阳高县设施栽培土壤汞、铅、锌、镍污染综合评价

湛润生

（山西大同大学生命科学学院，山西 大同 037009）

阳高县设施栽培土壤汞、铅、锌、镍污染综合评价

湛润生

（山西大同大学生命科学学院，山西 大同 037009）

通过野外采样和实验室分析化验相结合的方法，分析了阳高县不同利用年限设施栽培土壤中汞、铅、锌、镍、钴含量的变化规律。结果表明，设施栽培土壤在利用4～7年时重金属元素含量最高。进一步依据温室蔬菜产地环境质量评价标准，采用单项污染指数法和尼梅罗综合污染指数法，对当地设施栽培土壤金属元素含量进行了污染评价。结果表明，阳高县设施栽培土壤未受到汞、铅、锌、镍污染，尚处于清洁状态。

设施栽培；土壤重金属；污染评价

近年来,在我国工农业迅速发展的同时,生态环境遭受了严重污染,其中土壤污染问题已经引起社会广泛重视。重金属是典型的土壤污染物,具有隐蔽性、难降解、移动性差和易被富集等特点,不仅影响植物的生长发育及其产品的数量和质量,而且通过食物链影响人体健康[1-5]。

阳高县设施蔬菜发展迅速,截止2012年,全县设施蔬菜面积达2 300 hm2。预计到“十二五”期末,设施蔬菜面积将突破4 700 hm2[6]。因此,通过对阳高县设施栽培土壤中重金属含量的监测,为设施蔬菜可持续发展和土壤重金属污染评价具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验点设在阳高县龙泉镇,土壤属栗钙土。当地设施菜地由传统农田改建而成,主要种植黄瓜、西红柿、茄子、葫芦等,露天菜地种植甘蓝菜、白菜等。设施菜地每公顷年均施有机肥150m3,磷酸二铵750～850 kg,过磷酸钙320～430 kg,硫酸钾215～320 kg,冲施肥(成分包括N,P,K和中微量元素)3 500～5 000 kg;露天菜地施有机肥45～60m3,磷酸二铵750 kg,尿素450 kg,磷酸二氢钾90 kg;农田施有机肥0～22.5m3,磷酸二铵750 kg。

1.2 采样方法

试验设两个对照CK1(农田)、CK2(露天菜地),6个不同利用年限的设施栽培菜地,分别是1,4,7, 11,14年和17年。整个试验共8个处理,每处理2个重复。对照和设施菜地都按照“S”型5点采样法,采集0～20 cm耕作层混合土样,带回实验室阴干,研磨过0.149mm尼龙筛,备用。

测试方法：土样经浓HNO3-HF-HCl微波消解后,静置,用5%稀HNO3溶液定容至50 mL容量瓶。用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES, Prodigy,LEEMAN,USA)测定土壤中Hg,Pb,Zn,Ni, Co的含量。测试过程中加入的Co,Ni,Zn标准溶液,购自国家环境保护总局标准样品研究所。

1.3 评价方法及评价标准

土壤重金属污染评价采用单项污染指数法和尼梅罗综合污染指数法。

单项污染指数：Pi=Ci/Si,(Pi为单项污染指数, Ci为实测数据;Si为污染物的评价标准,见表1)。

尼梅罗综合污染指数：P综=（（（Ci/Si）2max+（Ci/Si）2av）e/2）1/2。

根据环境质量等级划定标准(表2),评价当地设施栽培土壤重金属污染等级。

表1 土壤环境质量评价指标限值[7]/mg·kg-1

表2 环境质量等级划定标准

2 结果与分析

2.1 不同种植年限设施栽培土壤重金属含量变化特点

阳高县设施栽培土壤重金属含量见表3。可以看出,设施栽培土壤Hg,Pb,Zn,Ni,Co含量与CK1,CK2相比有一定的差异。不合理施用含Hg, Pb,Ni,Zn,Co的农药、磷肥及畜禽废弃物,是造成设施栽培土壤金属元素含量升高的首要原因[8-10]。不同利用年限设施栽培土壤金属元素含量,呈现出一定程度的差异,在4～7年时土壤金属元素含量最高。

表3 阳高县设施栽培土壤重金属含量/mg·kg-1

表4 土壤重金属质量评价与分级结果

2.2 土壤环境质量评价按照单项污染指数法和综合污染指数法的评价方法,与温室蔬菜产地环境质量评价标准相比较,阳高县设施栽培土壤质量评价结果见表4。由于评价标准中没有关于Co的限值,所以在评价中没有涉及Co对土壤的影响。由表可见,PHg,PPb,PZn,PNi, P综均小于0.7,说明当地设施栽培土壤未受到Hg, Pb,Zn,Ni的污染。

3 结论

研究结果表明,不同利用年限设施栽培土壤Hg,Pb,Zn,Ni,Co含量呈现出与农田和露天菜地不同的变化规律,重金属元素在设施土壤中出现一定程度的累积。进一步采用土壤重金属单项污染指数法和尼梅罗综合污染指数法,对当地设施栽培土壤重金属进行污染综合评价,表明阳高县设施栽培土壤Hg,Pb,Zn,Ni含量并没有超过温室蔬菜产地环境质量评价标准中的限值。但是,在今后的设施蔬菜生产中要严把质量关,避免因施用农药、磷肥以及畜禽废弃物,造成土壤污染。

[1]李瑞琴,于安芬,白滨,等.甘肃中部高原露地菜田土壤重金属污染及潜在生态风险分析[J].农业环境科学学报,2013,32(1)：103-110.

[2]孙建光,高俊莲,徐晶,等.微生物分子生态学方法预警农田重金属污染的研究进展[J].植物营养与肥料学报,2007,13(2)：338-343.

[3]李永涛,吴启堂.土壤污染治理方法研究[J].农业环境保护,1997,16(3)：118-122.

[4]刘勇,岳玲玲,李晋昌.太原市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价[J].环境科学学报,2011,31(6)：1285-1293.

[5]张睿,王凯轩.重金属铜、锌、铅对苦荞种子萌发的影响[J].山西大同大学学报：自然科学版,2007,27(1)：68-70.

[6]湛润生,岳新丽,韩志平,等.晋北地区不同种植年限设施栽培土壤养分含量的变化[J].干旱地区农业研究,2012,30(5)：133 -137.

[7]国家环境保护总局.温室蔬菜产地环境质量评价标准(HJ333-2006)[S].北京：中国环境科学出版社,2007.

[8]刘泓,熊德中,方惠云.福州市郊蔬菜地土壤汞、铜污染综合评价[J].中国生态农业学报,2005,13(4)：147-148.

[9]王登启.设施菜地土壤重金属的分布特征与生态风险评价研究[D].泰安：山东农业大学,2008.

[10]Abdel-Haleem A S,Sroor A,El-Bahi SM,et al.Heavymetals and rare earth elements in phosphate fertilizer components using instrumental neutron activation analysis[J].Applied Radiation and Isotope,2001,55(4)：569-573.

〔责任编辑 杨德兵〕

Com prehensive Evaluation of Hg，Pb，Zn，Ni Pollution in Protected Cultivation Soil in Yanggao County

ZHAN Run－sheng（School of Life Science，ShanxiDatong University，Datong Shanxi，037009）

Contents of Hg、Pb、Zn、Ni、Co weremeasured in protected cultivation soilwith different planting years in Yanggao County.The results showed that themaximum values of heavymetal contents of protected cultivation soils occurred when greenhouses were cultivated for 4 to 7 years.The environmental quality of protected cultivation soilswas assessed by applying the single pollutant indexmethod and the Nemerow comprehensive indexmethod based on the environmental quality evaluation standards of farm land for greenhouse vegetables production.The results indicated that the pollutant index of Hg、Pb、Zn and Ni didn＇t exceed the limit value，the soilwas clear.

protected cultivation；heavymetals；evaluation of pollution

X53

A

2012-08-12

山西大同大学青年科研项目［2012-Q-15］；山西大同大学高寒区作物研究所科研项目［2009-Y-14］作者简介：湛润生（1979-），男，山西右玉人，硕士，讲师，研究方向：土壤环境化学。

1674－0874（2013）03－0057－05