山西核桃产地土壤中重金属含量及污染评价

张春媛

(山西省林业和草原科学研究院，山西 太原 030012)

核桃,落叶乔木，富含钙、铁等矿物质及多种维生素、蛋白质，备受人们喜爱，但农药的使用及其所处环境会导致有害重金属积累[1-2]。山西省是核桃经济林大省，笔者检测了山西省8个县80份核桃基地土壤样品中的镉、铅、铜、铬、汞、砷6种重金属元素含量，并进行了土壤重金属污染评价，以期为山西省核桃产业的健康发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

土壤样品采自山西省核桃基地，包括吕梁汾阳市、交口县、孝义县、中阳县，晋中左权县、和顺县、榆市县和长治黎城县,每个基地取10个土壤样品。采样方法为按对角线形选5棵核桃树，每棵树取2钻土样，按照“四分之一”法混合，取土深度30 cm～40 cm。试验试剂包括汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)标准品，盐酸，硝酸，氢氟酸，抗坏血酸，硼氢化钾，硫脲，氢氧化钾，过氧化氢，磷酸二氢铵，硝酸钯。

1.2 试验设备

试验设备包括微波消解仪、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)、原子荧光分光光度计、分析天平、恒温干燥箱、调温式电热板。

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理

将取回的土壤，剔除残根、石块等杂物，自然晾干，过80目筛，保存在密封袋中待用。

1.3.2 标准曲线的绘制

分别吸取Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As标准品，配置标准曲线工作液，在ICP和原子荧光光度计中测定吸光度。以吸光度为纵坐标，标准品溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线。

1.3.3 试样溶液的制备

称取土壤样品0.2 g(精确至0.000 1 g),置于消解罐中，在通风橱中依次加入7 mL HNO3、3 mL HCl、3 mL HF、2 mL H2O2，放置过夜,进行预消解。将消解罐放入微波消解装置中进行微波消解，冷却后，取出消解罐。置于赶酸器上蒸至近干，冷却后用2%的硝酸溶液冲洗内壁，定容到50 mL容量瓶中。空白对照不称取样品，其他步骤同上。

1.3.4 试样溶液的测定

将样品溶液注入ICP、原子荧光分光光度计中，在与测定标准曲线工作液相同的仪器工作参数下，测定吸光度。代入标准曲线的一元线性回归方程中，计算样品中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、砷(As)的含量。

1.3.5 土壤重金属污染评价[3]

根据NY/T 1054-2021《绿色食品产地环境调查、检测与评价规范》中的方法，进行土壤重金属污染评价。

土壤重金属单项污染指数公式为：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi为土壤中第i种重金属的污染指数；Ci为土壤中第i种重金属的实测含量，mg/kg；Si为土壤中第i种重金属的标准限量值，mg/kg。

土壤重金属综合污染指数公式为：

式中：P综为土壤重金属综合污染指数；P最大为土壤重金属单项污染指数最大值；P平均为土壤重金属单项污染指数平均值。

土壤重金属综合污染指数分级标准见表1。

表1 土壤重金属综合污染指数分级标准

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

通过绘制镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、砷(As)6种重金属的标准曲线，各重金属标准曲线的相关系数均达到了0.999以上，线性良好。

2.2 重金属测定结果

2.2.1 土壤中Cd的测定结果

土壤中Cd的含量见表2。

土壤中镉的标准限量为Cd≤0.4 mg/kg。由表2可知，80个样品的Cd检测出率为100%，Cd含量的中位值接近平均值，总体符合近正态分布。中位值>平均值，样本Cd含量右偏，为左尾分布，说明多数土壤样品的Cd含量较高。

2.2.2 土壤中Pb的测定结果

土壤中Pb的含量见表3。

土壤中铅的标准限量为Pb≤50 mg/kg。由表3可知，80个样品的Pb检测出率为100%，Pb含量的中位值接近平均值，总体符合近正态分布。中位值<平均值，样本Pb含量左偏，为右尾分布，说明多数土壤样品的Pb含量较低。

表2 土壤中 Cd 的含量

表3 土壤中Pb的含量

2.2.3 土壤中Cu的测定结果

土壤中Cu的含量见表4。

表4 土壤中Cu的含量

土壤中铜的标准限量为Cu≤60 mg/kg。由表4可知，80个样品的Cu检测出率为100%。中位值<平均值，样本Cu含量左偏，为右尾分布，说明多数土壤样品的Cu含量较低。

2.2.4 土壤中Cr的测定结果

土壤中Cr的含量见表5。

表5 土壤中 Cr 的含量

土壤中铬的标准限量为Cr≤120 mg/kg。由表5可知，80个样品的Cr检测出率为100%。中位值<平均值，样本Cr含量左偏，为右尾分布，说明多数土壤样品的Cr含量较低。

2.2.5 土壤中Hg的测定结果

土壤中Hg的含量见表6。

表6 土壤中Hg的含量

土壤中汞的标准限量为 Hg≤60 mg/kg。由表6可知，80个样品的Hg检测出率为100%。中位值<平均值，样本Hg含量左偏，为右尾分布，说明多数土壤样品的Hg含量较低。

2.2.6 土壤中As的测定结果

土壤中As的含量见表7。

表7 土壤中As的含量

土壤中砷的标准限量为 As≤20 mg/kg。由表7可知，80个样品的As检测出率为100%。中位值>平均值，样本As含量右偏，为左尾分布，说明多数核桃样品的As含量较高。

2.3 核桃产地土壤重金属污染评价

各核桃产地土壤重金属污染评价结果见表8。

表8 土壤重金属污染评价

从表8可以看出，各核桃产地土壤中重金属单因子污染指数均<1，为未污染。但孝义县的综合污染指数为0.73，达到了警戒水平，等级为尚清洁，这主要是因为该产地土壤的Cd含量较高，存在潜在污染风险[4]。其他核桃产地的综合污染指数等级均为清洁。

3 结论与讨论

山西各核桃基地土壤中Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As 6种重金属元素含量差异较大。其中，Cd的最高含量为最低含量的20.7倍，最高值出现在孝义县；Pb的最高含量为最低含量的5.4倍，最高值出现在左权县；Cu的最高含量为最低含量的11.2倍，最高值出现在交口县；Cr的最高含量为最低含量的9.9倍，最高值出现在孝义县；Hg的最高含量为最低含量的27.9倍，最高值出现在中阳县；As的最高含量为最低含量的15.1倍，最高值出现在孝义县。依据NY/T 1054-2021《绿色食品产地环境调查、监测与评价规范》进行土壤重金属污染评价，山西各核桃基地土壤总体处于安全水平，孝义县的综合污染指数为0.73，达到了警戒水平，Cd含量存在潜在的污染风险。