确定模糊权重集合 A={a1，a2，…，an}。

建立隶属函数，选用均匀分布作为隶属函数，进行一级综合评判，建立从指标系统X到Y的模糊映射，并诱导出指标子系统的模糊关系Rk（K=1,2，…，s），即评判矩阵[4]：

式中rij为i指标对j等级的隶属度。对指标子系统权数集Ak和相应的评判矩阵Rk进行模糊合成运算，得到指标子系统的一级综合评判Bk：

对公式（2）进行二级综合评判，把Xk视为一个元素，而把Bk视为它的单指标评判向量，可得指标系统X的评判矩阵：R=（B1，B2，…，Bs）T。对指标系统权数集A和评判矩阵R再次进行模糊合成运算，最后得到二级综合评判B：

4 结果与分析

4.1 一级综合评判

根据所有采集样本分析得出金华市蒋堂镇富硒区菜园土壤硒和重金属的含量（表1）。pH值为8～9，土壤呈碱性。

表1 各菜园土壤硒与重金属的含量 （mg/kg）

为避免主观因素的影响，采用相关系数法确定权数集[5]，先根据毒性大小两两进行比较，建立各种重金属相关系数矩阵：

然后计算各个因素与其他因素相关系数的平均值，求出各个单项因素在土壤质量环境影响中的贡献率，归一化处理得出各种重金属的权重系数集A1=（0.17，0.17，0.31，0.35）。根据模糊综合评判原理拟定金华市土壤重金属污染等级标准[6]（表2）。

表2 土壤重金属污染模糊综合评判等级标准 （mg/kg）

结合表1和表2，并根据（1）式，得到土壤环境质量评判的矩阵，例如，1号样品的评判矩阵是：

到 1号样品的综合评判结果：B1=A1×R1=（0.00，0.31，0.17，0.17，0.35）。用同样的方法可以算出其他样本一级综合评判结果（表3）。

表3 一级综合评判结果

从一级综合评判结果可以看出，较清洁的是2、3、5和 8号样区；轻度污染的是 4、6、7 和 9 号样区；重度污染的是1号样区。

4.2 二级综合评判

同样用关联系数法为9个样品分配权数，得出权数集合 A2=（0.14，0.10，0.10，0.12，0.10，0.11，0.11，0.10，0.12），用表 3 建立矩阵，并根据（3）式得出二级综合评判结果：B=（0.00，0.39，0.31，0.18，0.12）

根据最大隶属原则，在 B=（0.00，0.39，0.31，0.18，0.12）中，最大值（0.39）对应于第2个等级。这说明39%的样点土壤是较清洁的，31%的样点土壤重金属是轻度污染，18%的样点土壤重金属是中度污染，有12%的样点土壤重金属达到重度污染程度。这说明蒋堂镇富硒区菜地土壤重金属污染已经普遍存在，必须加以改良和治理。

5 结论与建议

5.1 结论

通过对金华市蒋堂镇硒和重金属的赋存形态的模糊综合评判发现，该富硒区部分菜地由于长期使用化肥、农药、污水灌溉等，菜区土壤重金属污染现象已经普遍存在。总体上污染程度大小依次是Cd>Pb>Zn>Cu。

5.2 建议

5.2.1 合理使用生活垃圾肥料 生活垃圾肥料是一种价格低廉而且容易获得的有机肥料，使用方便，并减少了化肥的使用，也降低了成本。然而，据统计长期大量使用生活垃圾有机肥，会使得土壤中重金属的含量不断增加，尤其是Cd、Pb、Cu和Hg的含量增加最为显著，导致蔬菜的品质严重下降。金华市蒋堂镇附近菜区重金属含量较高可能与长期使用生活垃圾肥有关，因此应该提倡合理使用生活垃圾肥。

5.2.2 加强城乡主要蔬菜基地环境的监测与管理金华市蒋堂镇乡镇企业分布众多，工厂排放的废水和废渣较多，使得土壤中的重金属含量明显增加，并导致蔬菜中的Cd、Pb、Cu和Hg等重金属含量升高。同时，发达的城乡公路网也严重影响了蔬菜重金属含量。尤其是大量汽车尾气的排放，严重污染了蔬菜，是使蔬菜中Pb含量增加的主要污染源。因此，应该控制工业“三废”的排放，合理处置城市生活垃圾，有效使用地膜及氮磷化肥，加强城乡公路旁的蔬菜基地隔离带建设，提倡使用无铅汽油以及对机动车尾气进行净化后排放。

[1] 许学宏，余云飞，高 芹，等.富硒农产品开发现状与发展对策[J].江苏农业科学，2010，（1）：311-313.

[2] 宋明义，黄春雷，董岩翔，等.浙江富硒土壤成因分类及开发利用现状[J].上海地质，2010，31（增刊）：107-109.

[3] 城乡建设环境保护局编.环境监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1986.275-300.

[4] 冯利华，吴樟荣.区域易损性的模糊综合评判[J].地理学与国土研究，2001，17（2）：63-66.

[5] 白银凤，钟 飞，余德鸿，等.模糊综合评判在粮食作物产地环境质量评价中的应用[J].浙江农业学报，2010，22（4）：527-532.

[6] 张超兰，白厚义.用模糊综合评判法评价土壤重金属污染程度[J].广西农业生物科学，2003，22（1）：54-57.