玉溪市农田土壤3种重金属监测结果分析
刘英1, 李旭东2, 郑超2, 王淑媛1     
1. 红塔区疾病预防控制中心;
2. 玉溪市疾病预防控制中心
摘要: 目的 分析云南省玉溪市2017年农田土壤铅、镉、铬3种重金属元素检测结果和指标的相关性,为土壤环境质量评价、农田作物重金属含量提供科学依据。方法 对玉溪市3个县区,15个乡镇60个行政村农田,按照"梅花形"布点采集农田表层土壤60份,测定土壤重金属铅、镉、铬含量,采用方差分析和Pearson相关分析,对研究区土壤重金属的潜在生态风险进行评价。结果 60份农田土壤铅、镉、铬的含量均在安全范围内,镉和铬符合国家一级土壤标准,铅含量符合国家二级土壤质量标准。铅、铬含量不同地区分布有显著性差异。指标之间有相关性,同源性较强,受土壤自然影响大。结论 玉溪市农田土壤质量较乐观,后续研究可从当地蔬菜、水果重金属含量检测入手。
关键词: 农田土壤                    监测    
Analysis on Monitoring Results of Three Heavy Metals in the Rural Soil of Yuxi in 2017
LIU Ying1, LI Xudong2, ZHENG Chao2, WANG Shuyuan1     
Abstract: Objectives To analyze the results of three heavy metals, Pb, Cd and Cr in farmland soil of Yuxi in 2017 and the correlation of indexes to provide a scientific basis and reference for evaluation of soil environmental quality and levels of heavy metals in farmland crops. Methods Sixty topsoil samples were collected from 60 administrative villages in 15 towns and villages in 3 counties of Yuxi according to a "plum flower shape" distribution; and the levels of Pb, Cd and Cr in rural soil samples were determined. The potential ecological risk of heavy metals in soil was evaluated and analyzed by variance analysis and Pearson correlation analysis. Results The content of Pb, Cd, and Cr in 60 topsoil samples were in accordance with the national soil standard limits. Cd and Cr levels in soil were in line with the national primary standard limits for soil while Pb was in line with the national secondary standard limit for soil quality. The distribution of lead and chromium in different regions were significantly different. There was a correlation among heavy metal indicators, with a strong homology, which were greatly influenced by natural factors of soil. Conclusions The quality of farmland soil in Yuxi was rather optimistic. A follow-up study could be conducted from a direction of determining heavy metals in local vegetables and fruits.
Key words: farmland soil     lead     cadmium     chromium     monitoring    

重金属铅、镉、铬污染具有富集性,并且很难在环境中降解。文献报道见部分地区土壤监测面临重金属污染的威胁[1-2]。高原地区土壤环境质量优劣也受到人们的广泛关注,玉溪市地处滇中,是云南省重要的高原特色农业示范基地, 目前尚未见本市农田土壤重金属含量分布特征的详细研究报道。为此,对玉溪市3个县区农田土壤铅、镉、铬含量进行监测,分析土壤重金属检测结果和指标之间相关性进行评价,以便为土壤质量评价和高原特色农产品重金属含量检测提供科学依据。

1 对象与方法 1.1 对象

玉溪市作为全国“中央补助农村环境卫生监测项目”地市级,按照不同行政区划、地理地貌等因素,选择红塔区、新平县、易门县3个县区作为监测县;按照整群随机抽样原则,每个监测县选择5个乡镇;每个乡镇随机选择4个行政村,每个行政村随机选择1块农田作为采样点,共60个采样点。于2017年(7—8)月统一开展监测工作。

1.2 采样

用GPS定位,取样时用梅花形布点,多点混合表层采样,每个样品不少于1 kg,采集时避开外来土和新近扰动的土层。土壤样品在室温环境下通风阴干,然后压碎、研细,分别过20目和100目筛,混合均匀后装入聚乙烯样品袋待测。

1.3 仪器

微波消解仪(MWPRO.24HVT50安东帕商贸有限公司);赶酸器(BHW-09 A, 上海博通化学科技有限公司);ZEEnit 700原子吸收光谱仪(德国耶拿公司)。pH值采用pH电位计法测定。

1.4 测定方法

重金属铅、镉、铬的测定方法按照《土壤质量铅、铬的测定石置炉原子吸收分光光度法》(GB/T 17141-1997)[3]和《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》(HJ 491-2009)[4]

1.5 质量控制

采用平行双样检测,分析过程中均加入国家标准土壤参比物质GBW 07403(GSS-3)进行质量控制。同时云南省疾病预防控制中心实验室对10%样品进行外部质量控制复核。

1.6 数据处理

检测数据进入SPSS 20.0进行统计分析,单因素方差检验、均值95%置信区间和Pearson相关系数进行统计。

2 结果 2.1 重金属铅、镉、铬的监测结果

土壤pH值为5.22~6.47。铅检测结果数值95%置信区间在(46.07~64.54) mg/kg,均值为55.30 mg/kg;镉的95%置信区间在(0.083~0.145) mg/kg,均值为0.114 mg/kg;总铬95%置信区间在(70.0~102.68) mg/kg,均值为86.34 mg/kg。根据《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[5],铅的均值判定在土壤二级,镉和铬的均值判定在土壤一级。

玉溪市3个县区土壤的方差分析结果显示,铅、铬含量不同地区分布有显著性差异。铅元素检测值大小依次为红塔区>易门>新平,铬元素为新平>易门>红塔区。土壤中各重金属元素含量均在一定范围波动,变异系数范围在65%~105%,大小顺序为:镉>铬>铅,铅元素离散幅度小,镉元素离散幅度较大(表 1)。

表 1 2017年3个县区土壤样品铅、镉、铬含量检测结果
mg/kg
项目 地区 样本/份 均值 标准差 变异系数 均值的95%置信区间
下限 上限
*Pb 红塔区 20 72.44 23.49 0.32 61.45 83.44
新平 20 42.18 12.80 0.30 36.18 48.17
易门 20 51.30 52.42 1.02 26.76 75.83
合计 60 55.30 35.76 0.65 46.07 64.54
镉Cd 红塔区 20 0.108 0.068 0.629 0.076 0.140
新平 20 0.077 0.039 0.511 0.058 0.095
易门 20 0.158 0.187 1.182 0.071 0.245
合计 60 0.114 0.120 1.049 0.083 0.145
*Cr 红塔区 20 56.36 24.92 0.44 44.70 68.02
新平 20 120.30 94.10 0.78 76.26 164.34
易门 20 82.36 27.86 0.34 69.32 95.40
合计 60 86.34 63.27 0.73 70.00 102.68
注:*为方差检验,结果有显著性差异,P < 0.05

2.2 指标之间的联系

铅和镉含量的相关系数值为0.639,通过了0.01水平的显著性检验;铅和铬含量的相关系数值为0.403,通过0.05水平的显著性检验;镉和铬含量之间无相关性。

表 2 土壤重金属两两之间的相关系数(n=60)
项目
1.000 0.639** 0.403*
- 1.000 0.107
- - 1.000
注:“n”代表样本量;“ ** ”0.01水平上显著相关;“*”表示0.05水平上显著相关;“-”表示无数据

3 讨论

本次调查采样海拔在(1 570~2 310) m之间,以《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)[5]为参比值评价,玉溪市3个县区的土壤铅、镉、铬的均值均在安全范围内。铅含量均符合国家二级土壤质量标准,镉和铬均符合国家一级土壤标准,研究结果较乐观。该项目是国家爱国卫生办公室资金长期监测项目,目前在研究农田土壤质量现状,本项目暂时未对种植的植被、土壤其他重金属元素项目进行监测,作为参照文献报道云南省农村饮水安全工程水质重金属检出率也较低[6],由此提出建议对后期土壤重金属含量的调查研究展望,后续研究可从当地蔬菜、水果、粮食等食物中重金属的含量入手,多角度评估土壤重金属对作物的潜伏性影响。

在土壤的环境化学进程以来,土壤系统中重金属物质的富集过程,变异性都会逐渐变大,变异系数是体现各环境内某一个变量浮动趋势的一个量纲[7]。3种重金属元素含量的变异系数大小顺序为:镉>铬>铅,考虑本地镉元素的富集可能性大于铅元素。

重金属的来源主要有以下两个途径:一个是自然条件下的成土母质,另一个是矿山开发、城市建设、固体废弃物堆积等活动。各种重金属元素的含量及其之间的比值具有相对的稳定性,当重金属元素的来源相同或相似时,重金属元素之间具有显著的相关性,若没有相关性,说明来源可能不止一个,污染来源较为复杂,反映土壤重金属为复合污染,因此,相关性分析有助于重金属来源的辨识[8]。从玉溪市重金属指标相关分析来看,铅和镉,铅和铬之间有相关性,同源性较强,主要受土壤自然影响大,说明本市农田浅层土壤尚未受到城市建设和废弃物堆积活动的影响。

参考文献
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中华人民共和国生态环境部. 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. (In English: Ministry of Ecological and Environment of the People's Republic of China. HJ 491-2009 Soil quality-Determination of total chromium-Flame atomic absorption pectrometry[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2009.)
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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.
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张旭辉, 张瑞仙, 栗旸, 等. 云南省农村饮水安全工程水质监测结果分析[J]. 环境卫生学杂志, 2014, 4(3): 231-234. (In English: Zhang XH, Zhang RX, Li Y, et al. Surveillance on rural drinking water safety projects in Yunnan province in 2013[J]. J Environ Hyg, 2014, 4(3): 231-234.)
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DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2018.04.004
中国疾病预防控制中心主办。
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刘英, 李旭东, 郑超, 王淑媛
LIU Ying, LI Xudong, ZHENG Chao, WANG Shuyuan
玉溪市农田土壤3种重金属监测结果分析
Analysis on Monitoring Results of Three Heavy Metals in the Rural Soil of Yuxi in 2017
环境卫生学杂志, 2018, 8(4): 299-301
Journal of Environmental Hygiene, 2018, 8(4): 299-301
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2018.04.004

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