土壤是经济社会可持续发展的物质基础,关系人民群众身体健康,关系美丽中国建设,保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容[1]。近年来,随着社会经济的发展,环境污染引发环境卫生问题也是尤为突出,其中农村土壤环境面临重金属污染。为了解烟台市农村土壤卫生健康危害因素的水平及动态变化,客观评价农村环境卫生状况,为制订政策措施提供依据和支持,根据《全国农村环境卫生监测项目技术方案》的要求,在2014—2017年开展了全市农村环境卫生健康危害因素抽样调查,现将4年的土壤卫生检测数据报告如下:
1 材料与方法 1.1 土壤采集方法及要求按照国家农村环境卫生监测项目方案要求,在充分考虑地域分布、经济发展水平、地理环境及人口分布等因素的条件下,选择蓬莱市等4个地区(县,市区)作为监测县。每个县(市、区)选择5个乡镇,每个乡镇选择4个行政村作为监测点,每个监测点采集村中农田土壤1份。采样时,采集(5~20)cm深表层土壤,在1 m2范围内按照5点取样法[2]采集土壤混合为一个样品。土壤采集后称重并记录重量。
1.2 土壤中重金属、蛔虫卵指标的测定蛔虫卵测定方法采用饱和硝酸钠漂浮法,参照《粪便无害化卫生要求》(GB7 959-2012)[3]进行。重金属铅、镉的测定按照《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)[4]进行;铬的测定按照《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》(HJ 491-2009)[5];土壤pH值的测定按照《土壤pH的测定》进行(NY/T1377-2007)[6]。
1.3 评价方法及标准蛔虫卵的评价用以阳性检出率,重金属评价用超标率、单因子评价指数与内梅罗指数综合评价。
1.3.1 评价超标率土壤中金属指标按照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[7]中要求对一般农田蔬菜地、茶园、果园、牧场、水稻田等土壤评价时,采用二级标准。超过二级标准的即为超标,计算超标率。
1.3.2 单因子评价指数与内梅罗指数综合评价单因子污染指数评价法:Pi=Ci/Si
式中:Pi—计算出的重金属单项污染指数;
Ci—重金属的实测值;
Si—《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[7]的背景值。如Pi≤0.7则表明土壤清洁未受到污染;0.7<Pi≤1表明基本上未受到污染,但处于警戒线状态;1<Pi≤2表示土壤受到人类轻度污染;2<Pi≤3表示土壤受到人类中度污染;Pi>3则表明已经受到中毒污染。
单因子指数只能反映各个重金属元素的污染程度,不能全面地反映土壤的污染状况,而综合污染指数兼顾了单因子污染指数平均值和最高值,强调了污染较重的重金属污染物对环境质量的贡献。综合污染指数计算方法如下:Pj综合=[Pi最大2+Pi平均2]1/2
式中:Pj综合—综合危害指数;
Pi最大—土壤中各污染物单因子污染指数的最大值;
Pi平均—土壤中各污染物单因子污染指数的平均值。
1.4 质量控制参与监测的项目县监测和检测的专业人员都经过省级的统一培训。各监测点实验室通过了省级计量认证,并建立了严格的检验数据审核检查制度。同时检测的每批样本均带平行质控样,质控符合率均在80%以上。并对检测结果过高、过低的样本进行复检。同时烟台市疾病预防控制中心每年进行督导质控。
1.5 统计分析所有的数据录入采用中国疾病预防控制中心编制的准用软件进行数据录入,并对录入的数据进行核对,检查无误后导出Excel数据,采用SPSS 11.5软件进行统计学分析。对资料的差异性检验应用卡方检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 不同年份土壤中蛔虫卵检出情况2014—2017年,4个项目监测县每年检测土壤样品80份,4年共采集检测320份土壤样品。其中蛔虫卵阳性样品有130份,阳性率为40.63%,活卵阳性样品40份,活卵阳性率为12.5%。不同年份土壤中活蛔虫卵检出率2014年25.0%(最高),2015年3.75%(最低)(χ2=27.7,P<0.01),土壤中蛔虫卵监测情况见图 1。
2.2 不同年份土壤中重金属铅、镉、铬水平
2014—2017年,采集检测320份土壤样品。土壤样品的pH值在4.1~8.14间,均值为6.68。对重金属数据进行正态性检验,各项指标均不服从正态分布。总体样品中铅、镉、铬的中位数分别为23.78、0.22、63.89 mg/kg;根据《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[7]并结合监测土壤的pH值对数据进行评价,土壤中铅、铬无超标,土壤中有73份镉超标,镉超标率为22.81%。土壤中铅、镉、铬结果含量及超标情况见表 1。
年份 | 金属 | 样本量/份 | 最小值 | P25~P75 | 中位数 | 最大值 | 超标数/份 | 超标率/% |
2014年 | 铅 | 80 | 3.9 | 12.86~44.49 | 23.96 | 81.44 | 0 | 0 |
镉 | 80 | 0.05 | 0.12~0.28 | 0.15 | 0.49 | 15 | 18.75 | |
铬(六价) | 80 | 40.6 | 53.77~73.77 | 64.60 | 93.4 | 0 | 0 | |
2015年 | 铅 | 80 | 3.8 | 15.97~32.34 | 26.77 | 77.4 | 0 | 0 |
镉 | 80 | 0.05 | 0.17~0.39 | 0.25 | 0.94 | 29 | 36.25 | |
铬(六价) | 80 | 9.24 | 24.80~81.04 | 63.81 | 106.0 | 0 | 0 | |
2016年 | 铅 | 80 | 4.6 | 16.18~34.51 | 22.23 | 67.45 | 0 | 0 |
镉 | 80 | 0.05 | 0.20~0.35 | 0.24 | 0.6 | 17 | 21.25 | |
铬(六价) | 80 | 18.69 | 41.50~74.73 | 58.22 | 147.0 | 0 | 0 | |
2017年 | 铅 | 80 | 4.6 | 15.99~34.34 | 22.01 | 59.7 | 0 | 0 |
镉 | 80 | 0.02 | 0.17~0.29 | 0.22 | 0.66 | 12 | 15.00 | |
铬(六价) | 80 | 24.6 | 50.11~82.15 | 68.67 | 182.0 | 0 | 0 | |
合计 | 铅 | 320 | 3.8 | 16.17~33.95 | 23.78 | 81.44 | 0 | 0 |
镉 | 320 | 0.05 | 0.15~0.32 | 0.22 | 0.94 | 73 | 22.81 | |
铬(六价) | 320 | 9.24 | 46.85~78.23 | 63.89 | 106.0 | 0 | 0 |
2.3 烟台市农村土壤土壤中铅、镉、铬污染指数
以《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[7]中的自然背景值为评价参考标准,计算烟台市县市区农村土壤320份土壤中的铅、镉、铬的单因子污染指数值和综合污染指数进行计算(表 2)。结果显示全市铅、镉、铬单因子污染指数分别为0.76、1.25、0.70,综合污染指数为1.09,土壤污染水平为轻度污染。4个县市区的单金属元素污染指数及综合污染指数基本一致。
地区 | 金属 | 含量/(mg/kg) | 标准值/(mg/kg) | 单因子污染指数Pi | 污染等级 |
福山区 | 铅 | 27.23 | 35.00 | 0.78 | 警戒限 |
镉 | 0.26 | 0.20 | 1.30 | 轻度污染 | |
铬 | 61.49 | 90.00 | 0.68 | 清洁 | |
综合污染指数Pj | 1.26 | 轻度污染 | |||
牟平区 | 铅 | 26.28 | 35.00 | 0.75 | 警戒限 |
镉 | 0.26 | 0.20 | 1.30 | 轻度污染 | |
铬 | 60.56 | 90.00 | 0.67 | 清洁 | |
综合污染指数Pj | 1.12 | 轻度污染 | |||
蓬莱市 | 铅 | 26.94 | 35.00 | 0.77 | 警戒限 |
镉 | 0.25 | 0.20 | 1.25 | 轻度污染 | |
铬 | 62.218 | 90.00 | 0.69 | 清洁 | |
综合污染指数Pj | 1.09 | 轻度污染 | |||
栖霞市 | 铅 | 26.65 | 35.00 | 0.76 | 警戒限 |
镉 | 0.25 | 0.20 | 1.25 | 轻度污染 | |
铬 | 63.27 | 90.00 | 0.70 | 清洁 | |
综合污染指数Pj | 1.09 | 轻度污染 | |||
合计 | 铅 | 26.66 | 35.00 | 0.76 | 警戒限 |
镉 | 0.25 | 0.20 | 1.25 | 轻度污染 | |
铬 | 63.20 | 90.00 | 0.70 | 清洁 | |
综合污染指数Pj | 1.09 | 轻度污染 |
3 讨论
土壤蛔虫卵的污染情况,可间接反映当地居民卫生状况及蛔虫感染水平。活蛔虫卵反映污染污染土壤对人体健康的威胁。通过土壤中蛔虫卵监测结果分析,发现烟台市的蛔虫卵阳性率为40.63%,活卵阳性率为12.5%。蛔虫卵检出阳性率高于朱慧慧等[8]对全国22省(市)2006—2010年蛔虫卵调查结果山东省蛔虫卵阳性率18%, 活卵检出阳性率略低于其阳性率16%。同时通过年份推移,蛔虫卵阳性率有明显下降趋势。可能的原因是近年来农村改厕的推广减少了土壤蛔虫卵的接触机会,进而蛔虫卵检出率下降。
土壤污染与空气污染、水体污染相比,更具有隐蔽性,且积累性和滞后性,不容易被发现。[9]特别是重金属污染,将对人体健康造成慢性长期损害。本次研究发现烟台市4个项目监测县的铅、铬均未发现超标。但是土壤中的镉超标较重,超标率为22.81%。显著高于李秋娟等[10]对江西省2011年农村土壤镉超标率10.18%。三种元素的单因子污染指数中,镉的污染指数较高,为1.3,铬的污染指数最低为0.70,土壤各元素污染指数大小顺序为镉>铅>铬,说明人类活动对本地区土壤镉的影响较大。
镉元素超标一方面可能与当地高强度的农业种植模式—农药、化肥的过量施用有关。据调查[11],磷肥及其生产原料中含有较多量的重金属等杂质,其中镉的含量相对较高,因此过量施用磷肥有可能造成土壤重金属含量超标。Stigliani曾对在欧洲农田化肥施用量与重金属的关系做过研究,结论是化肥是农田中镉的主要污染来源[12]。另一方面可能与使用果树反光膜有关,烟台市是烟台苹果的主产区,为了提高苹果的光泽度和品相,每年都使用了大量的反光膜。资料显示[13-14]农用薄膜、反光膜在制作过程中加入了铅、镉等热稳定剂,容易加重土壤中镉的污染。梁俊等[15]也发现陕西渭北苹果园土壤受到镉的轻度污染。
烟台市农村地区土壤中蛔虫卵及活卵阳性率较高,部分地区农村环境土壤中存在一定程度的镉污染,应加强相关方面重视。建议一是要严格控制农药、化肥、地膜使用,合理使用有机肥料。苹果种植区要加强果树反光膜的回收以减少其对土壤污染,二是要加大农村改水改厕力度,开展农村环境综合整治,对生活污水、垃圾及粪便实现无害化处理。
[1] | 国务院. 国务院关于印发土壤污染防治行动计划的通知: 国发[2016] 31号[R]. 北京: 国务院, 2016. |
[2] | 国家环境保护总局. HJ/T 166-2004土壤环境监测技术规范[S]. 北京: 中国环境出版社, 2004. |
[3] | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. GB 7959-2012粪便无害化卫生要求[S]. 北京: 中国标准出版社, 2013. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB 7959-2012 Hygienic requirements for harmless disposal of night soil[S]. Beijing: Standards Press of China, 2013. |
[4] | 国家环境保护总局. GB/T 17141-1997土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法[S]. 北京: 中国标准出版社, 1997. SEPA. GB/T 17141-1997 Soil quality-Determination of lead, cadmium-Graphite furnace atomic absorption spectrophotometry[S]. Beijing: Standards Press of China, 1997. |
[5] | 环境保护部. HJ 491-2009土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2009. EPD. HJ 491-2009 Soil quality-Determination of total chromium-Flame atomic absorption spectrometry[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2009. |
[6] | 中华人民共和国农业部. NY/T 1377-2007土壤中pH值的测定[S]. 北京: 中国农业出版社, 2007. Ministry of Agriculture of the People's Republic of China. NY/T 1377-2007 Determination of pH in soil[S]. Beijing: China Agriculture Press, 2007. |
[7] | 国家环境保护局, 国家技术监督局. GB 15618-1995土壤环境质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006. SEPA, The State Bureau of Quality and Technical Supervision. GB 15618-1995 Environmental quality standard for soils[S]. Beijing: Standards Press of China, 2006. |
[8] | 朱慧慧, 周长海, 臧炜, 等. 我国农村土壤蛔虫卵污染状况监测及SWOT分析[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2014, 26(3): 274–278. Zhu HH, Zhou CH, Zang W, et al. Monitoring and SWOT analysis of Ascaris eggs pollution in soil of rural China[J]. Chin J Schisto Control, 2014, 26(3): 274–278. (in Chinese). |
[9] | 苗亚琼, 林清. 广西土壤重金属镉污染及对人体健康的危害[J]. 环境与可持续发展, 2016, 41(5): 171–173. Miao YQ, Lin Q. Pollution caused by heavy metal cadmium to the soil in Guangxi and its harm to human health[J]. Environ Sustain Dev, 2016, 41(5): 171–173. (in Chinese). |
[10] | 李秋娟, 郑建刚, 姚玉斌, 等. 江西省2011年农村环境卫生现状分析[J]. 环境卫生学杂志, 2013, 3(4): 316–319, 323. Li QJ, Zheng JG, Yao YB, et al. Rural sanitation status in Jiangxi Province in 2011[J]. J Environ Hyg, 2013, 3(4): 316–319, 323. (in Chinese). |
[11] | 李东坡, 武志杰. 化学肥料的土壤生态环境效应[J]. 应用生态学报, 2008, 19(5): 1158–1165. Li DP, Wu ZJ. Impact of chemical fertilizers application on soil ecological environment[J]. Chin J Appl Ecol, 2008, 19(5): 1158–1165. (in Chinese). |
[12] | Stigliani WM. Global perspectives and risk assessment[M]//Salomons W, Stigliani W M. Biogeodynamics of Pollutants in Soils and Sediments. Berlin: Springer, 1995: 331-343. |
[13] | 郭义龙, 林壹兵, 胡少宜. 漳州市农业土壤重金属现状、分析及防治[J]. 土壤, 2003, 35(2): 131–135. Guo YL, Lin YB, Hu SY. Eavy metals in agricultural soils of Zhangzhou[J]. Soils, 2003, 35(2): 131–135. (in Chinese). |
[14] | 黄春丽. 2011-2012年马山县农村土壤重金属铅、镉监测结果分析[J]. 医学动物防制, 2014, 30(10): 1143–1145. doi: 10.7629/yxdwfz201410025 Huang CL. Rural soil heavy metal lead, cadmium monitoring results analysis of Mashan county during 2011-2012[J]. J Med Pest Control, 2014, 30(10): 1143–1145. doi: 10.7629/yxdwfz201410025 (in Chinese). |
[15] | 梁俊, 赵政阳, 樊明涛. 陕西渭北苹果园土壤中汞、镉污染与分布特征研究[J]. 农业工程学报, 2008, 24(3): 209–213. Liang J, Zhao ZY, Fan MT. Spatial distribution and pollution of mercury and cadmium in Weibei apple orchard soils of Shaanxi Province[J]. Trans CSAE, 2008, 24(3): 209–213. (in Chinese). |