废弃宅基地复垦后土壤重金属含量分布

孟婷婷， 张 露

(1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司， 陕西 西安 710075； 2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司， 陕西 西安 710075； 3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室， 陕西 西安 710075； 4.陕西省土地整治工程技术研究中心， 陕西 西安 710075； 5.自然资源部土地工程技术创新中心， 陕西 西安 710075)

随着城镇化和工业化进程的加剧，住房新旧交替，改善住房需求的增大，造成了大量废弃宅基地的存在，不仅造成土地资源的浪费，严重威胁十八亿亩耕地红线，同时也影响城镇或农村整体风貌。复垦废弃宅基地是解决上述问题的关键，但宅基地复垦后的土地质量是否可以达到种植标准，需加以考虑，尤其是受人类生活生产活动影响较大的土壤重金属含量。

土壤重金属污染是指人类活动将重金属引入土壤中致使有害元素含量超过背景值，并造成土壤污染的现象[1]。相关研究表明，受重金属污染，我国有约16.1%土壤样本超国家二级质量标准[2]。重金属元素通过扬尘沉降、暴雨径流、污水灌溉等方式进入生态系统循环后，不仅影响土地质量、粮食作物生长质量[3-5]，还会扰乱土壤结构，改变土壤性质，破坏土壤环境稳定性[6-7]。重金属元素具有难降解、活动性强、累积性强等特点，且在极低的浓度下就可能对动物和人体健康产生严重影响，土壤重金属污染问题已成为城市化和工农业发展过程中不可忽视的环境问题[2, 8-10]。以宅基地复垦后种植2年的杨树林地土壤为试验对象，探明自然生长、施肥和灌溉3种不同管理措施的宅基地复垦后土壤中重金属元素分布，以期为废弃宅基地复垦土壤重金属污染的修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验小区位于陕西省咸阳市渭城区兰池大道项目部(108°50′38″E，34°23′26″N)，平均气温14.7℃，平均风速2.1 m/s，空气相对湿度63%，无霜期228 d，年均降水量443 mm。于2018年4月开始对其项目区内废弃宅基地进行植被恢复。在废弃宅基地地面清理、平整后，将普通速生景观杨树作为恢复植被，种植密度按1 m行间距，0.5 m株距扦插种植，总种植面积约3.06 hm2。杨树林的管理措施分别为施用农家肥+灌溉区(以下简称“施肥”)、灌溉、自然生长3种。

1.2 样本采集

于2020年9月使用环刀对3种管理方式杨树林地土壤进行样品采集，以五点取样法，每样点设置3组重复，按照不同深度0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm进行采样，共225个样本。去除石砾、植物根系等后，将样本带回实验室放置阴凉处自然风干。

1.3 指标测定

采用王水-微波消解作为土壤前处理方法，利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定土壤的重金属元素。

1.4 数据处理

采用Excel 2016进行参数计算，绘制重金属含量分布图。

2 结果与分析

从图1可知，不同管理方式土壤各重金属元素在不同土壤深度的含量。自然生长条件下，土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的平均含量分别为80.71 mg/kg、42.02 mg/kg、43.89 mg/kg、92.59 mg/kg、14.94 mg/kg和0.21 mg/kg；灌溉条件下土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd平均含量分别为74.87 mg/kg、37.69 mg/kg、34.04 mg/kg、86.57 mg/kg、14.16 mg/kg和0.18 mg/kg；施肥灌溉条件下土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd平均含量分别为73.34 mg/kg、36.70 mg/kg、30.31 mg/kg、82.62 mg/kg、13.93 mg/kg和0.17 mg/kg。与自然生长条件下相比，灌溉条件下Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的平均含量分别减少7.24%、10.30%、22.44%、6.50%、5.22%和14.29%；施肥条件下分别减少9.13%、12.66%、30.94%、10.77%、10.77%、6.76%和19.05%。

图1 废弃宅基地复垦后重金属含量分布状况

灌溉和施肥模式的土壤重金属Cr、Cu、和As含量随着土层的增加而增加。在3种管理模式下，土壤重金属Zn和Cd的含量均随着土层的加深呈先减少后增加的趋势，含量减少均出现在20～40 cm土层，随后40 cm土层以下含量均增加。土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的含量最小值均出现在施肥管理模式下的20～40 cm土层，其含量分别为57.44 mg/kg、26.5 mg/kg、20.54 mg/kg、58.27 mg/kg、10.9 mg/kg和0.16 mg/kg。

3 结论

研究建立试验小区，分析比较了陕西省咸阳市不同管理措施废弃宅基地土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd 6种重金属分布状况，结果表明，城市绿地管理措施对重金属污染治理效果存在差异，施肥条件下土壤重金属污染修复效果最好，灌溉条件次之，合理布设城市绿地施肥、灌溉条件有助于城市环境重金属污染治理。随着土层的增加，土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的含量最小值均出现在施肥管理模式下的20～40 cm土层，其含量分别为57.44 mg/kg、26.5 mg/kg、20.54 mg/kg、58.27 mg/kg、10.9 mg/kg和0.16 mg/kg。根据污染等级与生态风险程度划分标准，试验小区Cd为轻污染，且处于中等危害，是造成生态风险的主要来源。