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本文作者：禹紅紅胡學玉作者單位：中國地質大學環(huán)境學院

材料與方法

1樣品采集、處理與分析

采樣區(qū)域位于湖北省武漢市郊東西湖區(qū)設施蔬菜種植地.土壤類型主要為潮土和黃棕壤.該地區(qū)溫室大棚棚齡在5~10年之間，每個大棚長約36m，寬6m.主要施肥方式為硫酸鉀型復合肥（15-15-15）1500kghm-2a-1，主要種植作物為萵苣、番茄、黃瓜、辣椒、苦瓜、瓠子、茄子、豆角以及一些葉菜類蔬菜.選取有代表性的溫室大棚60個，每個溫室均采用棋盤式布點法采集混合樣，采樣深度為0~20cm.土壤樣品經風干、研磨后過0.149mm篩，置于白色廣口玻璃瓶保存?zhèn)溆?樣品經HNO3-HClO4-HF消煮后，用原子吸收分光光度法（AA-7003，北京東西分析儀器有限公司）測定鉻（Cr）、Pb、Cd的全量，元素Hg和As的全量采用原子熒光光度法（AFS230E，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司）進行測定[11].采用國家標準參比物質GBW07403(GSS-3)進行分析質量控制.

2土壤重金屬污染現(xiàn)狀評價

評價方法：按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》[12]進行現(xiàn)狀評價.重金屬污染單因子指數(shù)法，其數(shù)學表達式為：Pi=Ci/Si.式中：Pi—土壤污染物i的污染指數(shù)；Ci—土壤污染物i的實測濃度；Si—污染物i的評價標準.當Pi≤1，非污染；1<Pi≤2，輕度污染；2<Pi≤3，中度污染；Pi>3，重污染.2）內梅羅綜合污染指數(shù)法：為全面反映各重金屬對土壤的不同作用，突出高濃度重金屬元素對環(huán)境質量的影響，采用內梅羅（N.L.Nemeiow）綜合污染指數(shù)法。評價標準：選用國家環(huán)境保護總局頒布的《溫室蔬菜產地環(huán)境質量評價標準》（HJ333-2006）[13]作為評價標準（表1）.

3潛在生態(tài)風險分析

1980年瑞典科學家Hakanson應用沉積學原理，提出了土壤和沉積物潛在生態(tài)風險指數(shù)（RI）評價方法[14].該方法不僅考慮了土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應、環(huán)境效應與毒理學聯(lián)系在一起，采用具有可比的、等價屬性指數(shù)分級法進行評價.潛在生態(tài)風險指數(shù)涉及到單項污染系數(shù)、重金屬毒性響應系數(shù)以及潛在生態(tài)危害單項系數(shù)。

4數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計均在Excel軟件和SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件上進行.

結果與討論

1土壤重金屬含量和累積程度

由表3數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)不同采樣點設施蔬菜栽培地土壤中重金屬含量變化較大，尤其是Cr和Pb表現(xiàn)最為明顯.與湖北省土壤元素背景值比較，調查區(qū)土壤重金屬含量的累積程度具有Cd>Hg>Pb>Cr>As的特征.其中，土壤Cd元素含量的平均累積程度達到湖北省土壤背景值的9.41倍，研究區(qū)100%的采樣點Cd含量超過背景值，最大超標倍數(shù)達12.42倍；Hg元素含量的平均累積程度達湖北省土壤背景值的2.36倍，90%采樣點的Hg含量超過背景值，最大超標倍數(shù)達7.45倍.其余3種元素Cr、Pb和As均未超出背景值（圖1），表明土壤中Cd、Hg受到人為污染明顯.這可能與高度集約化的農業(yè)生產模式有關，包括化肥、農藥、農膜的大量使用等，設施栽培地土壤重金屬的累積有可能對農產品質量安全構成威脅.

2土壤重金屬污染現(xiàn)狀

以《溫室蔬菜產地環(huán)境質量評價標準》（HJ333-2006）中的土壤環(huán)境質量指標限值為評價標準，在評價結果中，單項污染指數(shù)值表現(xiàn)為Cd>Hg>Cr>Pb>As的特征，其中Cd的單因子污染指數(shù)平均值達到3.57，最大值為4.71.根據(jù)污染等級劃分標準，Cd的樣本超標率達到100%，其中，中度污染樣點數(shù)占12%，重度污染樣點數(shù)達88%.研究區(qū)Hg的平均單項污染指數(shù)為0.5，最高污染指數(shù)為1.58，15%的樣點數(shù)達輕度污染狀態(tài).其它3種重金屬As、Cr、Pb的單項污染指數(shù)都在0.2以下，尚未構成污染.根據(jù)內梅羅綜合污染指數(shù)評價標準，研究區(qū)8.3%的采樣點屬輕度污染水平，36.7%的采樣點屬中度污染，51.7%的采樣點達到重度污染，僅有3.3%的樣點在清潔范圍內（圖2）.Cd元素是污染發(fā)生的主要貢獻因子.從以上分析可以看出，武漢市郊東西湖區(qū)設施基地土壤屬于以Cd為主的重污染區(qū).這可能與人們長期大量施用磷肥有關，由于在磷礦中含有痕量的Cd，從而導致成品肥料的Cd污染[11].不使用污水灌溉和不施用重金屬含量高的肥料，是控制當?shù)販厥彝寥乐亟饘俸康闹匾胧┲?

3土壤重金屬潛在生態(tài)風險

研究區(qū)域土壤As、Hg、Cr、Cd、Pb的Eri平均值及變化范圍分別為0.02（0~0.29）、19.93（0~63.01）、0.20（0.02~0.36）、106.97（33.2~141.21）、0.54（0~1.38）.在研究區(qū)范圍內，不同重金屬潛在生態(tài)風險大小的順序依次為Cd>Hg>Pb>Cr>As，其中88%的采樣點重金屬Cd達到強生態(tài)風險，余下12%的采樣點Cd為中等生態(tài)風險.對Hg元素而言，只有15%的采樣點達到中等生態(tài)風險.重金屬Cr、As、Pb的生態(tài)風險均較低.研究區(qū)不同采樣點多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)（RI）變化范圍為54.82~189.14，其中，81.8%的采樣點其RI均低于150，屬于輕微生態(tài)風險范疇，其余18.2%采樣點均為中等生態(tài)風險水平（圖3）從生態(tài)危害貢獻因子Eri/RI（圖4）可以看出，土壤中重金屬元素Cd和Hg對綜合生態(tài)風險RI的貢獻率最大，分別為0.84和0.16，其余均為0，說明Cd是最主要的潛在生態(tài)風險因子，其次是Hg，這可能與Cd和Hg的污染程度和毒性響應系數(shù)有關.無論是從上述對武漢市郊設施土壤重金屬含量的分析，還是對多個重金屬的潛在生態(tài)風險評價，武漢市設施土壤的污染問題都應引起當?shù)剞r民和農業(yè)部門的關注.

對武漢市郊部分設施蔬菜地土壤5種重金屬（As、Hg、Cr、Cd、Pb）的含量累積污染現(xiàn)狀調查和潛在的生態(tài)風險分析發(fā)現(xiàn)：1）研究區(qū)土壤中As、Hg、Cr、Cd、Pb的平均含量分別為0.06、0.15、19.85、1.07、5.44mg/kg，其中Cd和Hg含量平均累積程度分別達到湖北省土壤背景值的9.41和2.36倍.2）研究區(qū)污染現(xiàn)狀分析表明，不同重金屬的污染狀況具有Cd>Hg>Cr>Pb>As特征，其中Cd單因子污染超標率達到100%；Hg單因子污染超標率達到15%；綜合污染指數(shù)分析結果顯示有36.7%和51.7%的采樣點分別屬中度污染級別和重污染級別，Cd是該研究區(qū)域重金屬主要污染貢獻因子，這可能與人們長期大量施用含有痕量Cd的磷肥有關.3）潛在生態(tài)風險分析結果表明，在研究區(qū)域內不同采樣點綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)（RI）變化范圍為54.82~189.14，其中81.8%采樣點屬于低生態(tài)風險，18.2%樣點達到中生態(tài)風險.由生態(tài)危害貢獻因子分析，Cd是最主要的潛在生態(tài)風險因子，其次是Hg元素.4）無論是基于上述對武漢市郊設施土壤重金屬含量的分析，還是多個重金屬的潛在生態(tài)風險評價，武漢市設施土壤的污染問題都應引起當?shù)剞r民和農業(yè)部門的關注.