云南德宏州芒牛壩地區土壤重金屬風險評估

李 勇，楊榮倩，周新惟，張學嘉，趙 娟*

（1.云南省德宏傣族頗族自治州土壤肥料工作站，云南 芒市 678400；2.黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 163000）

近年來，隨著工農業、城鎮化快速發展，重金屬礦過度開采，工業“三廢”大量排放，化肥、農藥不合理施用及濫用，導致大量耕地和林地土壤重金屬含量不斷增加，造成土壤污染，生態環境惡化，從而直接或間接危害人體健康，分析區域土壤重金屬含量、空間分布、風險評估等污染狀況越來越受到關注[1～2]。重金屬污染不僅影響土壤生態功能，也影響植物的生長和農產品質量，并通過食物鏈傳遞進而影響人體健康，危害性備受關注[3]。

目前，許多學者對土壤重金屬做了大量研究。國內西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大；鎘、汞、砷、鉛4 種無機污染物含量分布呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高態勢[4]?，F全國范圍內的重金屬研究中，云南土壤重金屬含量各項指標相對較高[5]。

勐戛鎮芒牛壩村位于云南省德宏州芒市南部，早在2008年，云南省農業環境保護監測站牽頭進行芒市無公害農產品產地環境質量狀況評價，對芒市各鄉鎮進行土壤樣品的大量采集和簡單處理分析，并對其進行初步環境質量評價，芒牛壩土壤環境質量不符合無公害農產品產地環境要求。本次針對芒牛壩區域內耕地和林地土壤中8 重金屬元素，以1996 年頒布的國家《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995)，對其土壤重金屬進行風險評價。

一、樣品采集與測定方法

1、樣品采集與制備

樣品采集區域為東經98°26′52.8″～98°28′55.2″，北緯24°12′14.4″～24°13′26.4″位于云南芒市南部，與緬甸毗鄰，海拔1556.5～1682.2 m，年平均降雨量1600 mm，采樣區面積4.88 hm2。根據研究區域基本情況，秋收后采集土壤樣品，按“隨機、均等、混合”原則，采用“S”形采樣法，在代表性區域采集0～20 cm 表層5 個分點，用四分法縮分留1 kg，做好標記和原始記錄，共采集樣品25 個，其中耕地17 個，林地8 個。將土樣帶回實驗室風干后，分別制成20 目和100 目，各制備土樣100 g 供檢測分析pH 值及重金屬含量。

2、測定方法

參照國家標準和國家環境保護標準，利用原子熒光法、石墨爐原子吸收分光光度法和火焰原子吸收分光光度法測定土壤重金屬含量。采用單因子指數法、內梅羅綜合指數法和國家《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995) 二級標準進行土壤重金屬環境質量評價。采用Excel2007 和 SPSS21.0 軟件進行數據分析。

二、測定結果分析

1、土壤重金屬含量特征

測定25 個土壤樣品pH 值均小于6.5。由表1 可知，8 種土壤重金屬變異系數（CV）[6]范圍為17.12%～138.46%；Ni、Cu 變異系數相對較小，屬中等變異，其余6 種屬強變異，且Cd、Pb、Hg 的變異最大，表明土壤重金屬分布不均勻，空間變異大，受到人類活動干擾。

表1 芒牛壩土壤重金屬含量

從最小值和最大值看，8 種土壤重金屬的極差均較大，這可能與常年種植作物種類不同、使用農藥和肥料不同、人為因素等有關。

均值含量表現為Pb ＞Zn ＞Cr ＞Ni ＞Cu ＞As ＞Hg＞Cd，其中Hg 含量高于國家土壤環境質量二級標準，是其1.7倍；Ni 含量是國家土壤環境質量二級標準的1.4 倍；其余As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 含量均低于國家土壤環境質量二級標準。

2、土壤重金屬污染評價

由表2 可知，單因子污染指數（Pi）大于1 為超標，Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn 單因子污染指數平均值分別為1.72、0.58、0.87、0.62、0.72、1.40、0.85、0.58，其 中Hg和Ni 大于1，其余均小于1，說明芒牛壩土壤中Hg 和Ni 的濃度均值超標。整體表現為重金屬As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 無污染，而Hg、Ni 為輕微污染。芒牛壩土壤重金屬內梅羅污染指數為4.45，綜合污染等級為重度污染，且耕地土壤內梅羅污染指數略低于林地，表明研究區域重金屬主要受土壤母巖和殘留生物質影響。

表2 芒牛壩土壤重金屬污染因子評價結果

3、土壤重金屬污染相關性分析

表3 相似性矩陣分析了8 種元素之間的相關性，值向量間的相關性表明Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As 重金屬元素之間具有一定的相關性，Cu、Hg 兩種元素與其他重金屬元素之間的相關性較差。

表3 芒牛壩土壤重金屬相似性矩陣

三、芒牛壩土壤重金屬風險評估

芒牛壩土壤重金屬As、Cd、Pb、Cr、Zn 較為清潔，未受施用化肥、噴灑農藥、工農業“三廢”、采礦和冶煉等影響，其含量主要還是受土壤質地、有機質含量和pH 值等因素影響。Cu 無污染，Hg、Ni 為輕微污染，與張國云等[3]研究結果一致。芒牛壩土壤以Hg、Ni 富集污染為主，除受土壤母質和地形等因素影響以外，同時受當地居民生活擾動影響較大，包括土地使用類型和不同利用方式等。芒牛壩土壤質量不符合《土壤環境質量標準》和《綠色食品產地環境質量》，可能對當地農作物、植物和環境造成一定危害和污染，同2008 年初步研究判定結論一致，不符合無公害農產品產地環境質量。在今后的耕作生產中，需高度重視土壤環境污染問題，有效采取防控措施，嚴格控制施用化肥和噴灑農藥用量，加強土壤重金屬來源和去向的機制研究，并深度剖析對農產品質量安全的影響。