山西核桃產地土壤中重金屬含量及污染評價

張春媛

(山西省林業和草原科學研究院，山西 太原 030012)

核桃,落葉喬木，富含鈣、鐵等礦物質及多種維生素、蛋白質，備受人們喜愛，但農藥的使用及其所處環境會導致有害重金屬積累[1-2]。山西省是核桃經濟林大省，筆者檢測了山西省8個縣80份核桃基地土壤樣品中的鎘、鉛、銅、鉻、汞、砷6種重金屬元素含量，并進行了土壤重金屬污染評價，以期為山西省核桃產業的健康發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤樣品采自山西省核桃基地，包括呂梁汾陽市、交口縣、孝義縣、中陽縣，晉中左權縣、和順縣、榆市縣和長治黎城縣,每個基地取10個土壤樣品。采樣方法為按對角線形選5棵核桃樹，每棵樹取2鉆土樣，按照“四分之一”法混合，取土深度30 cm～40 cm。試驗試劑包括汞(Hg)、砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)標準品，鹽酸，硝酸，氫氟酸，抗壞血酸，硼氫化鉀，硫脲，氫氧化鉀，過氧化氫，磷酸二氫銨，硝酸鈀。

1.2 試驗設備

試驗設備包括微波消解儀、電感耦合等離子發射光譜儀(ICP)、原子熒光分光光度計、分析天平、恒溫干燥箱、調溫式電熱板。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預處理

將取回的土壤，剔除殘根、石塊等雜物，自然晾干，過80目篩，保存在密封袋中待用。

1.3.2 標準曲線的繪制

分別吸取Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As標準品，配置標準曲線工作液，在ICP和原子熒光光度計中測定吸光度。以吸光度為縱坐標，標準品溶液濃度為橫坐標，繪制標準曲線。

1.3.3 試樣溶液的制備

稱取土壤樣品0.2 g(精確至0.000 1 g),置于消解罐中，在通風櫥中依次加入7 mL HNO3、3 mL HCl、3 mL HF、2 mL H2O2，放置過夜,進行預消解。將消解罐放入微波消解裝置中進行微波消解，冷卻后，取出消解罐。置于趕酸器上蒸至近干，冷卻后用2%的硝酸溶液沖洗內壁，定容到50 mL容量瓶中?？瞻讓φ詹环Q取樣品，其他步驟同上。

1.3.4 試樣溶液的測定

將樣品溶液注入ICP、原子熒光分光光度計中，在與測定標準曲線工作液相同的儀器工作參數下，測定吸光度。代入標準曲線的一元線性回歸方程中，計算樣品中鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、砷(As)的含量。

1.3.5 土壤重金屬污染評價[3]

根據NY/T 1054-2021《綠色食品產地環境調查、檢測與評價規范》中的方法，進行土壤重金屬污染評價。

土壤重金屬單項污染指數公式為：

Pi=Ci/Si。

式中：Pi為土壤中第i種重金屬的污染指數；Ci為土壤中第i種重金屬的實測含量，mg/kg；Si為土壤中第i種重金屬的標準限量值，mg/kg。

土壤重金屬綜合污染指數公式為：

式中：P綜為土壤重金屬綜合污染指數；P最大為土壤重金屬單項污染指數最大值；P平均為土壤重金屬單項污染指數平均值。

土壤重金屬綜合污染指數分級標準見表1。

表1 土壤重金屬綜合污染指數分級標準

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制

通過繪制鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、砷(As)6種重金屬的標準曲線，各重金屬標準曲線的相關系數均達到了0.999以上，線性良好。

2.2 重金屬測定結果

2.2.1 土壤中Cd的測定結果

土壤中Cd的含量見表2。

土壤中鎘的標準限量為Cd≤0.4 mg/kg。由表2可知，80個樣品的Cd檢測出率為100%，Cd含量的中位值接近平均值，總體符合近正態分布。中位值>平均值，樣本Cd含量右偏，為左尾分布，說明多數土壤樣品的Cd含量較高。

2.2.2 土壤中Pb的測定結果

土壤中Pb的含量見表3。

土壤中鉛的標準限量為Pb≤50 mg/kg。由表3可知，80個樣品的Pb檢測出率為100%，Pb含量的中位值接近平均值，總體符合近正態分布。中位值<平均值，樣本Pb含量左偏，為右尾分布，說明多數土壤樣品的Pb含量較低。

表2 土壤中 Cd 的含量

表3 土壤中Pb的含量

2.2.3 土壤中Cu的測定結果

土壤中Cu的含量見表4。

表4 土壤中Cu的含量

土壤中銅的標準限量為Cu≤60 mg/kg。由表4可知，80個樣品的Cu檢測出率為100%。中位值<平均值，樣本Cu含量左偏，為右尾分布，說明多數土壤樣品的Cu含量較低。

2.2.4 土壤中Cr的測定結果

土壤中Cr的含量見表5。

表5 土壤中 Cr 的含量

土壤中鉻的標準限量為Cr≤120 mg/kg。由表5可知，80個樣品的Cr檢測出率為100%。中位值<平均值，樣本Cr含量左偏，為右尾分布，說明多數土壤樣品的Cr含量較低。

2.2.5 土壤中Hg的測定結果

土壤中Hg的含量見表6。

表6 土壤中Hg的含量

土壤中汞的標準限量為 Hg≤60 mg/kg。由表6可知，80個樣品的Hg檢測出率為100%。中位值<平均值，樣本Hg含量左偏，為右尾分布，說明多數土壤樣品的Hg含量較低。

2.2.6 土壤中As的測定結果

土壤中As的含量見表7。

表7 土壤中As的含量

土壤中砷的標準限量為 As≤20 mg/kg。由表7可知，80個樣品的As檢測出率為100%。中位值>平均值，樣本As含量右偏，為左尾分布，說明多數核桃樣品的As含量較高。

2.3 核桃產地土壤重金屬污染評價

各核桃產地土壤重金屬污染評價結果見表8。

表8 土壤重金屬污染評價

從表8可以看出，各核桃產地土壤中重金屬單因子污染指數均<1，為未污染。但孝義縣的綜合污染指數為0.73，達到了警戒水平，等級為尚清潔，這主要是因為該產地土壤的Cd含量較高，存在潛在污染風險[4]。其他核桃產地的綜合污染指數等級均為清潔。

3 結論與討論

山西各核桃基地土壤中Cd、Pb、Cu、Cr、Hg、As 6種重金屬元素含量差異較大。其中，Cd的最高含量為最低含量的20.7倍，最高值出現在孝義縣；Pb的最高含量為最低含量的5.4倍，最高值出現在左權縣；Cu的最高含量為最低含量的11.2倍，最高值出現在交口縣；Cr的最高含量為最低含量的9.9倍，最高值出現在孝義縣；Hg的最高含量為最低含量的27.9倍，最高值出現在中陽縣；As的最高含量為最低含量的15.1倍，最高值出現在孝義縣。依據NY/T 1054-2021《綠色食品產地環境調查、監測與評價規范》進行土壤重金屬污染評價，山西各核桃基地土壤總體處于安全水平，孝義縣的綜合污染指數為0.73，達到了警戒水平，Cd含量存在潛在的污染風險。