陇南市中药材基地土壤重金属含量及评价

史久英，李晓蓉，胡 梅，许文艳，徐美蓉，焦 洁

（甘肃省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，甘肃 兰州 730070）

随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高，农产品质量安全问题已经成为社会发展的热点问题，其中土壤重金属污染尤为关注。土壤环境系统是一个受多种因素影响的开放系统，人类活动产生的污染物进入土壤环境系统后，使土壤环境质量发生变化，进而影响农产品的质量安全，危害人类健康。重金属污染是土壤污染的主要种类之一，它以累积的形式残留在作物体内，通过食物链最终进入人体，使人体产生慢性中毒。中药材是重金属进入人体的重要途径之一，因此，研究中药材基地土壤重金属污染状况，确定其污染水平，提出防治的有效措施，对保障人体健康具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 采样

根据行政区划、土壤和成土母质、不同污染源三兼顾的原则，在陇南市宕昌县、岷县、武都区中药材主产乡镇的中药材基地布点采样，共采集土壤样品32个。用不锈钢土壤采样器采集0～20 cm耕层土壤，每个样品由10～15个点取土点混合，四分法舍至1 kg左右，用塑料袋包装送至检测地点，经自然风干后过60目筛处理，然后用塑料袋包装待测。

1.2 测定项目及方法

Pb、Cd采用石墨炉原子吸收分光光度法测定，Cr采用原子吸收分光光度法测定，As、Hg采用原子荧光光度法测定。pH采用森林土壤pH测定法测定［1］。

1.3 评价方法

采用单向污染指数法和综合污染指数法评价土壤重金属污染况［2］。

1.3.1 单因子指数法 是目前国内普遍采用的方法之一，其单因子评价模式公式为：

式①中，Pij为第j个监测点i污染物的单项污染指标，Cij为第j个监测点i污染物的实测值，Si为i污染物的评价标准

1.3.2 综合污染指数法 为突出污染较重的因子作用，全面反映污染物对土壤的不同作用，突出高浓度污染物对环境质量的影响，采用内梅罗（Nemerow）污染指数计算污染综合指数。其计算公式为:

式②中P综为第j个监测点的土壤质量污染综合指数；（Ci/Si）ave为污染物中污染指数平均值；（Ci/Si）max为污染物中污染指数最大值。

1.4 评价标准

选择Hg、As、Pb、Cd、Cr等5种重金属作为土壤污染评价因子，以国家《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）（表1）一级土壤和甘肃省土壤环境背景值（Hg 0.020 mg/kg、 As 12.60 mg/kg、Pb 18.80 mg/kg、Cd 0.116 mg/kg、 Cr 70.20 mg/kg）为评价标准［1～4］，对土壤污染指数进行单因子指数法和综合污染指数法评价，综合污染指数分级标准见表2。

表1 土壤环境质量标准

表2 土壤综合污染指数分级标准

2 结果与分析

2.1 重金属含量水平

根据表3和表4所列结果，陇南市32个中药材基地的土壤重金属含量差异大，变异系数在18.80%～99.20%，其含量高低相差数倍至数十倍，说明均存在不同程度的Hg、As、Pb、Cd、Cr重金属污染，As、Hg、Pb、Cd、Cr检出率均为100%。Hg含量范围在0.004 3～0.150 0 mg/kg，平均为0.035 0 mg/kg，最大值出现在宕昌县哈达铺乡。As含量范围在8.180 0～18.670 0 mg/kg，平均为12.690 0 mg/kg，最大值出现在宕昌县泰咯乡。Pb含量范围在13.800 0～27.200 0 mg/kg，平均为18.090 0 mg/kg，最大值出现在宕昌县八力乡。Cd含量范围在 0.100 00～0.480 0 mg/kg，平均为0.200 0 mg/kg，最大值出现在宕昌县好梯乡。Cr含量范围在 74.540 0～156.180 0 mg/kg，平均为106.680 0 mg/kg，最大值出现在宕昌县车拉乡。32个土样的pH均大于7.5，均属碱性土。

表3 陇南市32个中药材基地土壤的5种同重金属含量

表4 陇南市32个中药材基地土壤5种重金属含量

2.2 污染指数评价

2.2.1 以甘肃省土壤环境背景值为评价标准的污染指数 以甘肃省土壤环境背景值为评价标准，计算32个土样中Hg、As、Pb、Cd、Cr的单因子污染指数和综合污染指数（背景污染指数），单因子污染指数计算结果（表5）表明，Hg的单因子污染指数变化范围为0.215～7.500，66%的样品测定值超过土壤污染的背景值。As的单因子污染指数变化范围0.649～1.482，50%的样品测定值超过土壤污染的背景值。Pb的单因子污染指数变化范围为0.734～1.447，34%的样品测定值超过土壤污染的背景值。Cd的单因子污染指数变化范围为0.862～4.138，97%的样品测定值超过土壤污染的背景值。Cr的单因子污染指数变化范围为1.602～2.225，100%的样品测定值超过土壤污染的背景值。综合污染指数计算结果（表5）表明，32个样品中有25个样品属于轻污染，占总样品数的78%；4个样品属于中污染，占总样品数的13%；3个样品属于重污染，占总样品数的9%。

表5 以甘肃省土壤环境背景值为评价标准的污染指数

2.2.2以国家《土壤环境质量标准》一级土壤为评价标准的污染指数 以国家《土壤环境质量标准》一级土壤为评价标准，计算土壤样品中各重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr的单项因子污染指数和综合污染指数（背景污染指数）。单项因子污染指数计算结果（表6）表明，Hg的单因子污染指数变化范围为0.029～1.000，As的单因子污染指数变化范围为0.545～1.245，Pb的单因子污染指数变化范围为0.314～0.777，Cd的单因子污染指数变化范围为0.500～2.400，Cr的单因子污染指数变化范围为0.828～1.735，32个土样的 As、Hg、Pb、Cd、Cr达标率均为100%。69个土样的单因子污染指数在安全范围内，属于清洁（Pij≤0.7）；47个土样（0.7＜Pij≤1.0）属于在警戒线内尚清洁；42个土样（1.0＜Pij≤2.0）属于轻污染；2个土样属于中污染（2.0＜Pij≤3.0）。说明As和Cd污染严重，这2种有害重金属元素的单因子污染指数是Hg、Pb、Cr的几倍甚至几十倍，即陇南市的As和Cd污染较严重；而Hg的污染指数最小，污染不严重。综合污染指数计算结果（表6）表明，14个土壤样品属于在警戒线内尚清洁（P综≤0.7），占44%；18个土壤样品属于轻污染（1.0＜P综≤2），占56%。32个土壤样品均在无公害农产品基地环境的限量指标内，符合无公害生产基地环境质量标准要求，按国家《土壤环境质量标准》一级土壤标准评价，陇南市的武都区、宕昌县、岷县3县（区）的土壤重金属污染并不严重，可作为中药材基地，正常种植中药材。

表6 以国家《土壤环境质量标准》一级土壤为评价标准的土壤污染指数

2.2.3 2种评价标准的评价结果比对 此次评价分别采用了国家一级标准和甘肃省地方标准为依据，计算了单因子污染和综合污染指数，采用2种评价标准得出的评价结果基本一致，表明陇南市的武都区、宕昌县、岷县3县（区）20个乡镇的土壤的As、Hg、Pb、Cd、Cr均有不同程度的污染。以甘肃省地方标准甘肃省土壤环境背景值为评价标准时，有25个土样有轻度污染，4个土样属于中污染，3个土样（次）属于重污染，分别为宕昌县哈达铺乡、韩院乡和好梯乡。以国家《土壤环境质量标准》一级土壤评价标准为依据，有14个土样属于警戒线内尚清洁，有18个土样属轻度污染。如以国家标准《土壤环境质量标准》二级土壤评价标准为依据，则32个土样的综合污染指数结果均在警戒线范围内。

3 结论

对采自陇南市宕昌县、岷县、武都区中药材产区的32个无公害中药材基地土壤样品，分别采用甘肃省地方标准甘肃省土壤环境背景值和国家《土壤环境质量标准》一级土壤标准分析评价了土壤环境现状，结果显示，若以甘肃省土壤环境背景值为依据，则25个样品属于轻度污染，4个样品属于中度污染，3个样品属于重度污染；按照国家《土壤环境质量标准》一级土壤标准为依据，14个样品尚属清洁，18个样品属于轻度污染。说明陇南市中药材基地土壤环境存在不同程度的重金属污染，其中以宕昌县韩院乡和好梯乡污染最为严重，武都区和岷县的土壤重金属污染现象并不严重。32个中药材基地土壤的5种重金属含量均在土壤环境质量标准范围之内，符合国家无公害中药材基地环境质量标准要求，适宜中药材生产。

［1］ 王利军.平凉市菜田土壤重金属元素累积现状调查及评价［J］. 甘肃农业科技，2013（6）：30-32.

［2］ 刘潇威，何 英，赵玉杰，等.农产品中重金属分险评估的研究与发展［J］.农业环境科学学报，2007，26（1）：15-18.

［3］ 邱黛玉，蔺海明，刘学周.当归成药期生长动态及其早期抽薹规律研究［J］.甘肃农业科技，2008（6）：15-18.

［4］ 国家药典编委会.中华人民共和国药典（2005年版）一部［M］.北京：化学工业出版社，2005.