琼海市水稻土重金属污染现状及评价

郭彬 仝霞 魏志远

摘 要 在琼海市12个乡镇的典型土壤中采集21个混合土壤样本，并对各土壤样本中重金属元素Hg、Cd、Cr、Pb和As的含量进行测定，以了解琼海市水稻土重金属含量及污染现状。依据国家土壤环境质量二级标准，采用单项污染指数法以及内梅罗综合污染指数法评价土壤中重金属的污染程度。结果表明：琼海市水稻土各重金属元素的平均含量均小于二级标准值；表层土壤Pb和Hg、Pb和Cd、As和Cd、As和Pb之间存在显著相关性（P<0.01）；从单项污染指数来看，除了大路镇存在Cr元素轻度污染外，其他各乡镇均未受到重金属Hg、Cd、Cr、Pb和As的污染；从全市范围来看，仅有大路镇为警戒级程度，其他11个乡镇安全清洁，全市的综合污染指数仅为0.32，说明全市水稻土环境质量状况整体清洁，处于安全水平。

关键词 水稻土 ；重金属污染 ；污染指数法 ；琼海市

分类号 X825

重金属具有不易分解、易积聚的特点，是土壤环境中具有潜在危害的一类污染物。近年来，国内土壤重金属污染事故发生较为频繁，不但严重威胁土壤环境与农产品质量安全，还可以通过食物链进入人体，危害人们身体健康，甚至危及社会稳定[1]。据统计，我国约有56%的蔬菜，34%的农畜产品和20%的粮食存在质量安全隐患，损害民众健康[2]。因此，土壤重金属污染问题越来越受到人们的关注，并试图运用各种手段对重金属污染进行评价。就海南而言，土壤重金属污染也已引起了人们的普遍关注。赵志忠[3]、李福燕[4]、郝丽虹[5]等人对海南农用地重金属污染进行了研究。笔者曾参与了海南儋州、文昌地区水稻土重金属污染的调查与评价工作[6-7]。为了进一步摸清海南冬季瓜菜主产区的农田重金属污染现状，作者对琼海市水稻田土壤Hg、Cd、Cr、Pb、As等5种重金属元素的污染状况进行评价，以期为创建农产品质量安全生产基地提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

琼海市地处海南省东部，东邻南海，东北连文昌市，南靠万宁市，西与定安、屯昌、琼中县交界，位于北纬18°58′～19°28′和东经110°07′～110°40′。全市辖嘉积镇、塔洋镇、万泉镇、长坡镇、石壁镇、大路镇、中原镇、会山镇、博鳌镇、潭门镇、龙江镇、阳江镇等12个镇，辖区内还有5个国营农场、1个华侨农场和1个国营林场，总面积1 692 km2，总人口49.6万人。该市属于热带季风及海洋湿润气候区，年平均气温24℃，年平均降雨量2 072 mm，年平均日照2 155 h，年平均辐射量为4.974×105 J，终年无霜雪。辖区内土壤类型主要包括：砖红壤、水稻土、燥红土、赤红壤、滨海沙土、新积土、珊瑚沙土、黄壤、紫色土、沼泽土、石灰（岩）土、火山灰土、石质土、酸性硫酸盐土、滨海盐土等15大类，其中以稻土、砖红壤水分布范围最广[8]。

1.2 方法

1.2 样品采集与处理

研究样品为水稻土，主要分布在琼海市12个镇。样品采集考虑重金属空间变异的分布特性，布点采用非均匀性方法，保证每个乡镇不少于1个样品。采样布点主要在远离交通道路和工业区，且集中连片的水稻田洋。每个样品分别在100 m×100 m范围内，视情况采用梅花法、对角线法或蛇形法采集15～20个样点，取0～20 cm耕层土壤组成混合样品，按四分法保留分析样品1 kg左右。本研究共采集21个样本，样点分布情况详见表1。在样品采集、混合、装袋、粉碎、研磨等处理过程中，为防止人为因素的干扰，均采用玛瑙、木头和塑料等材质用具[9]。

土壤pH值采用电位法测定[10]；土壤中总砷的测定采用硼氢化钾—硝酸银分光光度法[11]；土壤中总汞的测定采用冷原子吸收分光光度法[12]；土壤中铅、镉的测定采用 KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法[13]；土壤中总铬的测定采用火焰原子吸收分光光度法[14]。上述5种重金属分析严格按GB/T（17134-17140）-1997的要求，由通过国家质量双认证的“地质矿产部海南省中心实验室”进行测定。

1.2.2 土壤评价

1.2.2.1 评价标准

依据国家土壤环境质量标准（GB15618—1995）的二级标准值进行评价[15]，具体指标与限值详见表2。

1.2.2.2 评价模式

在单项污染指数评价的基础上，采用内梅罗综合指数法对土壤重金属污染现状进行评价[16-17]。

单项污染指数法：Pi=Ci/Si

式中：Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测值（mg/kg）；Si为污染物i的评价标准（mg/kg）。当Pi≤1时，表示土壤未受污染；Pi>1时，表示土壤已受污染，且Pi值越大污染越严重。

综合污染指数法（N. L. Nemerow）：

P综=

（

）

+

（

）

式中：P综为土壤环境综合污染指数；（）max为污染物中污染指数最大值；（）ave为各污染指数平均值。当P综<0.7时，表示土壤清洁安全；当0.73时，表示土壤属于重度污染。

土壤污染物分担率[18]：Wi=（Pi/Pi）×100%

式中：Wi为土壤污染物的分担率（%），n为样品个数。

1.2.3 统计分析

采用Excel和 SPSS软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 重金属含量

从表3可知，全市土壤5种重金属的含量仅有20号样（大路镇）的Cr元素超标，超标率占4.8%。各元素的平均含量依次为：Hg 0.061、Cd 0.101、Cr 50.08、Pb 19.73、As 3.53 mg/kg，均小于GB15618-1995的二级标准值，表明土壤环境总体良好。各元素变异系数的大小依次为：Cr（136.17%）>As（106.53%）>Hg（83.76%）>Pb（50.40%）>Cd（50.01%），变异系数均大于50%，这与柯贤忠等人的研究相符[19]，表明各样点间的重金属数据均具有一定的离散度，其中Cr和As的变异系数相对于其它3种重金属元素较大，说明Cr和As的离散度较高，在各样点的分布不均匀，易受人为因素扰动[20]。

2.2 重金属含量的相关分析

重金属之间的相关系数可以反映是否存在相似的来源途径，一般相关系数较高的重金属之间依存关系较强，说明来源于相似途径的可能性较大；相关系数较低则依存关系弱，来源途径也不尽相同[21]。由表4可知，Pb和Hg、Pb和Cd、As和Cd、As和Pb之间存在显著的相关性（P<0.01），说明这些重金属存在相同污染源的可能性较大。

2.3 土壤环境质量评价

通过表5分析可知，全市水稻土单项污染指数仅有20号样（大路镇）的Cr大于1，说明此样点已遭受Cr污染；各重金属元素的单项污染指数平均值依次为：Cd（0.34）>Hg（0.20）=Cr（0.20）>As（0.12）>Pb（0.08），平均值都小于1，说明全市水稻土整体上处于安全水平。

从土壤污染物分担率来看，各重金属元素分担率的平均值依次为：Cd（39.12%）>Hg（21.49%）>Cr（18.24%）>As（12.13%）>Pb（9.02%），Cd元素指数的分担率与其它元素相比，总体处在较高水平，说明重金属Cd对土壤的污染贡献率较大，即全市的综合污染程度主要受Cd元素的影响。因此，今后如果要将全市水稻土环境质量控制在安全水平，须重点监测重金属Cd的动态变化。

从综合污染指数看，全市水稻土各样点的综合污染指数在0.14～0.98，仅有20号样（大路镇）达到警戒级程度，主要原因是由于Cr元素的超标，其污染尚处于清洁水平；除了20号样点，其它样点的综合污染指数均小于0.7，说明全市水稻土环境状况良好。从全市来看，综合污染指数平均值为0.32，属于安全水平。

3 讨论与结论

研究表明，琼海市水稻土pH值均小于6.5，土壤中5种重金属元素的平均含量依次为：Hg 0.061、Cd 0.101、Cr 50.08、Pb 19.73 mg/kg和As 3.53 mg/kg，均小于GB15618-1995的二级标准值，仅有一处（20号样点）Cr元素超标，表明土壤环境总体良好。经相关性分析表明，As和Cd、As和Pb、Pb和Hg、Pb和Cd之间来自相同污染源的可能性较大，在土壤环境污染治理中要考虑是否存在多种元素的复合污染问题。

琼海市水稻土各重金属元素的单项污染指数整体处在安全水平范围，其平均值都小于1，仅有一处遭受Cr污染（20号样点）。从土壤污染物分担率来看，各元素单项污染指数分担率的平均值为：Cd>Hg>Cr>As>Pb，全市的综合污染程度主要受重金属Cd元素的影响。全市21个样点中仅有一处为警戒级程度，其它样点处于安全水平。从综合污染指数看，全市的综合污染指数平均值为0.32，属于安全水平。综合以上结果表明，琼海市水稻土整体环境质量状况良好，有利于创建农产品生产基地，保障农产品的安全生产和有效供给。

参考文献

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