上海市不同区域中农田土壤重金属含量与区域分布状况研究

孙杰威

摘要：通过在土壤状况调查过程，对上海市金山、青浦、松江、闵行、浦东和宝山农田区域布设点位，取表层、深层和饱和带的土壤，测试土壤中As、Cd、Cu、Pb和Ni共5项重金属在不同区域分布情况，通过对检测数据分析，As、Cd、Cu、Pb和Ni的平均浓度分别为8.19、0.11、26.08、24.82和29.07mg/kg，与上海背景值差异较小，为上海市背景值分析和后续土地开发利用提供数据支撑。

关键词：农田土壤;重金属;检测分析

Abstract：Based on the investigation of soil conditions，the sites were set up in Jinshan，Qingpu，Songjiang，Minhang，Pudong and Baoshan farmland areas in Shanghai，and the soil samples were taken from the surface，deep and saturated zones，The distribution of As，Cd，Cu，Pb and Ni in different areas was tested，the average concentrations of As，Cd，Cu，Pb and Ni were 8.19，0.11，26.08，24.82 and 29.07 mg/kg，respectively，There is little difference with Shanghai background value，which provides data support for Shanghai background value analysis and follow-up land development and utilization.

Key words：farmland soil;heavy metals;test and analysis

上海作为中国国际经济、金融、贸易、航运、科技创新中心，随着经济不断发展，工业现代化加速进行中，工业发展带来的环境问题也日益突出，城市以及周边郊区环境造成严重环境污染情况。在工业发展进程中场中，农田土壤在周边工业企业的影响下对造成重金属富集，从而影响农作物的生产情况，进而影响农作的产量，甚至对食用农作物的动物以及人类造成健康危害。因此在分析对上海市不同区域的农田土壤中重金属浓度分析是十分紧迫和必要的，同时为后续上海市背景值分析提供数据支撑

1 样品采集

参照《建设用地土壤污染状况调查技术导则》（HJ 25.1-2019）规范，在各个市区选取具有代表性的农田区域，采用系统布点法，选取具有代表性的点位进行采样。使用美国Geoprobe 7822DT双套管无扰动取样专业钻探设备进行土壤样品采集，采样深度设计为6.0 m，记录土壤类型、是否存在污染迹象等，同时，采用土壤气体检测器（PID）对取出的土壤进行初步筛选，以判断土壤中是否有挥发性污染物，用XRF检测土壤重金属的浓度，来判断土壤是否受重金属污染。从每个土壤监测点至少采集3个不同深度的土壤原状样品，包括表层土壤（0～0.5 m）、下层土壤（表层土壤底部～地下水水位以上）及饱和带土壤（地下水位以下）样品。根据现场观察和XRF、PID读数来选择土样用作实验室分析。现场筛选出的土壤样品转移至放有冰排的保温箱中低温避光保存并尽快送至实验室进行预处理和分析检测。

2 测试方法

（1）砷

检测方法参照《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ 803-2016），测试仪器为电感耦合等离子体质谱仪Agilent 7900;

（2）铅、镉

检测方法参照《土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）测试仪器为原子吸收光谱仪ThermoFisher iCE3500;

（3）铜、镍

检测方法参照《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491-2019）测试仪器为原子吸收光谱仪ThermoFisher iCE3500。

3 农田土壤重金属区域分析

采集的农田土壤样品经过检测和汇总分析后，可针对各个行政区重金属背景情况进行分析，同时于上海和国家土壤中重金属的背景值进行比对，可判断各个不同行政区在城市发展进程中重金属情况是否有积累情况，为上海市背景值分析和后续土地开发利用提供数据支撑，对城市发展建设规划有着深刻的意义。

1、农田土壤中砷的区域分析

土壤中砷的来源主要为工业源和农业源，砷经常以伴随元素的方式存在于多种重金属矿中，在采矿或冶炼区周边，所排放的废水、废气中砷的含量无疑更高，这些随工业“三废”排放到农田的砷，是导致农田砷超标的重要原因。一些生活污水、废弃物及医学药物中也常含有一定量的砷，这些物质的随意丢弃也在一定程度上增加了农田中砷的累积风险。

由图1可知，除金山区和青浦区，其他4个区的土壤砷含量普遍低于上海背景值[1]和国家背景值[2]，金山区农田区域砷的平均含量达11.51 mg /kg，超過上海土壤环境背景值的28.54%，接近于国家背景值。青浦区农田区域砷的平均含量为9.26 mg /kg，接近上海土壤环境背景值，低于国家背景值。6个区分析样品砷的平均浓度为8.19 mg /kg，与上海土壤环境背景值接近。

2、农田土壤中镉的区域分析

土壤镉污染主要来源于大气中镉的沉降，农药、化肥和塑料薄膜使用，污水灌溉，污泥施肥，含重金属废弃物的堆积，金属矿山酸性废水污染等。

由图2可知，金山区、青浦区、松江区、闵行区和浦东新区土壤镉的含量普遍低于上海背景值，接近于国家背景值，宝山区农田区域镉的平均含量达0.18 mg /kg，超过上海土壤环、境背景值的33.26 %，高于国家背景值80%。青浦区农田区域镉的平均含量为9.26 mg /kg，接近上海土壤环境背景值，低于国家背景值。松江区农田区域镉的平均含量最低，为0.06 mg /kg，低于上海土壤环境背景值和国家背景值。6个区分析样品镉的平均浓度为0.11 mg /kg，与上海土壤环境背景值接近。

3、农田土壤中铜的区域分析

铜是人体健康不可缺少的微量营养素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝和心等内脏的发育和功能都有重要影响。铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产、塑料电镀铜化合物生产等产生的铜化合物，可能造成铜的污染情况。

由图3可知，金山区、松江区和浦东新区土壤铜的含量明显高于上海背景值和国家背景值，金山区、松江区和浦东新区农田区域铜的平均含量达31.55 mg /kg、31.86 mg /kg和27.00mg /kg，分别超过上海土壤环境背景值的34.26 %、35.58%和14.89%，分别高于国家背景值39.60%、40.98%和19.47%。6个区分析样品铜的平均浓度为26.08 mg /kg，与上海土壤环境背景值接近。

4、农田土壤中铅的区域分析

铅是一种对人体危害极大的有毒重金属，因此铅及其化合物进入机体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害，若含量过高则会引起铅中毒。随着工业市场的迅速发展，铅被广泛应用到各行各业，铅对环境的污染越来越重，对人体的健康危害也越来越大。在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积、交通过程中尾气排放和轮胎磨损以及为提高农业生产，施用化肥、农药、污泥和污水灌溉过程中，都可以使铅在土壤中大量积累。

由图4可知，除宝山外，其他5个区土壤的铅的浓度均高于上海背景值，其中仅松江和浦东新区土壤的铅的浓度高于国家背景值，松江区和浦东新区农田区域铅的平均含量达27.6 mg /kg和27.5 mg /kg，分别超过上海土壤环境背景值的29.39 %和29.11 %，与国家背景值接近。6个区分析样品铜的平均浓度为24.82 mg /kg，与上海土壤环境背景值接近。

5、农田土壤中镍的区域分析

镍最重要的特点就是能与其他金属形成合金以提高金属材料的强度、耐高温性和耐腐蚀性，因而被广泛应用于生产工业机械和精密电子仪器、冶金和电镀等领域。土壤中Ni的人为来源主要是金属矿产的开采、金属的冶炼、化石燃料的燃烧、农药和化肥的施用、车辆废气排放、房屋拆迁废物的处理、垃圾的堆放与焚烧、大气沉降等。另外，生活和工业产生的污水、污泥可能携带Ni，而后被用作农业生产过程中的灌溉水及肥料。

由图5可知，松江和浦东新区土壤的镍的浓度高于上海背景值和国家背景值，松江区和浦东新区农田区域铅的平均含量达38.59 mg /kg和35.00 mg /kg，分别超过上海土壤环境背景值的23.72%和12.22 %，超过国家背景值43.45%和30.11%。6个区分析样品镍的平均浓度为29.85 mg /kg，与上海土壤环境背景值接近。

4结语

在上海六个区农田土壤采样，分析Cd、Cu、Pb和Ni的土壤样品浓度，得到As、Cd、Cu、Pb和Ni的平均浓度分别为8.19、0.11、26.08、24.82和29.07mg/kg，與上海背景值差异较小，通过与上海市土壤背景值和国家土壤背景值对比分析为后续土地开发利用提供数据支撑，作为参考数据。

参考文献：

[1]庞金华. 上海郊县土壤和农作物中金属元素的污染评价. 植物资源与环境，1994，8（1）：20-26;

[2]陈秀端.中国城市土壤重金属空间分布与污染研究[J].环境科学与技术，2011，S2：60-65.

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