安徽省桐城市农田土壤重金属污染评价

李 燕

(桐城师范高等专科学校，安徽 桐城 231400)

土壤是地球生物的载体，更是人类赖以生存和发展的重要自然环境要素。近年来，随着现代化工业和农业的集约化发展，农药和化肥被大量使用，甚至使用污水灌溉农田，导致大量耕地被不同程度地污染，土壤环境污染日益严峻，致使土壤严重退化。每年因此损失大量的粮食，还直接导致农作物品质不断下降，严重威胁到农产品的安全，乃至人类的食品安全，进而危害到人类的身体健康。因此，土壤污染已成为农产品质量安全的潜在威胁。

土壤污染是指“由于自然原因和人类活动所产生的污染物质进入土壤，其数量超过土壤的容纳能力，速度超过土壤的净化速度，最终使土壤的物理、化学和生物学性质发生改变，导致农作物的产量和质量下降，还引发大气或水体的次生污染，因而对人类身体健康构成危害的现象”[1]。土壤被污染后会直接改变土壤生态系统的结构和功能，各种污染物在耕地作物系统中长期累积，并通过食物链在人体内富集，形成长期潜伏的“定时炸弹”，终将对生物圈的生态安全构成严重威胁。

每年，全球由重金属物质的染污引起的疾病事件频频发生；重金属染污也会对土壤环境产生各种程度的不良影响。中国环境保护部和国土资源部联合调查全国土壤污染状况结果显示，我国有19.4%的耕地存在不同形式的污染[2]，其中以重金属污染为主，主要包括重金属元素Cr、 Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、Zn。每年超过1200万t粮食被重金属污染，1000多万t粮食减产，经济损失在200亿元以上[2]。

人类的采矿与冶炼活动使重金属进入了水流和土壤中，由于它们不被生物降解，反而通过食物链被富集起来，食物链终端的人类会因此慢性中毒。近年来，此类事件并不少见，以海洋水污染事件最典型，如早在1956年发生在日本水俣湾的汞污染事件，致使数十万人留下后遗症，长期饱受身体病痛的折磨，这就是四大公害病之一——水俣病。

1 重金属污染的特点

重金属污染的潜伏期很长，通常被发现时，污染程度已经达到严重污染水平，所以已经产生无法挽回的结果了。其次，重金属能与酸、碱和盐类物质形成有机物，也就更能溶于土壤中，生物毒性也不断地积累。特别是当重金属元素进入土壤环境后，不能依靠生态系统本身的自净作用减轻其危害作用，因此对动植物和土壤系统带来致命的影响。

2 土壤重金属污染的危害

2.1 对动植物的危害

重金属超标，使植物根系新陈代谢失调，根系的吸收能力显著减弱，从而使植物生长缺少营养，导致植物生长缓慢，植物产量和品质下降，甚至引起其生态特征的突变。土壤是动物赖以生存和繁衍的唯一环境，土壤重金属污染对于它们而言就是致命的威胁，会影响其种群的数量及生物群落的构成。

2.2 对人类身体健康的危害

重金属在动、植物体内不断积累，随着漫长的食物链进程，最终富集到人体中，使人体某些功能器官产生一系列的病变，诱发其它疾病，甚至引发癌症，严重危害人类身体健康。

2.3 对生态系统的危害

地球生物圈是一个处于不断的物质循环和能量流动的生态系统，作为生态环境组成成分之一的土壤，如果被重金属污染，便会导致处于动态平衡的生态系统环境恶化。

3 土壤样品采集与处理

安徽省桐城市新渡镇素有“塑料之乡”的美誉，大大小小的塑料加工厂遍布乡镇，塑料产品在生产过程和使用过程中都会对自然环境产生不利的影响。塑料制品埋在土壤中很难被分解，减弱了土壤透气性能，阻碍水分在土壤中的传递，使植物根系生存困难，影响农作物生长，导致产量下降。日常生活中，一次性塑料袋被大量使用；塑料袋如果受热超过65 ℃，其中的化学成分会分解渗透到食物里，给人类的身体健康埋下隐患。使用后的废塑料被一些不正规的垃圾处理场焚烧，产生大量有害气体，污染附近大气环境，甚至会诱发人们的呼吸道疾病。

桐城市新渡镇童庄村的主导产业就是塑料加工，废弃的塑料薄膜长时间老化后并不腐烂，碎屑物会被遗留在田地间，破坏土壤生态结构，阻碍农田植物吸收水分和养分，影响农作物正常生长，导致农作物减产。在粮食区农田土壤中，用五点法采集10个样点，用小铁铲取5～20 cm的表层土，铺在准备好的塑料布上。先用小铁耙除去土壤上层的杂物如植物根茎和落叶、小石子等，再用小铁铲将大的土块敲碎、混匀，堆成一个正方体，沿其两条对角线分割，得到土壤样品。最终共得到土壤样品66个，采集的样品经登记编号后，用塑料袋封装，带回实验室。

在实验室背阳的桌面上，将取回的新鲜土样小心地平铺在干净的白纸上，均匀摊开，形成2～3 cm 的薄层，让其在通风处自然风干。风干过程中，多次翻动土壤，挑拣出石砾等杂质；等到土壤稍微干燥，逐一压碎大块土壤，再用细木棒反复碾压成细小颗粒。土样彻底风干后，用研钵对样品逐一研磨，每个样品都要分多次研磨，研磨后过100目尼龙网筛，然后编号，装入密封的塑料瓶中保存，以备土壤重金属含量的测定。

4 土壤重金属测定

取0.2 g土壤样品，置于洁净的消解罐中，往其中加入8 ml HNO3和2 ml H2O2浸泡。然后将消解罐按要求密闭后放入微波消解仪中，设置程序：160 ℃，10 min；180 ℃，1 h，消解程序完毕后，冷却至30～50 ℃后，取出。将消解液全部转移至烧杯中，加入2 ml HF和1 ml HClO4，在180 ℃的加热板上赶酸。赶酸结束后，将消解液转移到50 ml容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，使用电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OMS测定土壤中 Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、As、Ni和Hg的含量。

5 土壤重金属污染评价方法

单因子污染指数法是目前国内通用的一种重金属污染评价方法，评价结果由污染指数表示，指数小，说明污染物质的污染程度较轻；指数大，则说明污染物质的污染程度较重。其计算式为：Pi=Ci/Si，式中：Pi为重金属元素的污染指数，Ci为研究区域重金属元素的测量值，Si为重金属元素标准参考值；

6 检测数据的统计分析

表1转换成图1，各重金属元素在土壤中的含量差异明显，因此结论非常明确。

表1 土壤重金属单因子污染指数法分级标准

图1 桐城市新渡镇农田土壤8种重金属单因子污染指数

桐城市新渡镇农田土壤中8种重金属的单项污染指数平均值表现为Hg >Cd >Zn > Ni >Cu >Cr > Pb >As。这说明Hg是主要污染元素，Hg的单因子污染指数均值达到4.69，对照分级标准，属于中度污染；Cd、Zn、Ni、Cu、Cr、Pb的单因子污染指数均值范围都在1.1～1.5之间，属于轻微污染；As单因子污染指数为 0.64，污染程度最低。

统计各样点的重金属元素单项污染指数值超标情况，结果如表2所示。所有土壤样品中，8 种重金属元素在土壤中都有一定累积，其中Hg最引人注目，38%的样点达到了重度污染水平。As有75%的样点处于清洁水平，Cu、Zn、Ni、Cr大部分样点属于轻微污染，Pb 有63%的样点达到轻微污染水平，Cd有78%的样点属于轻微污染。

表2 桐城市新渡镇农田8种土壤重金属单因子污染指数

表3 样点分布频率评价

综合以上结果，我们知道，桐城市新渡镇农田土壤中重金属Hg是主要污染因子，大部分样点均处于重度污染；As污染最轻，大部分处于清洁水平；Cu、Zn、Ni、Cr、Pb 、Cd 大部分为轻微污染，个别样点处于中度污染。所以，我们在土地使用过程中要严格控制Hg元素的土壤进入，并且对已经污染的耕地要采取治理措施，把危害降到最低。