农田重金属污染现状范文

农田重金属污染现状篇1

关键词：土壤污染;现状;危害;治理措施

1土壤污染概念

土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,汽车排放的废气,大气中的有害气体及飘尘不断随雨水降落在土壤中。农业化学水平的提高,使大量化学肥料及农药散落到环境中,导致土壤遭受非点源污染的机会越来越多,其程度也越来越严重,在水土流失和风蚀作用等的影响下,污染面积不断扩大。因此,凡是妨碍土壤正常功能,降低农作物产量和质量,通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质都叫做土壤污染物[1-2]。

当土壤中有害物质过多,超过土壤的自净能力,引起土壤的组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累,通过“土壤植物人体”,或通过“土壤水人体”间接被人体吸收,达到危害人体健康的程度,就是土壤污染。

2我国土壤污染现状与危害

2.1土壤污染的现状

目前,我国土壤污染的总体形势严峻,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染类型多样,呈现出新老污染物并存、无机有机复合污染的局面。土壤污染途径多,原因复杂,控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全,土壤污染防治投入不足,全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件逐年增多,成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素[3]。

2.2土壤污染的危害

2.2.1土壤污染导致严重的直接经济损失。初步统计,全国受污染的耕地约有1 000万hm2,有机污染物污染农田达3 600万hm2,主要农产品的农药残留超标率高达16%~20%;污水灌溉污染耕地216.7万hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。每年因土壤污染减产粮食超过1 000万t,造成各种经济损失约200亿元。

2.2.2土壤污染导致生物产品品质不断下降。因农田施用化肥,大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染,许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。每年转化成为污染物而进入环境的氮素达1 000万t,农产品中的硝酸盐和亚硝酸盐污染严重。农膜污染土壤面积超过780万hm2,残存的农膜对土壤毛细管水起阻流作用,恶化土壤物理性状,影响土壤通气透水,影响农作物产量和农产品品质。

2.2.3土壤污染危害人体健康。土壤污染会使污染物在植物体内积累,并通过食物链富集到人体和动物体中,危害人体健康,引发癌症和其他疾病。

2.2.4土壤污染导致其他环境问题。土壤受到污染后,含重金属浓度较高的污染土容易在风力和水力作用下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

3造成土壤污染的原因

3.1过量施用化肥

我国每年化肥施用量超过4100万t。虽然施用化肥是农业增产的重要措施,但长期大量使用氮、磷等化学肥料,会破坏土壤结构,造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化,增加了农业生产成本,影响了农作物的产量和质量;未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物,在发生地面径流或土壤风蚀时,会向其他地方转移,扩大了土壤污染范围。过量使用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐,妨碍牲畜体内氧气的输送,使其患病,严重导致死亡[4]。

3.2农药是土壤的主要有机污染物

全国每年使用的农药量达50万~60万t,使用农药的土地面积在2.8亿hm2以上,农田平均施用农药13.9 kg/hm2。直接进入土壤的农药,大部分可被土壤吸附,残留于土壤中的农药,由于生物和非生物的作用,形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药,除部分被植物吸收或逸入大气外,约有1/2左右散落于农田,又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药,在植物根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。

3.3重金属元素引起的土壤污染

全国320个严重污染区约有548万hm2土壤,大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属污染占80%,粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤,使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂,硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用,积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞,所以,汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降,磷肥中有时也含有镉[5]。

3.4污水灌溉对土壤的污染

我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质,会将污水中有毒有害的物质带至农田,在灌溉渠系两侧形成污染带。

3.5大气污染对土壤的污染

大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质,在大气中发生反应形成酸雨,通过沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘,则在重力作用下以降尘形式进入土壤,形成以排污工厂为中心、半径为2~3 km范围的点状污染。

3.6固体废物对土壤的污染

污泥作为肥料施用,常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒,由于日晒、雨淋、水洗,使重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。

3.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染

禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物,其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料,如果不进行物理和生化处理,则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通过水和农作物危害人群健康。

3.8放射性物质对土壤的污染

农田重金属污染现状篇2

关键词：土壤污染；重金属；蔬菜基地

收稿日期：2011-05-20

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：40963001）资助

作者简介：金联平（1985―），男,安徽颍上人,硕士研究生,主要从事热带海岛地表过程与环境评价的学习与研究。

中图分类号：X852

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2011）06-0001-02

1 引言

重金属是指密度4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45 种元素。As 和Se是非金属,但是它们的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷和硒列入重金属污染物范围内［1］。重金属污染已成为全世界人们极为关注的焦点之一。随着全球经济化的迅速发展,重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。重金属在土壤中的高富集直接影响农作物的产量并使其品质下降［2］，并可通过食物链危害人类的健康; 也可导致大气和水环境质量的进一步恶化; 即使重金属富集程度不高,亦可能阻碍土壤中微生物群体的多样性和活力,从而严重影响作为营养循环和持续农业基础的土壤的生物量和肥力［3］。蔬菜基地的健康发展关系着人们的饮食安全和我国蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金属污染具有重要的理论意义和现实意义。

2 蔬菜基地土壤重金属污染物来源

土壤中重金属元素的来源主要有两种方式：自然因素来源,主要受成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响；受人为因素的影响,在各种人为因素中,则主要包括工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染。

2.1 大气降尘污染

大气中的有害气体主要是由工厂排出的有毒废气,因其成分复杂,迁移扩散污染面大,长期对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类，气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等; 气溶胶污染,如工业粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染［4］。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含Zn 粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100m范围内的土壤［5］。

2.2 农药、化肥等农用物资的不合理使用

农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染［6］。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。

2.3 固体废物对土壤的污染

工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成蔬菜基地“白色污染”。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr 的累积［7］。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金属随着污水灌溉进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中的重金属残留过多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因［8］。

3 蔬菜基地土壤重金属污染的特点

3.1 潜伏性和滞后性

重金属在土壤中不易随水淋溶,不能被微生物分解,具有明显的生物富集作用,重金属主要通过对作物的产量和品质的影响来表现其危害。因此,土壤污染具有较长潜伏期。由于土壤、污染物及地域的复杂性,土壤一旦受到污染,其治理不仅见效慢、费用高,而且受到多种因素的制约［9］。

3.2 单向性和难治理性

进入土壤中的重金属不能被微生物降解,易积累,所以一旦土壤被重金属污染,很难恢复。某些被重金属污染的土壤可能要100～200年时间才能够恢复,因此土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理,而且其治理成本较高、治理周期较长。

3.3 间接性和综合性

土壤重金属对人的危害主要是通过食物链或者渗滤进入地下水体实现的。在生态环境中,往往是多种重金属污染同时发生,形成复合污染,且污染强度显示出放大性［10］。

4 蔬菜基地土壤重金属污染的危害

4.1 直接危害农产品的产量和质量,造成经济损失

土壤重金属污染物直接危害农作物的正常生长和发育,导致产量下降,品质降低［11］,造成经济损失。中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t,被重金属污染的粮食多达1 200万t,合计经济损失至少200亿元［12］。加入WTO之后,农产品的重金属超标问题对我国农业冲击更大。

4.2 威胁生态环境安全与人类的生存健康

土壤一旦被重金属污染后,其危害性远远大于大气和水体的污染。有研究表明,重金属污染能明显影响土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性细菌量,对土壤重金属综合污染指数的相关分析表明,在土壤综合污染较轻的情况下,土壤微生物多样性较高,随着重金属综合污染指数的增加,微生物多样性呈指数式迅速下降［13］。土壤重金属污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金属含量超标或接近临界值,从而使重金属通过食物链富集到动物和人体,最终危害人类健康［14］。

5 蔬菜基地土壤重金属污染的治理

由于农田土壤重金属污染的特点,其治理应立足于“防重于治”的基本方针［15］,坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施,要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施,将污染控制在最低限度。目前,大多数治理方法尚处于探索阶段,治理方法各有利弊［16］。

5.1 控制污染源,减少污染的排放

控制污染源,即控制进入农田土壤中的污染物的数量和速度,使其在土体中缓慢地自然降解,而不致迅速而大量地进入农田,超过土壤的承受能力,引起土壤污染［17，18］。严格做好蔬菜基地的规划,做到土壤的合理安全有效利用,按规划的目标实施,防患于未然。合理使用化肥、农药,重视开发高效低毒低残留的化肥、农药。

5.2 修复被重金属污染的蔬菜基地土壤

修复措施主要包括客土、换土和深耕翻土等。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准［19］。对土壤重金属污染严重的地段,依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解决问题。另外开展植物修复技术的研究及培养抗性微生物等。其他治理技术见效较慢、成本较高、治理周期较长。

参考文献：

［1］ 郑喜坤,鲁安怀,高 翔,等.土壤中重金属污染现状与防治方法［J］.土壤与环境,2002,11（1）:79～84.

［2］ 陈志良,仇荣亮.重金属污染土壤的修复技术［J］.环境保护,2001（8）:17～19.

［3］ 骆永明.金属污染土壤的植物修复［J］.土壤,1999（5）:261～265.

［4］ 张 颂.农田土壤重金属污染及防治措施［J］.辽宁化工,2010,39（5）：529～534.

［5］ 刘万玲.重金属污染及其对植物生长发育的影响［J］.安徽农学通报,2006,34（16）：4 026～4 027.

［6］ 沈景文.化肥农药和污灌对地下水的污染［J］.农业环境保护,1992,11（ 3）:34～37.

［7］ 王焕校.污染生态学［M］.北京:高等教育出版社,2000：188～213.

［8］ 茹淑华,孙世友,王 凌,等.蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施［J］.河南农业科学,2006,10（3）:88～91.

［9］ 李永涛,吴启堂.土壤重金属污染治理措施综述［J］. 热带亚热带土壤科学,1997,6（2）:134～139.

［10］ 焦丽香,郭加朋.土壤重金属的污染与治理进展研究［J］.科技情报开发与经济,2009,19（1）：155～156.

［11］ 阮俊华,张志剑,陈英旭,等.受污染土壤的农业损失评估法初探［J］.农业环境保护,2002,21（2）:163～165.

［12］ 李其林,骆东奇.重庆市蔬菜基地土壤中重金属含量及污染特征［J］.土壤与环境,2000,9（4）:270～273.

［13］ 肖鹏飞,李法云,付宝荣,等.土壤重金属污染及其植物修复研究［J］ . 辽宁大学学报:自然科学版,2004,31（3）:279～283.

［14］ 胡正义.Cu 污染土壤――水稻系统中Cu 的分布特征［J］.环境科学,2000,21（2）:62～63.

［15］ 高拯民.我国环境保护科学研究现状与展望［J］.土壤学报,1989,26（3）:262～272.

［16］ 郑喜坤,鲁安怀,周建利,等.我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状和展望［J］.湖北农学院学报,2002,22（5）:476～479.

［17］ 赵其国.解决我国东南沿海经济快速发展地区资源与环境质量问题刻不容缓［J］.土壤,2001,33（3）:113～118.

［18］ 林 强.我国的土壤污染现状及其防治对策［J］.福建水土保持,2004,16（1）:25～28.

农田重金属污染现状篇3

关键词：韩城；土壤重金属；空间分布特征；污染评价

中图分类号：S163.6 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）04-0798-04

Situation of Heavy Metals Pollution in the Agricultural Soil of Hancheng City

HU Ming

（College of Chemistry and Life Science，Weinan Normal University / Key Laboratory for Eco-environment of Multi-River Wetlands in Shaanxi Province，Weinan 714000，Shaanxi， China）

Abstract： In order to study the soil distribution characteristics of heavy metals in Hancheng city， contents of 5 heavy mentals in surface sediments were sampled and analyzed. The single factor pollution index and comprehensive pollution index were used to evaluate the data. The results showed that the pollution of Cr， Cu were serious. Pb was in the state of light pollution and the levels of Zn， Mn were the lowest. Analyzed with the comprehensive pollution index， the heavy metal pollution of agricultural soil in Hancheng city was in the state of high pollution. With the view of spatial distribution， heavy metal pollution in the southwest area of Hancheng was the most serious， and the northwest area was the lightest. It was suggested that appropriate measures should be taken to prevent and control metal pollution in the region to avoid making harm to human health.

Key words： Hancheng city； soil heavy metal； spatial distribution characteristics； pollution assessment

农田土壤重金属污染状况、污染机理及其修复直接关系到人们的身体健康与社会稳定发展，倍受各级政府的关注，是当今土壤科学和环境科学研究所面临的重要课题。农田土壤污染因素很多，在自然条件下土壤中重金属含量高低受到成土母质以及生物残落物的影响。除此以外，在现代社会背景下，土壤处在自然环境的中心位置，承纳着来自工业、农业以及生活污水、固体废弃物、农药化肥、大气降尘及其酸雨等多方面的约90%的污染物[1]。农田土壤中重金属含量的高低直接影响到农产品的质量安全。全国大约有20%的粮食、34%的农畜产品和56%的蔬菜因质量安全问题危及着人们的身体健康[2]。

关中灌区在工业的影响下，河流重金属污染相对比较严重，根据汪新生等[3]的研究，陕西省2007年工业重金属，主要是重金属铅、镉、六价铬被排放到渭河流域，而关中地区农业依赖渭河灌溉，这对当地农产品质量势必产生较大影响。已有学者对关中灌区土壤污染状况开展过研究，郑国璋[4]以背景值为指标，对于关中地区宝鸡峡灌区、交口灌区、洛惠东灌区农业土壤中Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的污染程度进行研究，得出关中灌区土壤重金属综合累积程度从高到低依次为交口灌区、宝鸡峡灌区、洛惠东灌区，灌区农田土壤重金属Pb的累积程度普遍较高，主要是长期污水灌溉所致。易秀等[5]对泾惠灌区土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn等7种重金属含量的研究发现部分点位属于中度污染。

本研究以陕西省韩城市农田土壤为研究对象，对受到渭河灌溉以及金矿开采影响下的农业土壤污染现状进行评价，并绘制出农田土壤中重金属累积与空间分布状况图，以期为当地农产品的质量安全及其土壤管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究对象为韩城，区域地理坐标34°37′-35°19′N，110°17′-110°29′E，属暖温带大陆性半干旱季风气候。

1.2 研究方法

1.2.1 样品采集 在研究区域内共选取了25个采样地块，采样点布局见图1，每个地块设置15个重复，采集0～20 cm耕层的土壤样并充分混合，用四分法取500 g样品放入聚乙烯塑料袋。

1.2.2 样品前处理 将采集的土壤样品在室内风干，风干前尽可能剔除枯枝落叶、根茎、石子、动物残体等杂质，待完全风干后，用木棒碾碎过2 mm筛，将每个样品取出100 g左右，供测定土样有机质和重金属的含量用。

1.2.3 样品分析 土壤样品经过浓硝酸、浓盐酸、氢氟酸、高氯酸消解后，利用原子吸收光谱法进行测定[6]。

1.2.4 评价方法 采用单因子污染指数法和综合污染指数法相结合的方法，评价研究区土壤重金属的污染程度。单因子污染指数评价，即以介质中某污染物含量值与该污染物的评价标准之比作为污染指数；通常用来评价单污染元素对土壤质量的污染程度，单项污染指数愈小，说明环境介质中受这种元素的污染程度愈轻[7]，其计算公式为：

式中，Pi为i污染物的污染指数；Ci为i污染物的实测值；Si为i污染物的评价标准。Pi≤1，表示未受污染；Pi>1表示已受污染，其值越大受污染程度越严重。根据式（1）计算出的污染指数可以对元素污染程度进行分级，单项污染指数的评价方法，其实是计算超出背景值的倍数。本研究以当地土壤中元素背景值[8]作为污染指数的基数进行单因子评价。

综合污染指数采用内梅罗污染指数[7]，计算公式如下：

式中，Piave和Pimax分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数。内梅罗污染指数较多地强调了最大污染指数对环境的影响，易造成计算结果的失真，而采用姚志麒[9]对平均值赋予较大权系数（X/Y）的方法可解决该问题。X代表最大单项污染指数，Y代表平均单项污染指数，则公式（2）可写成公式（3）：

在式（3）中，P综为内梅罗污染指数；Pi为单因子污染指数；Pimax为最大单项污染指数；n为污染项目数。

空间分析利用ARCGIS 9.3地理系统统计分析模块获取研究区域土壤重金属的空间分布情况。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属统计与对比

对所采样品进行一定的筛选，剔除可能因为分析失误所造成的可疑数据，然后把选出的数据进行统计分析。表1为韩城土壤中5种重金属含量基本统计信息。从表1可以看出，Zn、Pb、Cr、Cu、Mn 5种元素的变异系数介于0.21～0.40之间。变异系数反映一个数据集的离散程度，其值越大表示数据离散度越高，其值越小越离散度越小。由此可见，这5种重金属各样点间具有一定的离散度，Cu的离散程度相对于其他4种重金属元素较高。

研究区综合污染指数的范围为2.49～5.97，平均值为3.61。划分等级后，研究区土壤样点主要集中在重度污染，占到了总样本数的64%，其余36%为中度污染，说明当地农业土壤重金属污染情况较为严重，在农业操作当中应该重视重金属对土壤的污染。有研究表明土壤中的重金属污染的原因主要有矿石开采、城市化建设、固体废弃物堆积、施用化肥、污水灌溉等原因[10，11]，当地农田土壤又主要依赖黄河、渭河的污水漫灌以及长期施用化学肥料，这些是造成当地农业土壤重金属污染程度较高的主要原因。总体而言，韩城市农业土壤重金属污染较为严重。

2.3 土壤重金属污染分布情况

从图2中Zn的分布可以看出，在研究区的西南部地区土壤Zn的富集程度较高，整个北部地区的含量较低，其他地区都处于中间水平。但从整体上来看，农业土壤中Zn的污染水平较低，仍处于一个相对安全的范围内。图3中土壤Pb的污染范围及程度与Zn相近。

农业土壤中Cr的分布为西南部地区污染程度较高，中部偏东污染程度相对较高，其他地区污染程度较一致（图4）。但从表2可以看出，研究区Cr污染已经非常严重，再结合Cr的空间分布情况可以得到当地农业土壤中Cr的污染在西部及西南部地区最为严重。从图5可以看出韩城农业土壤中Cu的污染现状，其空间分布为南部地区污染最为严重，向东北部污染程度逐渐降低，但在中部偏东土壤中Cu含量相对较高，中部及西北部地区的Cu污染程度最低。结合表2来看，研究区农业土壤中Cr、Cu的污染程度非常高，应加强农业土壤重金属Cr和Cu的治理。

从Mn在研究区的空间分布情况（图6）来看，土壤中Mn污染较以上几种重金属有所差异，除南部地区污染严重外，其他地区也有污染相对严重的点，但并未造成较大面积的集中污染。结合表2可以看出， Mn只在少部分采样地块出现了轻度污染，其他大部分样地仍然处于清洁、尚清洁水平。

由于受到Cr、Cu两种重金属的影响，研究区域内农业土壤重金属的综合污染指数分布规律也与Cr、Cu的分布规律相似，即西南部地区污染严重，西北部地区污染相对较轻，其他地区的污染程度处于两者之间（图7）。

3 结论

1）研究区内农业土壤重金属中Cr、Cu污染情况最为严重，污染指数平均值分别为4.93、4.55，已达到重度污染水平。在所有的监测点中，Cr、Cu重度污染点分别占100%和84%。Pb在研究区内主要为轻度污染。Zn、Mn处于较安全的范围。

2）从农业土壤中Zn、Pb、Cr、Cu的空间分布可以看出，西南部地区重金属的积累程度较高。

3）从综合污染指数空间分布来看，研究区内农业土壤的重金属污染处于重度污染水平，且研究区农业土壤西南部污染较为严重，西北部污染较轻。

参考文献：

[1] 邢光熹，朱建国.土壤微量元素和稀土元素化学[M].北京：科学出版社，2002.

[2] 夏家淇.土壤环境质量标准详解[M].北京：中国环境科学出版社，1996.

[3] 汪新生，郭 琦.陕西省重金属污染特征分析[J].中国环境监测，2011，27（4）：22-27.

[4] 郑国璋.关中灌区农业土壤重金属污染调查与评价[J].土壤通报，2010，41（2）：473-478.

[5] 易 秀，谷晓静，侯燕卿，等.陕西省泾惠渠灌区土壤重金属污染潜在生态风险评价[J].干旱地区农业研究，2010，28（6）：217-221.

[6] 鲁如坤.土壤农业化学分析法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

[7] 陈玉娟，温琰茂，柴世伟.珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究[J].环境科学研究，2005，18（3）：75-77.

[8] 中国环境检测总站.中国土壤元素背景值[M]. 北京：中国环境科学出版社，1990.

[9] 姚志麒.关于采用环境质量指数的几个问题[J].环境科学，1979（2）：37-45.

[10] CHEN H M， ZHENG C R， TU C， et al. Heavy metal pollution in soils in China：status and countermeasures[J]. Ambio，1999，28（2）：130-134.

农田重金属污染现状篇4

【关键词】土壤污染；土壤修复；植物修复技术

引言

土壤污染是指各种外来物质进入土壤并积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，而导致土壤性状变劣、质量下降的现象。我国土壤污染的总体形势严峻，部分地区土壤污染严重，在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全，土壤污染防治投入不足，全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和逐年增多，成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。土壤是生态环境系统的有机组成部分，是人类生存与发展最重要和最基本的综合性自然资源。我们不能坐以待毙，要加强研究，采取措施，切实阻止土壤污染继续扩大的趋势，清除被称为“化学定时炸弹”的土壤污染。植物修复技术是近年来发展迅速的一种非常有前途的污染治理技术。本文介绍了用植物去除土壤中有机污染物和重金属的植物修复技术，并对植物修复技术的未来做了展望。

1.造成我国土壤污染的原因

1.1过量施用化肥

虽然施用化肥是农业增产的重要措施，但长期大量使用氮、磷等化学肥料，会破坏土壤结构，造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化，增加了农业生产成本，影响了农作物的产量和质量；未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分，都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物，在发生地面径流或土壤风蚀时，会向其他地方转移，扩大了土壤污染范围。过量使用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐，妨碍牲畜体内氧气的输送，使其患病，严重导致死亡。

1.2农药是土壤的主要有机污染物

直接进入土壤的农药，大部分可被土壤吸附，残留于土壤中的农药，由于生物和非生物的作用，形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药，除部分被植物吸收或逸入大气外，约有1/2左右散落于农田，又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药，在植物根、茎、叶、果实和种子中积累，通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。

1.3重金属元素引起的土壤污染

全国320个严重污染区约有548万hm2土壤，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属污染占80%，粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤，使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂，硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用，积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞，所以，汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降，磷肥中有时也含有镉。

1.4污水灌溉对土壤的污染

我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中，含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分，所以合理地使用污水灌溉农田，有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质，会将污水中有毒有害的物质带至农田，在灌溉渠系两侧形成污染带。

1.5大气污染对土壤的污染

大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质，在大气中发生反应形成酸雨，通过沉降和降水而降落到地面，引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘，则在重力作用下以降尘形式进入土壤，形成以排污工厂为中心、半径为2～3 km范围的点状污染。

1.6固体废物对土壤的污染

污泥作为肥料施用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒，由于日晒、雨淋、水洗，使重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。

1.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染

禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物，其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料，如果不进行物理和生化处理，则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通过水和农作物危害人群健康。

1.8放射性物质对土壤的污染

土壤辐射污染的来源有铀矿和钍矿开采、铀矿浓缩、核废料处理、核武器爆炸、核实验、燃煤发电厂、磷酸盐矿开采加工等。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染，放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期较长，易被土壤吸附，滞留时间也较长。

2.植物修复机理及优点

植物修复是利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的环保生物技术。根据修复植物在某一方面的修复功能和特点可将植物修复分为三种基本类型：植物提取修复，植物稳定修复和植物挥发修复。

2.1植物修复机理

2.1.1植物提取修复

利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术。

2.1.2植物挥发修复

植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。目前，在这方面研究最多的是金属元素汞和非金属元素硒。植物挥发修复技术只限于挥发性重金属的修复，应用范围较小，而且将汞、硒等挥发性重金属转移到大气中有没有环境风险仍有待于进一步研究。

2.1.3植物稳定修复

利用重金属耐性植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。目前，该技术在矿区大量使用，如废弃矿山的复垦工程，各种尾矿库的植被重建等。值得注意的是植物稳定也并没有将重金属从土壤中彻底清除，当土壤环境发生变化时仍可能重新活化并恢复毒性。植物稳定修复的作用主要有两方面：一是通过根部累积、沉淀、转化重金属，或通过根表面吸附作用固定重金属。二是保护污染土壤不受风蚀、水蚀，减少重金属渗漏污染地下水和向四周迁移污染周围环境。植物稳定修复并没有从土壤中将重金属去除，只是暂时将其固定，在减少污染土壤中重金属向四周扩散的同时，也减少其对土壤中的生物的伤害。但如果环境条件发生变化，重金属的可利用性可能又会发生变化，因而，没有彻底解决重金属污染问题。重金属污染土壤的植物稳定修复是一项正在发展中的技术，若与原位化学钝化技术相结合可能会显示出更大的应用潜力。未来的研究方向可能是耐性植物、特异根分泌植物的筛选，以及稳定修复植物与原位钝化联合修复技术的研究。

2.2植物修复技术的优点

植物修复技术较其他物理的，化学的和生物的方法更受社会欢迎。该技术成本较低，据美国的实践，植物修复比物理化学处理的费用低了几个数量级，此技术在清洁土壤中金属的同时，还可清楚污染土壤周围的大气或水体中的污染物，有美化环境的作用，易为社会所接受。

此外，植物修复重金属污染的过程也是土壤有机质含量及土壤肥力增加的过程，被植物修复过得干净农田更适合多种农作物生长。生物固化技术能使地表长期稳定，控制风蚀，水蚀，有利于生态环境改善，而且维持成本较低。植物的蒸腾作用还可以防止污染物向下迁移，同时，植物把氧气供给根际可促进根际有机物的降解。

3.植物修复技术的局限性及影响因素

3.1植物修复技术的局限性

重金属污染严重的土壤，适宜选用超积累植物，而污染较轻的土壤则需要选用耐重金属植物；植物修复过程通常较为缓慢，对土壤肥力，气候，水分。盐度，酸碱度，排水与灌溉系统等条件和认为条件有一定的要求；植物修复往往会受土壤毒物毒性的限制，一种植物常常只能吸收一种或两种重金属，对土壤中其他浓度较高的重金属会表现出某些中毒症状，从而限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用；用于清理重金属污染土壤的超累积植物通常都比较矮小，生物量低，生长缓慢，生长周期较长的类型，因而修复效率低，不利于机械作业；用于清理重金属污染的植物往往会通过器官腐烂，落叶等途径使重金属污染物重返土壤。因此必须在植物落叶前收割处理。

3.2植物修复技术的影响因素

首先了解受重金属污染的土壤所处的地理，海拔条件，以便选择合适生长在该条件下的耐受重金属植物和超累积植物种类进行污染土壤的植物修复；将整个需要治理的污染土壤纳入土地使用和规划管理方案中进行总体设计与考虑；对土壤的酸碱度，植物的耐盐度进行调查；了解治理土壤的含水量及水分供给状况；掌握拟治理土壤的营养供给状况，以便拟定合适的施肥计划；调金属污染土壤的污染状况，了解重金属的化学形态及植物的可利用性，以便从土壤化学的角度采取相应措施增加植物对重金属的吸收量。此外，对植物遭受自然灾害的复原能力，植物病虫害，良好的灌溉与排水系统也是需要考虑的因素。

4.结束语

农田重金属污染现状篇5

关键词：重金属监测；重金属污染；土壤采样；样品制备；样品检测；总质量控制 文献标识码：A

中图分类号：X833 文章编号：1009-2374（2017）08-0124-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.060

1 我国土壤重金属污染现状

土壤是地球环境的主要组成部分之一，主要指地球表面能够生长植被的地表层，是介于大气、岩石、水和生物之间的构成部分。大部分的土壤是由沙石和黏土以及各种有机物等成分混合而成的。土壤是大部分动物、植物、微生物等赖以生存的基本物质，土壤的优劣直接影响我们的日常生活、生产以及农业经济的发展。

重金属是指相对密度高于5的金属元素及其化合物，其中在我们生活中能引起土壤污染的重金属主要指铅、汞、镉、锌、铬、铜、镍和类金属砷等元素化合物。在环境污染中土壤的重金属污染要比水体、空气等污染更加隐蔽难测，并且土壤的自我修复能力相对水体和空气来说较弱，一旦重金属进入环境土壤中的含量高于土壤的自身修复能力时，就会在土壤中形成污染并且不断积累长期存在，从而对土壤造成严重的破坏和污染。土壤被重金属污染后，一旦在受污染的农田里种植作物将会导致农作物受到污染，最终经过农作物污染到食品，同时，被污染的土壤通过雨水渗透，水体流经地表等过程造成江河、地下水等水体污染，一旦被人饮用将会给人体带来极大的伤害

随着我国城市化建设，工业及化学化工等领域的发展，加上农业上对农药化肥等化工产品的应用导致环境内被重金属污染的土壤逐年增加，对我们的人身健康和经济发展带来了巨大的危害。根据我国农业部的调研发现，我国目前受污染的农田灌溉区多达140*104公顷，其中被重金属所污染的区域占总污染灌溉区的60%以上。我国每年有超过1200万吨的农作物被重金属所污染，每年因为重金属污染而导致的粮食减产高于1000多万吨，每年农业经济损失超过200亿元人民币。同时由于粮食含镉量超标会引起“痛痛病”，砷过量会导致肺癌、皮肤癌以及几乎所有的重金属过量都会引起人的神经错乱、头晕头痛、关节病变、各种癌症和结石等，所以土壤重金属污染已经严重危害到人类及畜类的健康。

2 土壤重金偌嗖庵卫戆旆

根据我国环保监测法案发现，土壤重金属监测在各种环境常规监测里面逐渐占据了重要地位，其中对于灌溉区及各种农田的土壤监测已经变得尤为重要。

2.1 土壤样品采集

在各种环境监测中土壤的监测和水质、大气的监测不同，水体和大气均为流体，污染源混入后较易融合，由于大部分水体气体等污染物可在限定范围内均匀分布，对于监测项目的采样工作来说相对简单，代表性样品容易采集。然而土壤中的重金属污染物的转移、混合等相对大气、水体中的污染物更加困难，分布不均匀，各地点的污染程度差异很大，即便是采取多点、多次的采样方法，采取的样品也具有极大的局限性，因此土壤的监测中，由于采样的局限性所造成的误差对监测数据结果的影响要远远多于实验的分析过程中造成的误差。所以为了使监测过程中采集的土壤样品具有代表性，使监测结果能反映土壤重金属污染的真实情况，应尽量降低采样所造成的误差。

对于土壤采样点的布置既要考虑到土壤的综合情况，也需依据实际的土壤污染情况和实际的监测项目确定。对于被重金属污染的土壤进行样品采集，一般主要是采集表层的土壤，样品采集深度约0～20cm。同时采样布点的方法主要包括对角线布点法和梅花形布点法以及棋盘式布点法与蛇形布点法等方法，土壤采集过程中应该对采样点地势、受污染程度以及土壤受污染程度等因素综合考虑，然后选择不同的布点方法，并且需要一年里在同一采样地点进行两次监测对比，采样的同时要详细记录采样的时间、编号、GPS定位等信息。

2.2 土壤样品制备

土壤样品的制备首先需要将采集的土壤样品混合搅匀后反复按四分法进行筛选取舍，最终需要留下1～2千克样品供实验分析使用。在样品制备过程中为了避免受细菌真菌等微生物的作用引起土壤发霉变质，需要将样品放置在陶瓷样品盘内或塑料薄膜上在通风避光的环境下进行风干，当样品达到半风干状态时，需要将土壤样品进行处理，结节压碎，同时去除样品中的石块，筛出残余动植物肢体等其他杂物。然后将筛选后的样品均匀地铺展成薄层状，放在阴凉通风处缓慢风干，切勿将样品放在阳光下直接曝晒同时需要经常翻动样品。在样品风干的同时还要注意防止酸性和碱性等气体以及其他灰尘等污染源对样品造成二次污染。待样品充分风干后，通过研磨、筛分、缩分等规范的处理操作步骤，制备成粒度小于200目的最终样品。最后将样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储存。样品存储时要尽量避免潮湿、高危、酸碱气体和日光直晒等因素的影响，且制备的土壤颗粒越小越均匀最终的分析结果越准确。

2.3 土壤样品监测分析

土壤样品监测之前需对其进行消解，通常采用多元酸分解法，需使用高纯度的消解试剂，以避免或减少消解过程中对样品造成二次污染。

重金属的定性定量检测方法主要包括原子吸收分光光度法、分光光度法、等离子体发射光谱法、原子荧光分光光度法，这些方法在不断改进与修正的过程中已经逐渐形成了行业标准以及国家标准。目前国内土壤里重金属检测方法大都需要大型昂贵的检测仪器设备，一般需要专业的人员进行样品测量分析，整个分析过程错综复杂，实验数据采集时间较长，分析成本高，所以对于土壤重金属的检测目前国内水平还需要改进提高。

土壤重金属监测项目及分析方法及监测项目监测仪器监测方法来源如下：

第一，《镉 原子吸收光谱仪石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）；《原子吸收光谱仪 KI-MIBK 萃取原子吸收分光光度法》（GB/T 17140-1997）。

第二，《汞 测汞仪冷原子吸收法》（GB/T 17136-1997）。

第三，《砷 分光光度计二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法》（GB/T 17134-1997）；《分光光度计硼氢化钾-硝酸银分光光度法》（GB/T 17135-1997）。

第四，《铜 原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）。

第五，《铅 原子吸收光谱仪石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）；《原子吸收光谱仪 KI-MIBK 萃取原子吸收分光光度法》（GB/T 17140-1997）。

第六，《铬 原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491-2009）。

第七，《锌 原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）。

第八，《镍 原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17139-1997）。

3 土壤重金属监测质量控制

土壤检测质量控制主要是为了确保所出具的土壤质量监测数据具有准确性、代表性、精密性、完整性和可比性。质量控制要涉及土壤检测的全部过程，包括精密度和准确度分析两个方面。

同批次样品的精密度分析通常是通过对平行样的测定，将误差控制在合理的范围内，而批次间样品的精密度分析则一般是O置质控样控制精密度。

准确度的两种分析方法包括加标回收测定和标土测定法。在没有质量控制的样品制备过程中通常采用加标回收的测定方法完成准确的质量控制，即在同一批土壤样品中随机选取一定量的样品进行加标回收测定，如果同批样品量不足时要适当对样品加大测定率，且每批次同类的试样至少两个。

4 结语

随着社会的进步，我国化工行业发展日新月异，同时在这些行业的发展过程中所带来的各种环境问题也日渐体现出来，其中土壤重金属污染也与日俱增，土壤中重金属的监测分析也变得必不可少。目前国内关于重金属检测的前沿技术也一直在研究之中，并向着操作简便、迅速、精准、安全等方向发展，相信最终会形成一套系统、科学的监测标准方案，真正做到重金属对土壤的污染的监督控制预防。

参考文献

[1] 熊毅.中国土壤[M].北京：科学出版社，1987.

[2] 魏复盛.土壤元素的近代分析[M].北京：中国环境

科学出版社，1992.

[3] 李斌，陈红，李亮，郭文忠.我国菜田土壤重金属

污染现状及检测技术分析[J].黑龙江农业科学，

2014，（4）.

[4] 刘候俊，韩晓日，李军，韩立思.土壤重金属污染现

状与修复[J].环境保护与循环经济，2012，（7）.

[5] 张继舟，王宏韬，倪红伟，马献发，袁磊.我国农田

土壤重金属污染现状、成因与诊断方法分析[J].土壤

与作物，2012，（4）.

[6] 雷凌明.农田土壤重金属污染现状与评价[D].西北农

林科技大学，2015.

[7] 薛美香.土壤重金属污染现状与修复技术[J].广东化

工，2007，（8）.

[8] 李想，张勇.我国蔬菜和蔬菜种植土壤的重金属污染

现状与一般规律[J].四川环境，2008，（2）.

[9] 所芳，贾锐鱼.土壤重金属污染研究现状[J].中国西

部科技，2009，（16）.

[10] 刘凤枝，徐亚平，马锦秋.土壤中重金属监测技术

综述[A].全国耕地土壤污染监测与评价技术研讨会

论文集[C].农业部环境监测总站，2006.

[11] 韩建丽.土壤污染现状及其监测防治[A].2015年中

国环境科学学会学术年会论文集[C].中国环境科学

学会，2015.

[12] 樊燕，刘洪斌，武伟.土壤重金属污染现状评价及

其合理采样数的研究[J].土壤通报，2008，（2）.

[13] 阎波杰，潘瑜春，赵春江.区域土壤重金属空间变

异及合理采样数确定[A].国际农产品质量安全管

理、检测与溯源技术研讨会论文集[C].国家农业信

息化工程技术研究中心，中国农业大学，北京农业

信息化学会，北京农产品质量检测与农田环境监测

技术研究中心，2008.

[14] 陈冠宁.药材及其土壤中砷、汞、铅、镉、铬检测

方法研究[D].吉林农业大学，2013.

[15] 杨希.浅谈土壤重金属监测与质量管理[J].绿色科

技，2012，（10）.

[16] 陈皓，何瑶，陈玲，刘海玲.土壤重金属监测过程

及其质量控制[J].中国环境监测，2010，（5）.

[17] 高海臣.土壤重金属监测与土壤环境质量控制[J].科

技风，2016，（17）.

[18] 王宇游，夏新，米方卓，陈纯，马芳.《土壤环境

质量标准》中六种重金属测定精密度控制指标研究

[J].土壤通报，2014，（6）.

[19] 陈恒.土壤重金属监测过程及其质量控制[J].工程建

农田重金属污染现状篇6

[关键词] 农田污染；农产品

随着世界人口增多，人均耕地减少，粮食安全和高产问题已经迫在眉睫，尤其是中国农业首当其冲。近年来，我国农田环境质量不断下降，农产品污染问题日趋严重，农产品质量安全问题已成为当前我国农业和农村经济发展的障碍，并严重影响到农产品的出口和国际市场竞争力。因此研究我国农业污染现状、成因及其防治对策，对于预防和减少农产品质量危害有着极为重要的意义。

一、我国农田污染现状

中国农田污染物种类增多、污染呈现扩张化、复杂化与不断加剧的趋势，同时，治理的难度不断加大。中国农田污染局部改善，整体恶化，虽然仍是可防治的，但扭转总体态势和治理的难度将进一步加大；目前全国单位播种面积化肥施用量已超过350kg.hm-2，远远超过国际上设置的225kg.hm-2的化肥施用安全上限，且氮、磷、钾三要素施用不平衡。随着工业化和集约化水平的不断提高和应对措施的缺乏，中国农田污染正在加剧。

二、农田污染成因分析

造成农田污染的因素众多，随时间的变化污染成因亦随着改变。20世纪80年代以前，我国农田污染主要表现为是工业污染，20世纪80年代以后，化肥、农药、污水灌溉、农业废弃物等逐渐成为我国农田污染的主要原因。主要表现为以下几个方面：

1.化肥的不合理使用

我国是世界上化肥使用最多的国家，长期大量施用化肥，特别是单质肥料、会导制土壤逐渐酸化，易板结，透气性差；养分比例失调、有机质含量下降，保水保肥能力减弱；土壤微生物和等有益生物减少，促使土壤中一些有毒有害污染物的释放和增加。随着化肥使用量的不断扩大，土壤中重金属的积累也日渐增长。目前全国受重金属污染的农田约2 500万hm2，每年被重金属污染的粮食多达1200万t。不合理施用氮肥后，损失的氮以硝酸盐的形式在植物体内累积，降低食品和饲料的品质，导致农产品质量下降。

2.农药滥用

我国农田农药污染现象非常严重，1983年农药的使用量是8612万t；而到了2003年，仅仅20年时间，全国农药使用量就达到13215万t。在一些高产地区，每年施用农药30多次，每公顷用量高达300kg，有的甚至超过450kg，过量使用、利用率低的问题十分严重。目前，约有1600万hm2 的农田土壤受到农药污染。农药施用后，有50%～60% 残留于土壤，造成土壤的农药污染。长期污染的土壤将会出现明显的酸化、土壤孔隙度变小、土壤结构板结。残存于土壤中的农药还会对土壤中的微生物、原生动物以及其他的土壤动物等产生不同程度的危害。

3.生产废弃物对农田的污染

废弃物对农田造成的污染，包括畜禽养殖有机肥污染、农膜和秸秆污染等。

畜禽粪便是农田新的“三废“污染源，2003 年全国畜禽养殖业共产业31.90亿t 粪便，是当年工业产业固本废物的3.2 倍。

农膜污染：目前我国是世界上农用塑料薄膜使用最多的国家。据统计，我国农膜年残留量高达30万t，残存率达40%之多，近一半的农膜残留在土壤中，无疑是极大的隐患。农田残留地膜会聚集在土壤耕作层和表层，阻碍土壤毛管水和自然水的渗透，影响土壤的吸湿性。残留地膜还会使土壤孔隙度、通透性降低，影响土壤微生物活动和土壤正常结构的形成，导致土壤肥力下降，作物根系成弯曲状发展，造成根系变短，吸水、吸肥的性能降低，导致作物减产。

秸秆污染：我国每年产生约6.5×1011kg左右的作物秸秆，有4成未能利用，堆放在田间地头、房前屋后，有的甚至在田间付之一炬，即浪费了资源，又造成了环境污染。

4.工业“三废”及生活污水对农田的危害

我国在经济增长方式上还存在着“高投入、高消耗、高排放、低效率”的问题。大量资源、能源的耗用导致“三废”的排放超过了环境的承载与自净能力，造成了严重的环境污染。大量未经处理的废（污）水直接用于农田灌溉，致使许多农田遭受到不同程度的重金属和有机物污染。

三、农业污染对农产品质量安全的影响

在我国，农村生态环境形势也日趋严重：全国受农药和其他化学品污染的农田面积约6000多万公顷。具体来说，农业污染对农产品质量安全的影响，突出表现在以下三个主要方面：

一是化肥的过度投入与低效利用，造成土壤、地下水含氮量升高，并导致农产品中硝酸盐、亚硝酸盐、重金属等有害物质残留量严重超标。我国农业使用化肥的强度居世界之首，特别是氮肥。我国耕地占全球耕地面积不足10%，但氮肥使用量却占全世界的1/3，过量施用现象十分普遍。大量盲目施用化肥既破坏了土壤的内在结构，造成土壤板结，地力下降，也导致N、P养分在一些地区表现出明显的养分盈余，而且趋势不断扩大，这些多余的N、P养分通过淋洗和径流损失排放到水体环境中，成为水体富营养化的主要原因。

二是农药滥用，滥用农药致使农药在水土及农产品中大量残留，由此造成的食物中毒事件时有发生。虽然政府已明令禁止使用高毒、高残留或有致癌、致畸、致突变作用的农药，并要求严格执行农药的安全使用标准和合理使用准则。但在实际生产过程中，在菜、果、茶、米、肉、奶类食品生产中使用禁用农药和违禁药物的现象仍然存在，特别是温热季节的蔬菜和大棚蔬菜，禁用农药使用甚多，过量使用可用农药的现象则更为普遍，农产品农药残毒超标及食物中毒现象时有发生。

三是规模养殖场已逐渐成为重要的污染源，成为影响农产品品质的重要因素。我国的规模养殖场中有2/3缺乏防污设施；每年产生约30亿吨粪便，其中约25%进入水体。目前我国畜禽养殖废水化学需氧量（COD）排放已经超过全国工业废水和生活污水的COD排 放总量，由于缺少排污管网等基础设施和治理措施，N、P释放数量剧增，超过了农田可承 载的安全负荷，部分地区已经呈现出严重或接近严重的环境压力水平，成为影响农产品品质的重要原因。

四、农田污染防治保护对策探讨

我国可以在借鉴国外经验的基础上开展农田污染防治工作，加强源头控制和土壤修复技术。主要可以采取以下技术对策：

1.倡导农业清洁生产理念，严格控制污染源

农业清洁生产主要是指农业生产的全过程控制，即在整地、播种、育苗、田间治理、收获的全过程中采取必要的措施，预防污染的产生。

国家应该成立专门机构对化肥农药的类型、施用量、使用方法等进行监管。在化肥和农药使用上，大力推广测土配方施肥技术，充分考虑农田土壤特征和农作物生长状况，根据农作物对养分和农药的需求量、对养分的吸收和需求季节安排施肥量、施肥方式和时间。改善农村生活条件，对生活垃圾进行集中处理；探索有效利用畜禽有机肥的途径；合理使用农膜，增加农民补贴，推广使用可降解农膜。

2.强化对农户的宣传教育和技术培训指导

农业污染的防治和农产品质量安全的提高，最终要依靠广大农户和农民。因此，要强化对农户和农民的宣传教育和技术培训指导，提高农户的环保意识和生产技术素质。

3.加大农村环境保护的执法与监管力度

近年来，资源环境方面有法不依、执法不严、违法不究的现象较为普遍，违法成本低，守法成本高、执法难度大。抓紧制定和完善促进资源有效利用、保护环境法律法规，加大处罚力度势在必行。逐步完善“中央监察地方、地方监管单位、单位法人负责”的监管体制。要提高资源消耗、环境保护的监测能力和水平，严厉查处造成资源浪费、环境破坏的违法行为和案件，使节约资源、保护环境的各项制度真正落到实处。

4.开展污染土壤的生态修复

农田重金属污染现状篇7

关键词：农产品质量安全；稻田；镉污染；农药残留；管控措施；四川

“国以民为本，民以食为天，食以安为先”，农产品的质量安全问题关系人们的健康和生命安全[1-2]。农产品质量安全是一个从农场到餐桌的系统工程，受到产品供应链不同过程的影响，涉及生产、加工、销售等各个领域、多个环节[3]。其中，农产品生产是在自然环境中的生物生产，其生命活动全过程均受到外界因素影响，尤其是产地环境[4]。近年来，重金属产地污染与农药残留引发了一系列的社会和经济问题[5-6]。四川是全国重金属污染重点省（区）之一，如何治理土壤镉污染和降低农产品镉含量水平是不能回避的重大食品安全问题[7]。四川常年病虫害发生面积0.9亿hm2次，防治面积0.8亿hm2次，农药使用量8000t（折百计）。由于过度使用化学农药，重治轻防，加高农药剂量，增加防治次数，乱用、错用、滥用农药，造成部分农产品农药残留超标[8]。目前，四川稻田面积208.2万hm2，占全省耕地面积的52.6%。因此，开展稻田重金属镉与农残防控关键技术研究与示范，对于保障四川粮食安全具有重要意义。

1稻田农产品安全生产的基本思路

1.1主要目标

以稻田镉污染及农残高效防控为目标，针对镉低、中、高三种污染程度的稻田及农残污染状况分别开展研究与示范工作。在镉轻、中度污染稻田开展可食组织部位低积累镉水稻、蔬菜资源筛选和新品种选育，以及镉污染阻控综合管理技术、农药残留有效防控技术和镉、农残高效稳定检测技术等研究，确保农产品镉和农药残留不超标。对于高污染农田，探索适宜的替代作物模式，如特色果树的栽培示范等。在相关技术、产品研发基础上，形成四川稻田农产品安全生产技术体系，建立全省稻田农产品安全生产样板。创新产学研结合模式，按照“安全、高产、优质、高效、生态”总体要求，坚持面向产业、面向企业、面向农民，强化科技创新，开展新品种、新技术、新模式、新产品、新机制示范，提升稻田主要农产品质量安全生产管控能力。

1.2技术路线

坚持技术创新与生产管理相结合。通过镉低富集水稻品种引进筛选与选育、土壤改良剂施用与肥水应用综合管理、生物强化去除、农残防控关键技术应用、种植模式调整、重金属和农残检验检测等试验示范，集成大面积推广的稻田镉和农药残留污染综合防控技术体系，形成四川稻田镉污染和高农药残留高效治理、合理利用的综合防控技术模式。

2稻田农产品安全生产的主要管控措施

2.1水稻等镉低积累资源筛选与品种选育

1）镉低积累水稻特异材料发掘与品种选育。采用人工诱变技术，发掘重金属镉低吸收、低积累的水稻材料。同时，根据重金属镉低吸收、低积累的水稻突变基因OsNRAMP5的序列，采用CRISPR/Cas（常间回文重复序列丛集）技术定向突变该基因，获得低镉吸收的水稻材料。另外，开展镉低积累杂交水稻新材料创制及杂交水稻新组合选育。收集近年审定的水稻品种，在4种不同污染程度（重度污染、中度污染、轻度污染、重金属含量在安全指标以下区域）区域试验种植，筛选镉低积累和产量高、品质优、抗性强的品种。

2）镉超富集油菜品种及高耐镉性油菜品种筛选。由于镉不溶于油脂，所以镉污染土壤种植的油菜菜油中镉含量非常微弱，同时，芥菜型油菜具有较高的耐镉性及镉吸收能力，油菜被认为是镉污染农田利用的高效作物之一。筛选一批镉超富集油菜品种，以及既可以高效吸收土壤镉又不影响油脂食用的油菜品种，为中低镉污染区农田合理利用提供支撑。

3）镉低积累蔬菜品种筛选和选育。收集主要蔬菜品种，在不同污染程度的稻田试验种植，筛选镉低富集（吸收）且产量高、品质优和抗性强，与水稻轮作茬口衔接适宜的蔬菜品种。

2.2镉污染防控技术研究与示范

1）阻控作物吸收镉的施肥关键技术集成与示范。研究不同化学肥料种类及用量配比施用对稻田土壤镉的钝化效应，以及对镉污染稻田作物不同器官镉的吸收、分配等的影响，提出降低稻田重金属镉活性和作物镉吸收的化学肥料管理技术；研究不同有机物料种类及施用量对稻田土壤镉的钝化效应，以及对作物不同器官镉吸收与分配等的影响，提出降低稻田重金属镉活性和作物镉积累的有机物料管理技术。

2）镉污染稻田土壤改良技术集成示范。以降低稻田土壤中镉的污染扩散、控制重金属镉进入食物链为主要目标，研究不同种类改良剂对稻田土壤镉的形态转化以及对作物镉吸收与分配等的影响，对比不同镉污染程度下钝化效果，筛选最佳的改良剂种类，并对筛选出的改良剂进行应用条件、用量、方法等研究，提出镉污染稻田的阻控作物吸收镉的土壤改良技术。

2.3农残绿色防控技术研究与示范

1）水稻绿色防控技术集成示范。以四川水稻“四虫两病”（螟虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、福寿螺、稻瘟病、稻曲病）为重点，通过诱集技术、生物农药、生物多样性、生态防控等技术的有机结合，开展水稻绿色防控技术集成示范。

2）油菜生物防治与轻简化防控技术集成与示范。以四川油菜生产中的主要病虫害（如菌核病、根肿病、蚜虫、菜青虫等）为防控重点，在油菜菌核病、根肿病等病菌敏感时期使用盾壳霉菌、芽孢杆菌等微生物农药，有效铲除病菌的越冬菌源；采用免疫诱抗、色板诱集等方式杀灭蚜虫和菜青虫；筛选高效低毒低残留的农药品种，研究明确各种药剂的准确用药时期、施药方式、最低用药量和最佳施药器具，集成油菜病虫害轻简化防控技术。

3）蔬菜绿色防控技术集成与示范。以减少化学农药使用量为手段，以控害保产和降低蔬菜农药残留为目标，开展“油—稻—菜”或者“稻—菜”种植模式下的蔬菜主要病虫害防控技术研究，组装集成以农业防治、物理防治和生物防治等非化学控制为主，辅之以药剂防治的蔬菜重大病虫害无害化控制技术体系。

4）土壤中农药残留生物降解技术研究。采用小区间严格隔离的控制性试验方法，设置具有基本相同多种农药残留水平的小区，通过增加土壤微生物不同水平的处理，探索利用土壤微生物降解土壤中农药残留的效果及其应用技术，为治理土壤中的农药残留污染提供科学依据。

2.4重金属镉与农残高效稳定检测技术研究

1）稻田土壤、稻米、油菜籽和蔬菜中镉高效稳定检测技术体系构建。研究完善稻田土壤、稻米、油菜籽、蔬菜中镉检测前处理的方法，分别用原子吸收法和ICP-MS法测定稻田土壤、稻米、油菜籽、蔬菜中镉的含量，建立一种简便、准确、稳定的检测方法。

2）稻田土壤、稻米、油菜籽和蔬菜中高效稳定农药多残留检测技术体系构建。结合中国相关标准和国外相关规定，确定稻米、油菜籽、蔬菜生产过程中的农残危险因子；根据基质差异，选择对环境友好的前处理方法和高灵敏度、高选择性的串联质谱法，建立高效稳定的稻田土壤、稻米、油菜籽、蔬菜中农药多残留检测方法。

3）稻田农产品重金属镉与农残抽检。对主产区的水稻、油菜籽、蔬菜等作物可食产品的重金属镉与农残进行抽检，以确定生产的农产品是否达到国家规定的安全质量标准。

2.5重金属镉重度污染稻田替代作物模式示范

在镉重度污染稻田，选择对重金属有较强抗性且兼具蓄积作用的黑麦草和紫花苜蓿作为果园生草品种；以镉富集相对较少的水蜜桃树为研究对象，选择早、中、晚三种成熟期品种春蜜、皮球桃和晚白桃为供试材料，通过对镉重度污染稻田实施以“机械聚土起垄+宽行密株定植+Y形树形+行间生草树盘覆盖+肥水一体化+病虫害绿色防控”为核心的现代轻简高效栽培技术体系，鉴别早、中、晚熟三个水蜜桃品种果实对镉的富集量；鉴别黑麦草和紫花苜蓿作为果园生草对镉重度污染的修复能力；筛选出重金属镉重度污染稻田替代作物模式——水蜜桃树栽培技术集成示范。

3稻田农产品安全生产的效益分析

3.1经济效益

筛选鉴定出镉低积累的水稻、蔬菜品种，新型、安全、高效的低毒化学农药或生物农药，以及形成的防控作物镉积累的肥料管理技术和作物替代技术，水稻、油菜、蔬菜品种的绿色防控技术和稻田农残降解技术等新产品、新技术在生产上示范推广后，可降低种植成本，增加种植效益。可挽回病虫害损失30%以上以及减少镉污染造成的损失，至少每公顷可增加产值1500元以上，降低用药成本300元，两项合计每公顷增收节支1800元。若年累计推广应用面积100万hm2，可实现年累计增加效益18亿元以上，经济效益极为显著。

3.2社会效益

保障粮食、蔬菜、水果等农产品有效供给，是满足人们对美好生活需求的重要支撑，而农产品的质量安全，也是广大群众极为关心、党和政府十分重视的社会热点问题。促进绿色安全稻米、蔬菜等稻田农产品的生产与发展，不仅能提高优质产品率，而且能增强四川农产品的市场竞争力[9-10]。同时，还能解决消费者普遍关心的“菜篮子”、“米袋子”等安全问题，让群众对农产品买得放心、吃得安心。

3.3生态效益

近年来，生态文明建设得到高度重视。农产品质量安全、农业生态安全、农业可持续发展应协同推进。田间重金属污染的降低和中高毒农药减少使用，可使农田系统的微生态环境得以充分休养和恢复，保障了生产的可持续性，这对促进四川农田生态环境的改善有着重要意义。

4参考文献

[1]王凤平.我国食品安全问题研究[J].食品工业科技，2005（10）：162-164

[2]韩美贵，周应堂.生鲜农产品安全供给几个关键问题及对策[J].安徽农业科学，2007，35（12）：3686-3689

[3]宋卫国，赵志辉.农产品安全风险评估方法及应用探讨[J].中国农学通报，2008，24（2）：101-105

[4]赵冬明，朱建勇，颜利荣.建立农产品质量安全体系的对策和措施[J].农业科技通讯，2013（6）：24-25

[5]邹小南，谭红，钟英鹏，等.食品安全风险评估及其在农药残留上的应用[J].贵州农业科学，2008（3）：169-172

[6]孔霞.农业农药生产率及农药施用行为的影响因素分析——以苏州为例[D].苏州：苏州大学，2013

[7]李冰，王昌全，谭婷，等.成都平原土壤重金属区域分布特征及其污染评价[J].核农学报，2009（2）：308-315

[8]彭昌家，白体坤，冯礼斌，等.南充市水稻稻瘟病综合防控技术研究[J].中国农学通报，2015，31（11）：190-199

[9]李跃建，魏鹏，蒋小松，等.加速种植业结构性调整促进四川从粮食安全转变到食物安全的思考[J].农业科技管理，2017，36（4）：1-3

[10]唐江云，李晓，杜兴端，等.四川转变农业发展方式中农业研发创新驱动研究[J].农业科技管理，2017，36（2）：3-6

农田重金属污染现状篇8

摘要:

矿区周边土壤重金属污染对区域农产品和人体健康危害极大，为对个旧市大屯镇稻田土壤重金属的潜在生态风险进行定量评价及预警分析，计算了6种重金属元素(Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr)的综合生态风险指数(RI)、地累积指数(Igeo)和生态风险预警指数(IER)。结果表明:研究区域6种重金属平均风险指数的大小顺序为:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Cd和砷元素的生态风险指数平均值＞40，94.4%的土壤样品处于中等风险以上水平;重金属元素的Igeo顺序为Cd＞砷＞Pb＞Cr＞Cu＞Zn，Cd和砷元素有超过94.4%的土壤样品处于中等污染以上水平。生态风险预警评价结果显示，66.7%采样点处于生态风险无警级别，33.3%采样点处于生态风险重警级别。综合分析认为，该区域主要是以Cd和砷为主的土壤重金属复合污染，对已经达到生态风险重警级别的区域应该采取相应的土壤修复措施，对无警区域应该加强监控防止污染。

关键词:

重金属;生态风险;风险预警;个旧

云南省个旧市素以“锡都”著称，是我国最大的锡矿所在地，长期的土法采矿炼矿不仅导致矿产资源有效利用率低，而且破坏了当地自然环境，给当地居民的生产生活带来了严重的影响。黄玉等［1］对个旧锡矿区的不同辐射范围进行土壤污染调查研究，发现个旧市矿业活动区Pb、Cd、砷给当地造成极高风险。肖青青等［2］对个旧市鸡街镇的土壤重金属污染调查评价发现土壤中Pb、Cd、Zn和Cu含量均超出《土壤环境质量标准》二级标准。土壤中的重金属长期停留和积累在环境中，对生态环境和人体健康存在诸多现实和潜在风险，选用一种或几种正确的评价方式评价土壤中的重金属污染程度对于环境和健康问题有着重要意义。前人对个旧矿区重金属污染分布和风险评价采用的主要方法有:Hakanson指数法［3］、单因子指数法［4］、内梅罗综合污染指数法［5］和地积累指数［6］。这些方法各有其适用条件和优点，但也存在一定的局限［7－8］。生态风险预警评价源于生态风险评价，既具有Hakanson指数法、地积累指数法、脸谱图法、综合指数法、尼梅罗综合指数法和污染负荷指数法等评价方法定量评价的特点，也能通过定量评价值与警度内涵之间的关联，实现定性评价分析［9］。前期关于区域土壤污染评价的研究多采用单一的分析方法进行重金属风险评价，针对个旧市大屯镇水稻土的污染评价也仅局限于单因子指数、内梅罗综合污染指数法的污染分级评价，采用重金属生态风险评价和风险预警的研究鲜见报道。本研究以云南省个旧市大屯镇稻田土壤为研究对象，采用Ha-kanson指数法和地积累指数法对6种重金属(Pb、Cd、砷、Zn、Cu、Cr)的含量进行分析计算，评估其污染程度，定量评价生态风险并作出风险预警，以期为个旧市水稻土生态风险预警和农产品安全生产提供科学依据。

1材料与方法

1.1土壤样品的采集

个旧地区水稻生产区域主要集中在大屯镇，本试验地点位于云南省个旧市矿区周边大屯镇稻田种植区。采样点集中在23°2'56″～24°2'56″N和103°14'11″～104°22'55″E的研究稻田。2015年3月12日，参照《NY/T395－2000农田土壤环境质量监测技术规范》的相关要求，分别按照不同的取样地块采集0～20cm土壤样品，每个样品由5个五点法取样的子样品混合而成，共采集54个样品。土壤样品自然风干，去除杂物，磨碎后过100目尼龙筛，用自封袋保存待测。

1.2样品的测定

土壤pH值用酸度计(STARTER3100，奥豪斯仪器(上海)有限公司)测定，固液比值为1∶2.5［10］;重金属总量测定采用HF－HClO4－HNO3消解法［11］。所用试剂为优级纯，试验用水为去离子水。样品溶液中重金属元素铅、镉、砷、锌、铜和铬采用ICP－MS(ELANDRC－e型，美国PerkinElmer公司)进行分析测定。

1.3评价方法

1.3.1潜在生态风险指数法

评价潜在生态风险指数法是1980年由瑞典科学家Hakanson［12］提出的评价方法。该方法综合考虑了重金属含量、环境效应、生态效应和重金属毒性等因素而被广泛用于土壤中重金属污染风险分析［13－14］。其计算公式如下:Cri=Ci/Cni(1)Eri=Tri×Cri(2)RI=∑ni=1(Eri)=∑ni=1(Tir×Cir)(3)式中:Cri为土壤中重金属i的富集系数;Ci为重金属i的实测数据;Cni为计算所需的参比值，本文采用云南省土壤质量背景值作为参比值;Eri为土壤中重金属i的潜在生态风险系数;Tri为沉积物中重金属i的毒性系数，本研究中Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr6种元素的毒性系数分别为5、30、10、1、5和2;RI为土壤中多种重金属的综合潜在生态风险指数。潜在生态风险分级标准见表1。

1.3.2地累积指数法

地积累指数法是在1969年由Muller［15］提出的用于评价水环境沉积物中重金属的方法。该方法考虑了自然成岩作用对背景值的影响，也考虑了人为活动对环境的影响，近年来，被国内外学者用于评价土壤重金属的污染程度［16－17］。计算公式为:Igeo=log2［Ci/(K×Cin)］(4)式中:Ci是土壤中元素n的实测值;Cni为普通页岩中元素i的地球化学背景值，本文采用云南省土壤质量背景值作为参比值;K为消除各地岩石差异可能引起背景值的差异(一般取值为1.5)。其污染等级分为0～6级，见表2。

1.3.3重金属生态风险预警

对于个旧市大屯镇稻田土壤重金属生态风险预警，采用Rapant等［18］提出的生态风险预警指数法进行预警评估，预警分级标准见表3。公式为:IER=∑ni=1IERi=∑ni=1(CAi/CRi－1)(5)式中:CAi表示重金属i的实测数据;CRi表示重金属i的背景参比值，本文的背景参比值采用《GB15618－95国家土壤二级标准进行评估》(表4);IERi为重金属i的生态风险预警指数;IER表示各采样点土壤样品的生态风险预警指数。

2结果与分析

2.1水稻土重金属基本参数统计特征分析

土壤重金属基本参数统计描述如表4所示。结果表明，土壤样品中Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr含量的平均值分别为180.57、1.96、136.55、133.44、84.09和145.71mg/kg。研究地土壤pH值为7.03±0.44，按照《GB15618－1995土壤环境质量标准》二级标准，重金属超标的元素有Cd和砷，超标倍数分别为2.27、4.46。与乔鹏炜等［19］2014年调查研究云南个旧锡矿区大屯盆地农田土壤重金属平均值相比，本研究中Pb和Zn元素明显较低，Cr元素明显较高，其他元素含量平均值相差不大。6种重金属元素的变异系数在12.17%～74.54%，属于中等变异程度，其中Pb、Cd和砷3种元素变异程度相对较大，说明其易受外源因子干扰。土壤重金属元素和pH值相关分析结果见表5。大屯镇矿区周边水稻土多数重金属元素之间存在相关性，Pb与Cd、砷和Zn的相关性达到极显著水平(P＜0.01)。Cd与砷和Zn的相关性达到极显著水平(P＜0.01)。Cu与Cr的相关系数为0.757，相关性达到极显著水平(P＜0.01)。这表明，该区域水稻土Pb、Cd、砷和Zn可能具有相似的来源，呈现相互伴随的复合污染现象，而Cu和Cr的来源途径也具有相似性。土壤pH与Pb呈极显著正相关，与Cd和砷呈显著正相关，而与Zn、Cu和Cr相关性不显著。

2.2土壤重金属潜在生态风险评价

经计算，研究区域稻田土壤重金属元素的潜在生态风险系数(Ei)和综合生态风险指数(Ri)如表6所示。从单个重金属潜在生态风险系数可以看出，研究区域6种重金属平均风险指数的大小顺序为:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Pb、Zn、Cu、Cr这4种元素的风险指数平均值＜40，均属于轻度生态危害，对该区域土壤生态污染的贡献率较低;其中Cd平均潜在生态风险指数为267.33，达到很强生态危害程度，砷平均潜在生态风险指数为74.21，达到中度生态危害程度，其余元素均未达到轻度生态危害的上限标准。根据土壤重金属潜在危害系数所对应的潜在危害程度频数的统计(表7)，按照污染程度分级，Cd元素潜在生态风险系数达到强度、很强和极强生态危害的比例分别为11.1%、61.1%和22.2%;砷元素潜在生态风险系数达到中等、强度和很强生态危害的比例分别为77.8%、5.6%和11.1%。这表明Cd和砷元素对该区域土壤生态污染的贡献率较高。土壤重金属综合生态风险指数(RI)平均值为1114.98，属于很强生态危害水平;轻度、很强和极强生态危害的比例分别为16.7%、50.0%和33.3%。

2.3土壤重金属地积累指数

以土壤环境背景值作为地球化学背景值，计算稻田土壤中重金属的Igeo并进行分级，结果如表8。从表中可以看出，除Zn外，其余5种重金属元素的地积累指数平均值均＞0。Pb、Cd、砷和Cu元素的最大值都＞1，达到中等污染程度以上。从土壤样品污染分级比例可以看出，Cd元素污染比例最大，达94.4%，其中有11.1%的土壤样品属于中等污染，66.7%属于中等－强污染，11.1%属于强污染，5.6%土壤样品到达强－极严重污染。砷元素的污染比例也达到94.4%，其中有22.2%的土壤样品属于中等污染，61.1%属于中等－强污染，有11.1%达到强污染水平。Zn元素的污染比例最低，仅有44.4%的土壤样品属于轻度污染。整体统计分析各元素可知，Pb、Cd和砷元素的地积累指数标准差较大，表明土壤样品中这3种元素地积累指数值离散程度较大，即变异程度较大。

2.4重金属生态风险预警

采用生态风险预警评估法分别计算了研究区域稻田土壤中重金属Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr的生态风险预警指数，评估了土壤重金属生态风险预警级别，结果见表9。从IER分级比例可以看出，该研究区域稻田土壤中主要重金属污染为砷、Cd。按照生态风险分级，砷元素生态风险指数达到轻警、中警和重警的比例分别为11.1%、66.7%和16.7%;Cd元素生态风险指数达到轻警、中警和重警的比例分别为61.1%、16.7%和5.6%。从综合指数来看，该区域有66.7%样点处在无警级别，属于最低生态风险，有33.3%样点处于重警级风险状态，属于高生态风险。

3讨论

李江燕等［20］对个旧市大屯镇蔬菜地土壤进行健康风险评价，发现Zn、Cu、Cd质量比严重超标，分别达到412.73mg/kg、132.86mg/kg、1.60mg/kg。乔鹏伟等［19］采用潜在生态危害指数法对大屯盆地农田土壤进行生态风险评价发现，Cd和砷两种元素对危害的贡献率高达87%。本研究结果也表明，个旧市大屯镇稻田土壤重金属污染特征主要表现为以Cd和砷为主的重金属复合污染，Cd和砷分别超出《GB15618－1995土壤环境质量标准》二级标准2.27、4.46倍。因此，研究区域稻田土壤Cd和砷具有较大的潜在生态危害，应作为该区域主要的修复和防控目标。本研究所采用的两种土壤重金属生态风险评估方法的评价结果存在一定的差异。土壤重金属潜在生态风险指数评价结果表明，6种重金属元素，有83.3%的土壤样点超过很强污染程度。研究区域重金属平均风险指数的从大到小排序为:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Cd和砷元素达到中等生态危害及以上的比例为94.4%，其余元素均处于轻度生态危害程度。土壤重金属地积累指数评价结果表明，除Zn和Cr元素其余元素都有不同比例处于中等污染程度，按照每种元素的地积累指数平均值，从大到小的顺序为:Cd＞砷＞Pb＞Cr＞Cu＞Zn。两种评价方法的结果都表明Cd和砷对土壤重金属污染的贡献率最大，其他元素贡献率大小的差异可能在于生态风险指数评价法对不同重金属赋予了相应的毒性系数，而地积累指数法为消除各地岩石差异而引入系数K(一般取值为1.5)，重金属元素之间没有差别［20－21］。采用生态风险预警指数(IER)进行预警分析认为，研究区域稻田土壤受到Cd和砷元素的污染，Pb和Cu有一部分预警级别是预警，Zn和Cr元素的预警级别是无警。总体评估研究区域IER有33.3%预警类型为重警，说明该研究区域有1/3的稻田土壤生态系统服务功能严重退化，生态环境受到较大破坏，且受外界干扰后恢复困难，生态问题较大，生态灾害较多［23］。土壤中Cd和砷对水稻安全质量影响较大，建议调整种植结构，引导种植较好的高梁抗性品种［24］，或采取种植低累积重金属水稻品种［25］，使用降低土壤重金属有效性的钝化剂和施用技术［26－27］、稻田水分管理技术［28］、钝化剂与农艺联合调控技术［29－30］等措施对区域农田进行修复和安全利用。

4结论

(1)研究地稻田土壤中的Cd、砷、Cu质量比均超出《GB15618－1995土壤环境质量标准》二级标准，水稻土Pb、Cd、砷和Zn可能具有相似的来源，呈现相互伴随的复合污染现象。

(2)根据土壤重金属潜在生态风险指数的评价结果，研究区域6种重金属平均风险指数的大小顺序为:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，其中Cd和砷元素对该区域土壤生态污染的贡献率较高，有超过94.4%的土壤样品处于中等生态风险以上水平。土壤重金属综合生态风险指数(RI)仅有83.3%处于很强生态风险以上水平。

(3)土壤重金属地积累指数的评价结果表明，6种重金属元素含量的平均值只有Zn元素尚处于无污染水平，Cd、砷元素有超过72.2%的土壤样品处于中等污染以上水平，需要严格控制人为活动引入这几种元素，避免重金属的累积对土壤生态环境的危害。

(4)从土壤重金属生态风险预警的评价结果可知，研究区域33.3%属于重警区，应该采取相应的土壤修复措施，在农耕区改种非食用作物，必要时可以进行土壤污染治理，提高当地居民的环境保护意识。对无警区应该监控可能引起土壤污染来源，防止土壤污染。

参考文献:

［1］黄玉，蔡保新，王宇，等．云南个旧锡矿区矿业活动对土壤重金属的累积贡献［J］．地质通报，2014，33(8):1167－1174．

［2］肖青青，王宏斌，赵宾，等．云南个旧市郊农作物重金属污染现状及健康风险［J］．农业环境科学学报，2011，30(2):271－281．

［3］叶玉瑶，张虹鸥，谈树成．个旧城区土壤中重金属潜在生态危害评价［J］．热带地理，2004，24(1):14－17．

［4］张德刚，刘艳红，全舒舟．云南个旧锡矿山山地土壤及作物中重金属污染分析［J］．西南农业学报，2014，27(5):2045－2049．

［5］宋雁辉，钟正燕，李红梅，等．云南个旧多金属矿区农田土壤－作物系统重金属污染现状－－以乍甸镇为例［J］．安全与环境学报，2012，12(1):138－146．

［6］郑国强，方向京，张洪江，等．云南省个旧锡矿区重金属污染评价及植被恢复初探［J］．水土保持通报，2009，29(6):208－213．

［7］范拴喜，甘卓亭，李美娟，等．土壤重金属污染评价方法进展［J］．中国农学通报，2010，26(17):310－315．

［8］郭笑笑，刘丛强，朱兆洲，等．土壤重金属污染评价方法［J］．生态学杂志，2011，30(5):889－896．

［9］王军，陈振楼，王初，等．上海崇明岛蔬菜地土壤重金属含量与生态风险预警评估［J］．环境科学，2007，8(3):647－653．

［10］鲍士旦．土壤农化分析［M］．北京:中国农业出版社，2005:30－35．

［11］张霖琳，梁宵，加那尔别克．西里甫汗，等．在土壤及底泥重金属测定中不同前处理和分析方法的比较［J］．环境化学，2013(32)2:302－306．

［13］陈明，杨涛，李登宇．赣南某钨矿区稻田土壤中重金属污染特征及生态风险评价［J］．有色金属工程，2016，6(2):89－95．

［16］王斐，黄益宗，王小玲，等．江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较［J］．环境化学，2015，34(2):225－233．

［19］乔鹏炜，周小勇，杨军，等．云南个旧锡矿区大屯盆地土壤重金属污染与生态风险评价［J］．地质通报，2014，33(8):1253－1259．

［20］李江燕，杨永珠，李志林，等．云南个旧大屯镇蔬菜重金属污染现状及健康风险评价［J］．安全与环境学报，2013，13(2):91－96．

［21］何东明，王晓飞，陈丽君，等．基于地积累指数法和潜在生态风险指数法评价广西某蔗田土壤重金属污染［J］．农业资源与环境学报，2014，31(2):126－131．

［22］韩平，王纪华，冯晓元，等．北京顺义区土壤重金属污染生态风险评估研究［J］．农业环境科学学报，2015，34(1):103－109．

［23］罗艳，何锦林，许锡娟，等．遵义东南部地区农业土壤重金属污染生态风险预警研究［J］．贵州科学，2013，31(6):75－79．

［24］米艳华，雷梅，黎其万，等．滇南矿区重金属污染耕地的植物修复及其健康风险［J］．生态环境学报，2016，25(5):864－871．

［29］陈喆，张淼，叶长城，等．富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻控效果研究［J］．环境科学学报，2015，35(12):4003－4011．

［30］陈喆，铁柏清，刘孝利，等．改良－农艺综合措施对水稻吸收积累镉的影响［J］．农业环境科学学报，2013，32(7):1302－1308．