阿拉尔枣园土壤重金属含量测定及污染评价_宁承江.pdf

阿拉尔枣园土壤重金属含量测定及污染评价宁承江1李静1雷永斌2吴瑛2，3（1.阿克苏地区环境保护局，新疆阿克苏 833000；2.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护与利用重点实验室，新疆阿拉尔 843300；3.塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔 843300）摘要：为调查阿拉尔枣园土壤重金属污染状况，以新疆阿拉尔团场的红枣园间土壤为研究对象，对 24 个红枣枣园的土壤进行采集。采用火焰原子吸收分光光度法测定了枣园土壤样品中的 Cd，Pb，Cr，Cu 和 Zn 5 种重金属含量，以 土壤环境质量标准（GB 156181995）二级为标准，运用尼梅罗综合污染指数法进行评价。结果表明，24 个土壤样点中的 Cu，Pb，Cr，Zn 和 Cd 平均含量分别为 3054，8599，7109，7729，462 mg/kg，均大于新疆土壤背景值，Cu，Cr，Pb 和 Zn2污染等级均为无污染、安全无风险，符合国家二级土壤标准。但是存在 Cd 污染，分别有 54.17，833，37.5的采样点处于轻度、中度和重度污染，需要进行特别的关注。土壤重金属综合污染指数 P 平均值为 336，属于中度污染状态，Cd 是最主要污染指数贡献因子。关键词：重金属；土壤；评价；枣园；阿拉尔Abstract：In order to investigate the soil heavy metal pollution in the Alar jujube field，the soil samples were collected from the 24 jujube gardens in Alar，Xinjiang By using flame atomic absorption spectrophotometry，5 kindsof heavy metals，Cd，Pb，Cr，Cu and Zn content of the soil samples were determined according to secondarystandard of the soil environment quality standard（GB l56181995），and were evaluated with the Nemerow Synthetical Pollution Index method The results show that Cu，Pb，Cr，Cu and Zinc average content of the 24 soilsample are：3054 mg/kg，8599 mg/kg，7109 mg/kg，7729 mg/kg and 462 mg/kg respectively，all of whichwere greater than the soil background values in Xinjiang Cu，Cr，Pb and Zn2pollution levels are pollutionfree，safe and riskfree，conforms to the national secondary standard of soil However，there is Cd pollution，with 4583percent，833 percent and 4583 percent of the sample points in light，moderate and severe pollution，which requires special attention The potential comprehensive pollution index of soil heavy metals is 336，which is moderately polluted Cd is the most important factor contributing to pollution indexKey words：heavy metal；soil；evaluation；jujube orchard；Alar中图分类号：S661.1文献标识码：A文章编号：16741021（2017）080052-05收稿日期：20170608；修订日期：2017-08-25。作者简介：宁承江，男，1967 年生，主要从事环境保护管理工作。*通讯作者：吴瑛，女，1968 年生，教授，主要从事环境分析化学教学与研究，E-mail:。基金项目：阿克苏地区环保局自主项目（AKSHB2016001）。1引言据 2014 年 全国土壤污染状况调查公报1显示，全国土壤污染超标点位占总点位的 161，土壤重金属超标点位最多，至少占全部超标点位的 80以上。土壤中的重金属污染物具有稳定性、难降解、存留时间长的特点2。土壤长期受重金属污染，会破坏土壤结构、降低土壤缓冲能力，甚至会污染地下水。重金属富集在农作物体内会导致其生理功能紊乱、营养不良，最终导致农作物减产3-5。作物叶片和根系吸收是农作物重金属污染的主要途径6-7，会导致粮食、蔬菜等农作物中重金属含量增加8-10，这些重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能会在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒，由于重金属对人体的危害是52环境保护与循环经济*一个长期缓慢的过程，因而具有很大的潜在危害。土壤重金属污染还能通过灰尘、无意吸食、土壤和食物链11-12富集等多种途径威胁人类的身体健康，尤其是儿童。因此调查土壤重金属含量分布情况，对防范重金属污染带来的危害和治理重金属污染是十分必要的。近年来，随着新疆农业产业结构的不断调整、优化，新疆红枣种植业发展迅速，种植面积已达4667 hm2，属新疆优势特色农产品。而重金属是影响食用农产品质量安全水平的重要因素13-14，目前有关新疆红枣中的重金属的研究表明，部分重金属元素含量还是安全的15，但对枣园土壤的研究较少。借鉴国内多起农产品质量安全事件对区域优势农产品产业发展的不良影响，需对危害新疆红枣质量安全的主要重金属进行研究分析，从而提高新疆红枣的质量安全水平，保障优势产业的高效发展，为区域生态环境治理和食品安全管理提供研究基础，为政府相关部门制定政策提供数据依据。2材料和方法21实验试剂及仪器试剂：氢氟酸、高氯酸（优级纯）、硝酸（优级纯）、铅粒（5N）、镉粒（5N）、铜粉（5N）、硫酸、磷酸、尿素、亚硝酸钠、丙酮、高锰酸钾（均为分析纯）。主要仪器：自动双重纯水蒸馏器（上海亚荣生化仪器厂）、电子分析天平（赛多利斯）、紫外可见分光光度计（2450 岛津）、火焰原子吸收分光光度计（美国 PE 公司）。22研究区概况阿拉尔市地处天山南麓，塔克拉玛干大沙漠北缘，阿克苏河与和田河、叶尔羌河三河交汇之处的塔里木河上游，80308158E，40224057N 之间，行政区划总面积 4 196 km2，占农一师总面积的655，沿塔里木河呈绿洲带状分布，东西长 130 km，南北宽 60 km。灌溉水源主要引自阿克苏河和塔里木河，已建有多浪、胜利、上游三大平原水库，总水面2488 km2，库容 518 亿 m3。地下水资源丰富，有很大的开发潜力。由于光照充足，昼夜温差大，所产瓜果含糖量高。以红枣为例，含糖量达到 34。采样区分布见图 1。图 1阿拉尔红枣果园采样区位置分布示意23样品的采集与处理参照农田土壤环境质量监测技术规范（NY/T3952012）相关要求，五点法土壤采样，取表层土壤2030 cm。枣园分成 35 年、58 年和 8 年以上 3 个枣园龄段，每园龄段各选 3 个枣园，枣园面积 02525 hm2，采样点距离红枣树树根 50100 cm。使用竹片刀挖开地表上层土壤，装于编好号的牛皮纸袋中，每块地采集的土壤样品质量为 34 kg。采样时注意贴好标签并记录采样的位置及枣园信息。土壤重金属测定方法和执行标准依据土壤环境质量标准（GB 15618-1995），土样经硝酸高氯酸氢氟酸消解后，土壤 pH 值采用电位法，Cr 采用 二苯碳酰二肼分光光度法（GB 746787），Cu，Pb，Cd 和 Zn采用 火焰原子吸收分光光度法（NY/T 16132008）。24评价方法和标准采用国家土壤环境质量二级标准和新疆背景值，运用单项污染指数法和尼梅罗综合污染指数法相结合的方法对其进行评价16-17。单项污染指数法可以对每项污染物的污染状况进行评价，其计算公式为：Pi=CiSi式中，Pi为单项污染指数；Ci为污染物实测值；Si为污染物评价标准；i 为某种污染物。Pi1，表示土壤未受到 i 种污染物污染；Pi1，表示受到污染，Pi越大污胜利水库塔里木河上游水库1630000ENWS222021161815192317131211108 91423241675453染程度越严重。综合污染指数法：在单项污染指数评价的基础上，采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的尼梅罗综合污染指数（P）进行评价，其计算公式为：P=Pi2+（Pi max）22姨式中，Pi为污染指数平均值；Pi max为最大单项污染指数。内梅罗指数特别考虑了污染最严重的因子，在加权过程中避免了加权系数中主观因素的影响，是一种环境质量指数。评价标准：土壤环境质量综合评价指数分级参考 绿色食品产地环境质量现状评价纲要 中的规定进行分级（表 1）。表 1土壤环境质量综合评价指数及分级等级划分为：1 级属清洁水平，适合发展有机食品；2 级属尚清洁水平，适合发展无公害食品生产；3 级以后属污染水平，不适宜无公害农产品的生产。土壤环境质量标准参照无公害食品林果类产品产地环境条件（NY 50132006），土壤污染指数分级参照农田土壤环境质量检测技术规范（NY/T3952012）。3结果与分析31土壤重金属含量特征测定样品土壤中的 pH，所有采集的土壤 pH 均在 7582 之间。根据 GB 156181995 中的 土壤无机污染物的环境质量 二级标准值，在该标准中，Cd含量10 mg/kg，Cu 含量200 mg/kg，Pb 含量350 mg/kg，Cr 含量250 mg/kg，Zn 含量300 mg/kg。24 个红枣果园土壤测定结果见表 2。从表 2 中可以看到，土壤均呈现偏碱性，pH 值在 7982 之间，Cu，Pb，Zn，Cr 的含量都在标准之下，但是 Cd 元素的含量都较高，样品超标率达到了 100。表 2土壤重金属检测结果mg/kg等级综合污染指数污染等级污染水平1P0.7安全清洁42.03.0重污染土壤污染已相当严重20.7P1.0警戒级尚清洁31.0P 2.0轻度污染土壤受到轻度污染采样点编号pH含量（n5）CuZnCdPbCr17.919.451.7246.822.2255.843.9562.121.532.580.5327.817.651.0761.404.3983.095.3758.520.561.761.5737.921.511.7956.484.5667.975.1571.253.121.520.5747.916.050.6473.562.83105.467.7982.130.871.860.9358.220.261.7967.186.7485.687.8478.252.131.650.9967.924.132.0258.624.5983.695.6669.310.121.510.5778.226.433.6457.951.7280.515.98112.220.122.050.9988.126.761.6268.750.0050.024.5978.125.212.050.9998.230.721.6268.750.0068.266.6169.310.142.080.87108.131.082.1569.483.1555.825.7175.340.363.120.57118.129.651.9379.950.0066.629.5768.540.963.480.50128.135.762