天津市郊区果园土壤重金属镉污染状况调查试验研究

苏亚勋+王素君+赵立伟+陈庆斌

摘 要：选择代表性较强的北辰区韩家墅桃园、杏园，西青区大柳滩的葡萄园、梨园进行了调查研究。分析了这两个地区的基础养分情况，重点对重金属镉采用原子吸收法测定其含量，利用单因子评价法对果园重金属镉的污染情况进行了评价。结果表明，北辰区镉污染属重度污染，西青区属轻度污染；镉在石灰性土壤中移动性很小，主要在土壤表层累积；随着果园园龄的增长，镉的积累日益加重；同一地区，果树种类对土壤镉含量影响不大，主要与区域和对果园的管理有关。

关键词： 果园土壤；重金属镉；污染

中图分类号：x825 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.06.005

Study and Investigation on Orchard Soil Cadmium Contamination Status in Tianjin District

SU Yaxun1， WANG Sujun2， ZHAO Liwei2， CHEN Qingbin1

（1.Tianjin North Garden Environmental Engineering Research Institute， Tianjin 300300， China； 2.Tianjin North Business Landscape Limited and Company， Tianjin 300300， China）

Abstract：This experiment carried out investigation and study on the peach and apricot orchard in Beichen Hanjiashu and the pear orchard and vineyard in Xiqing Daliutan. It determined two districts' basic nutrients situation and especially analyzed the cadmium content by the atomic absorption spectrophotometry and appraised the cadmium contamination situation in orchard soil by single factor evaluation method. The results showed that the Cd pollution in Beichen district belonged to serious state and light in Xiqing district. Cd didnt moved sightly in lame soil， it accumulated on surface soil. With the increase of orchard ages， the Cd accumulation was more seriously . In the same area， the fruit varieties dont affect soil Cd content， mainly related to regional and orchard management.

Key words： orchard soil； heavy metal cadmium； contamination

天津地处华北平原的东北部，海河流域的最下游，北依燕山，东邻渤海。由于华北地区多年来干旱少雨，而海河流域上游各地为经济发展修水坝建水库，使得进入到天津的客水量明显减少，工农业用水短缺。同时，京津两地大量未经处理的工业和生活污水通过永定新河、北京排污河等排入渤海。这些过境污水，已经成为天津弥补农业用水不足的重要措施，形成了长达几十年的污灌区。但是，在污水灌溉解决农业用水不足的同时，污水中含有大量的有毒重金属元素随之进入土壤中，污染土壤环境，进而通过食物链，危害人的生命[1-5]。

通过对天津郊区各个果园土样采集、分析，针对天津郊区果园污水灌溉状况，研究土壤镉污染情况，分析土壤镉超标的主要原因，寻求防治土壤镉污染状况的有效措施，对开展天津土壤环境质量的评价与治理具有重要的意义。

1 材料和方法

1.1 调查试验区概况

试验选择代表性较强的北辰区韩家墅西桃园，韩家墅南杏园，西青区大柳滩的葡萄园和梨园。调查试验点养分状况如表1所示，肥力属于中等偏上水平。

1.2 调查方法及方案

调研天津市郊区果园污水灌溉状况以及施肥管理等措施；采集土壤样品，分析土壤镉含量状况；采用单因子评价方法，评价土壤镉污染状况；通过实地调研与室内分析结合，分析土壤镉积累的原因；最后，根据当地实际，提出相关措施。

1.3 采样及分析方法

试验采用随机挖坑采集取样方法，每个果园土壤取0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土层土样，按1/5 hm2取三个样，1/15 hm2取一个样的原则，桃园取5个样，杏园取7个样，葡萄园取20个样，梨园取20个样，共计50个土样。土壤样品除了测定土壤镉以外，还需要测定土壤有机质、水解氮、有效磷、速效钾和pH值等指标，以便了解试验区养分状况，分析土壤全镉含量变化的原因和造成的影响。土壤全镉采用原子吸收法测定其镉含量，其他指标采用农业化学常规分析方法测定。

2 结果与分析

2.1 不同地区土壤镉的状况

不同地区果园因立地条件和管理措施不同，土壤镉的污染状况有所不同。在我们调查的试验区北辰区果园土壤含镉远大于西青果园，是西青果园的近4倍。如图1所示。

根据国家土壤环境质量标准（GB 15618-2008）和天津市土壤背景值，将天津市土壤环境质量标准中的二级标准作为土壤的环境评价标准，即土壤全镉含量为0.16 mg·kg-1[6]作为评价标准。北辰区和西青区果园土壤镉污染状况计算采用单因子评价如下：

P=Ci/Si

式中：P为镉污染物的单项污染指数；Ci为重金属镉污染的实测浓度值；Si为重金属镉的国家二级标准值。

P≤1则表明未受污染属清洁级，13.8属重污染级，P数值越大，说明该项重金属污染就越严重。

北辰区：Ci为1.21 mg·kg-1，Si为0.16 mg·kg-1，则，

P=Ci/Si=7.6，P>3.8

由此可以判断，北辰区果园调查点土壤镉属于重度污染。

西青区：Ci为0.31 mg·kg-1，Si为0.16 mg·kg-1，则，

P=Ci/Si=1.9<2.4，P>1

由此可以判断，西青区果园调查点土壤镉属于轻度污染。

已有的研究结果表明，重金属在土壤中含量与土壤类型、土壤质地和土地利用类型密切相关。本研究区土壤镉存在污染可能主要与当地污水灌溉有关。

2.2 不同土壤层次土壤镉的状况

本试验测定了果园土壤0～20 cm，20～50 cm，50～80 cm土层的全镉含量，下面以北辰区桃园和西青区葡萄园为例加以分析。如表2所示。

由表2可以看出，果园全镉的含量随着土壤深度增加而降低。其中北辰桃园土壤的全镉含量由0～20 cm土层到50～80 cm土层的变化是1.24～0.10 mg·kg-1，西青葡萄园土壤全镉含量由0～20 cm土层到50～80 cm土层的变化是0.32～0.09 mg·kg-1。可见，镉在石灰性土壤中移动性很小，主要在土壤表层累积。按照天津市土壤环境质量标准中的二级标准，北辰桃园土壤表层镉积累达到重度污染，20～50 cm土层镉积累轻度污染，而50～80 cm土壤未受镉污染。西青葡萄园土壤表层镉积累达到轻度污染，20～50 cm土层镉积累接近轻度污染，而50～80 cm土壤未受镉污染。

土壤镉在空间层次的变化，表明土壤镉在试验条件下移动性小，这可能与土壤酸碱性和质地有关。

2.3 不同建园或污灌时间土壤镉的状况

对5年到10年的果园的研究显示，土壤表层镉浓度达到0.3～1.25 mg·kg-1。随着果园园龄的增长，镉的积累日益加重（图2）。10年果园土壤镉积累约是5年果园土壤镉的4倍，可见单纯土壤本身的性质没有这么明显。主要是外界原因，近些年污水灌溉带入的量的积累。另外，果园土壤质地偏粘，土壤镉不易降解，也是一方面因素。

2.4 不同果园土壤镉积累状况

在杏园、葡萄园、梨园、桃园表层土壤的镉含量变异很大。由表3可以看出，土壤耕层镉含量以桃园、杏园较高，梨园和葡萄园较低。调查果园土壤镉均超过环境质量标准，并达到轻度、重度污染水平。但从同一地区不同果园看，北辰区桃园和杏园，西青区的梨园和葡萄园之间土壤镉的积累量未达显著差异。可见，土壤镉的累积量与果树种类关系不大，主要与区域和对果园的管理有关。

3 结论与讨论

（1）不同地区果园因立地条件和管理措施不同，土壤镉的污染状况有所不同。在我们调查的试验区北辰区果园土壤含镉远大于西青果园，是西青果园的近4倍。北辰区果园调查点土壤镉属于重度污染。西青区果园调查点土壤镉属于轻度污染。

（2）随着果园园龄的增长，镉的积累日益加重。10年果园土壤镉积累约是5年果园土壤镉的4倍，可见，单纯土壤本身的性质没有这么明显。主要是外界原因，近些年污水灌溉引起的。

（3）在杏园、葡萄园、梨园、桃园表层土壤的全镉含量变异很大。土壤耕层全镉含量以桃园、杏园较高，梨园和葡萄园较低。从同一地区不同果园看，北辰区桃园和杏园，西青区的梨园和葡萄园之间土壤镉的积累量未达显著差异。

（4） 在天津城市周围地区土壤的镉的含量较高，其原因可能与污灌有关[7-8]。笔者调查的果园均在污灌区内，并且污灌历史较长，面积大。这是当前果园土壤镉存在污染的主要原因。

（5） 不同地区土壤镉管理措施，主要从源头上控制土壤重金属污染，同时对污染土壤进行植物修复。

参考文献：

[1] CHEN T B， WONG W J C， ZHOU H Y， et al.Assessment of trace metal distribution and contamination in surface soil of Hong Kong.[J].Environmental Pollution，1997（96）：61-68.

[2] 刘志芬.天津市农田污灌现状及评价分析[J].天津农林科技，1992 （4）：23-24.

[3] 陈怀满.土壤—植物系统中的重金属污染[M].北京：科学出版社，1996.

[4] 方玲.太原市小店区污灌土壤重金属形态分布特征[J].山西农业科学，2014，42（6）：592-598.

[5] 党晋华，刘利军，赵颖，等.太原市小店污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染现状评价[J].山西农业科学，2013，41（10）：1085-1088.

[6] 王祖伟，张辉.天津污灌区土壤重金属污染环境质量与环境效应[J].生态环境，2005，14（2）：211-213.

[7] 陈同斌，郑袁明，陈煌，等.北京市土壤重金属含量背景值的系统研究[J].环境科学，2004，25（1）：117-122.

[8] 郭爱珍，陈斌，程曼，等.我国蔬菜重金属污染现状及防控措施[J].山西农业科学，2016 （4）：560-564.