某市粮棉油生产区土壤重金属污染特征及评价

赵志梅 赵丽辉

（山东省淄博生态环境监测中心 山东淄博 255040）

随着工业的发展，重金属的污染也日趋严重，重金属污染事故频频发生。某市为了确保粮食生产安全，通过对某市粮棉油生产区土壤的调查，了解土壤重金属污染状况，对土壤中重金属含量及分布特征进行评价和研究。

1 实验与方法

1.1 采样点位布设

本次土壤采样采用梅花型布点，采集0～20 cm表层土壤，采样量为5 kg，采集选择最具代表性的粮棉油生产区土壤，各采集5个土壤样品。

1.2 样品采集与制备

把采集好的土壤样品放置在搪瓷盘中自然风干，风干过程中不时翻动，捡拾枯叶残枝剔除石块，等风干后按照《土壤环境监测技术》［1］要求制备样品，用玛瑙研磨器研磨过筛（100目），装瓶待测。

1.3 实验仪器

（1）Cd、Cu、Ni、Pb、Cr、Zn 实验仪器：ETHOS1-T640 微波消解仪（意大利，Milestone）、可控温电加热板（莱伯泰科有限公司）、AB204-E电子天平、Millipore超纯水机、710-ES电感耦合等离子体发射光谱（美国，瓦里安）。

（2）Hg、As实验仪器：DZKW-C型双列四孔恒温水浴锅、AB204-E电子天平、Millipore超纯水机、瑞利AF-610B原子荧光仪。

1.4 样品的前处理

（1）Cd、Cu、Ni、Pb、Cr、Zn 样品前处理。使用 ETHOS1-T640微波消解仪，对采集的土壤样品进行消解，其具体操作如下：取制备好的待测土壤样品0.25 g（准确到0.1 mg）和ESS-4标准样品于聚四氟乙烯微波消解罐内。加入6 mL硝酸、2 mL盐酸、1 mL氢氟酸、0.5 mL高氯酸，然后按照设定的条件（见表1）进行消解。待消解结束后，冷却取出消解罐放置在可控温电加热板进行赶酸，蒸至近干，用1%的硝酸溶液定容，于瓦里安710-ES电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-ES）进行测定。微波消解仪步骤见表1。

（2）Hg、As样品前处理。称取 0.5 g（精确至 0.1 mg）的土壤样品和ESS-4标准样品于50 mL具塞比色管中，加数滴去离子水湿润样品，加10 mL（1+1）王水，加塞后小心摇匀，在室温下放置过夜。于沸水浴中加热消解2 h，期间摇动1次，取出自然冷却，加去离子水定容至50 mL，摇匀。

表1 微波消解条件

吸取10 mL上清液于50 mL比色管中，加2.5 mL硫脲-抗坏血酸溶液，加5 mL盐酸溶液，用去离子水定容至50 mL，摇匀，放置15 min。同时做空白试验。以10%盐酸溶液为载体，以硼氢化钾-氢氧化钾溶液为还原剂，用氩气做载气，测量试液的荧光强度从校准曲线上求出样品中砷的含量。

吸取10 mL上清液于50 mL比色管中，加入2.5 mLHCl，用去离子水定容至50 mL，摇匀，放置15 min。同时做空白试验。以5%盐酸溶液为载流，用氩气做载气，测量试液的荧光强度从校准曲线上求出样品中汞的含量。

1.5 标准曲线的配置

依据《土壤环境监测分析方法》［2］配置 Cu、Pb、Zn 混合标准工作曲线，单配 Ni、Cr、Cd、As、Hg 的标准工作曲线。

1.6 质量控制

为了保证方法的正确性，进行8种元素的回收率测定，同时平行测定国家生态环境部标准样品研究所提供的ESS-4土壤标准。测定结果表明标准样品中8种元素的测定值均在样品保证值范围内，3次测量结果相对标准偏差都小于5%。空白加标回收率为 85.1%～103%，结果满意。 Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Hg和As回收率详见表2。

1.7 测定结果

通过对粮棉油3个区域内采集15个土壤样品进行分析，粮棉油种植区土壤含量中pH的变化范围是8.20～8.80；Cd含量范围0.076～0.272 mg/kg，平均值 Cu含量范围 42.6～49.8 mg/kg，Ni含量范围 40.7～46.3 mg/kg，Pb 含量范围 30.3～39.5 mg/kg，Zn 含量范围 34.6～45.7 mg/kg，Cr含量范围 58.2～67.9 mg/kg，Hg 含量范围 0.029～0.206 mg/kg，As含量范围 6.1～9.8 mg/kg，各监测点位重金属含量变化详见图1，测定结果详见表3。

表2 空白样品加标回收率

2 结果与评价

2.1 重金属在不同种植区分布特征

通过调查监测，从图1和表3可看出，某市粮棉油种植区Cd和Cr测定范围相差不大，棉花区和种油区平均值相近，粮食种植区略高；Cu和Ni测定范围相差较小，粮食区和棉花区平均值相近，种油区略低；Pb测定范围相差不大，粮食种植区和种油区平均值相近，棉花区略高；Zn测定范围相差不大，棉花区和粮食种植区平均值相近，种油区较低一些；Hg和As测定范围相差较大，粮食种植区和种油区平均值相近，棉花区略高。相比之下，种油区重金属含量较低。

表3 各测点土壤土壤样品中主要重金属元素均值结果表

2.2 评价方法

本研究采用 《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》 （ GB15618—2018）［3］（主要适用于一般农田地土壤风险筛选值）进行评价。采用目前普遍采用的单项污染指数和综合污染指数评价方法［2］，综合污染指数即内梅罗污染指数法，评价评级公式如下：

式中：Pi为污染物指数；Ci为污染物的实测值；Si为污染物的评价标准。

式中：Pmax为参加评价的单项污染物指数最大值；Pave为参加评价的单项污染物指数的平均值。

单项污染物指数分级标准Pi≤1属非污染；1＜Pi≤2属轻污染；2＜Pi≤3 属中度污染；Pi＞3 属重度污染。

综合污染指数分级标准：P综≤0.7为清洁（安全）；0.7＜P综≤1为尚清洁（警戒级）；1＜P综≤2 为轻度污染；2＜P综≤3 为中度污染；P综＞3属重污染。

2.3 评价结果

本次调查粮棉油种植区区域内采集15个土壤样品重金属单项污染指数Pi均小于1，属于非污染，土壤环境质量良好，土壤等级为Ⅰ级，评价结果详见表4。

表4 粮棉油种植区土壤综合污染指数及分级

由表4看出，3种种植区土壤综合污染指数均小于0.7，污染等级为清洁（安全）级，表明3种种植区土壤均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准 （试行）》（GB15618—2018）［3］土壤环境质量要求，说明某市送检粮棉油种植区土壤质量状况良好，无污染。因此建议在以后的生产生活中，应继续加强环境管理，增强环保意识，保护好粮食的生产基地，从源头保障食品安全。