东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

有机质含量处于中 pH 3.69 7.73 5.89 0.84 14.26 0.22 -0.28 SOM (%) 0.79 3.36 1.91 0.54 28.27 0.55 0.22 等偏下水平。 ２．４ 数据处理 本研究采用 Ｎｅｍｅｒｏ 综合污染指数法评价土壤重金属的综合污染状况［１３］：
蔡立梅 等 ： 东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析
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域 （ 图 １） ： 西北部为东江三角洲河网平原区 ， 水资 源丰富 ， 主要成土母质为东江河流沉积物。其中位 于三角洲上游东段的石排镇、横沥镇、企石镇和桥 头镇作为东深供水工程和东莞运河水源区 ， 自 １９９１ 年以来环境受到严格保护 ， 此区称为水乡上游保护 区 （Ｉ 区 ） 。其他 １１ 个镇所在地域过境水资源 丰 富 ， 乡镇企业密集 ， 称之为西部平原区 （ＩＩ 区 ） 。东南部 为 低 山 丘 陵 地 区 （ＩＶ 区 ） ， 水 资 源 短 缺 ， 包 括 ９ 个 镇成土母质主要为花岗岩、砂页岩 ； 中部为山区与 水 乡 的 过 渡 地 带 ， 称 为 中 部 过 渡 地 带 （ＩＩＩ 区 ） ， 包 图 １ 研究区分区及采样点分布图 括常平镇、厚街镇和虎门镇等 ８ 个镇 （ 区 ） ， 成土母 Ｆｉｇ． １ Ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ 质为三角洲近代沉积物和花岗岩、红色砂页岩 ［１１］。 ２．２ 样品采集 根据工业布局、 “ 三废”排放状况及农地面积进行布点 （ 图 １） ， 共采集农 地 表 层 土 壤样 （０￣２０ ｃｍ） １１８ 个 ， 表 土 采 用 多 点 采 样 方 式 （１０￣１５ 个 点 ） ， 等 量 混 合 后 取 １ ｋｇ 混 合 样。并采集叶菜类蔬菜样 ４３ 个 （ 可食部位 ） ， 蔬菜样点与土壤样点相匹配。 ２．３ 样品处理与测试 土壤样品自然风干 ， 剔除样品中的植物根系、有机残渣及可见侵入体 ， 用木棍碾碎 并用玛瑙研钵研磨 ， 过 １００ 目尼龙筛备用。土壤样品经 ＨＮＯ３－ＨＣｌ－ＨＦ－ＨＣｌＯ４ 消煮。蔬菜 样品分别用自来水和去离子水冲净 ， １０５ ｏＣ 杀青 ， ６５ ｏＣ 烘 ４８ｈ ， 取部分样品剪切后用玛 瑙研钵研碎 ， 过 ４０ 目尼龙筛 ， 经 ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４ 消煮。土壤和蔬菜样品的 Ｈｇ 含量采用冷 原子吸收法测定 ， Ａｓ 含量采用 ＤＤＣＡｇ 分光光度法测定 ， Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｃｄ 和 Ｐｂ 含 量采用原子吸收分光光度法测定 ［１２］。样品测试在广东省生态环境与土壤研究所分析测试中 心完成 ， 分析过程中所用的试剂均为优级纯。土壤样品和蔬菜样品分析过程中分别加入 国家标准物质样品 ＧＳＳ－１ 、 ＧＳＶ－４ 作为未知样品的测定以进行分析质量 控 制 ， 其 结 果 符 合质控要求。蔬菜中重金属含量以鲜重计。 土壤样品基本性质的测定采用常规方法 ： ｐＨ 采用电位法 （ 水 ： 土 ＝ ２．５：１） ， 有机质含 量采用重铬酸钾外 表 １ 东莞市农田土壤基本性质 加热法测定 （ 表 １） 。 Ｔａｂ． １ Ｂａｓｉｃ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ａｇｒ ｉｃｕｌｔｕｒ ａｌ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｄｏｎｇｇｕａｎ 可见土壤偏酸性， /%
第 ６３ 卷 第 ９ 期 ２００８ 年 ９ 月
地 理 学 报
ＡＣＴＡ ＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．６３， Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔ．， ２００８
东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析
蔡立梅 １， ２， 马 瑾 １， ２， 周永章 １， ２， 黄兰椿 １， ２， 陈飞香 １， ２， 谢晓华 １， ２， 杨小强 １， ２
（１． 中山大学地球科学系 ， 广州 ５１０２７５； ２． 中山大学地球环境与地球资源研究中心 ， 广州 ５１０２７５）
摘要 ： 从东莞市采集 １１８ 个农田土壤样品和 ４３ 个蔬菜样品 ， 测试 其 中 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 、 Ａｓ 和 Ｈｇ 等 ８ 种重 金 属 元 素 的 含 量 ， 并 结 合 ＧＩＳ 制 图 和 数 据 统 计 ， 对 农 田 土 壤 中 重 金 属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明， 农 田 土 壤 中 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 和 Ｈｇ 等 元 素 含 量 均 高 于 相 应 元 素 的 广 东 省 土 壤 背 景 值 ， 其中 ， Ｐｂ （６５．３８ ｍｇ ｋｇ－１） 和 Ｈｇ （０．２４ ｍｇ ｋｇ－１） 含 量 分 别 为 其 对 应 背 景 值 的 １．８２ 和 ２．８２ 倍 。 与 我国 《 土 壤 环 境 质 量 标 准 》 中 ＩＩ 级 标 准 （ｐＨ ＜ ６．５） 相 比 ， 土 壤 中 Ｃｕ 、 Ｎｉ 、 Ｃｄ 和 Ｈｇ 含 量 样 本超标率分别为 ３．４％ 、 ５．９％ 、 １．７％ 和 ２８％ ， 表 现 为 以 Ｈｇ 为 主 的 多 种 重 金 属 共 同 污 染 。 土 壤 中 ８ 种重金属中 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 和 Ａｓ 等元素主要来源于成土 母 质 ， Ｐｂ 、 Ｈｇ 和 Ｃｄ 等 元 素 主 要与人类活动有关。 空 间 分 布 上 ， Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｐｂ 、 Ａｓ 和 Ｈｇ 等 ７ 种 重 金 属 含 量 呈 现 出 西部高、东部低的特点 ， Ｃｄ 含量在西北部和东南部较高 ， 西 南 部 较 低 。 与 《 食品中污染物限 量 》 （ＧＢ２７６２－２００５） 等 相 关 标 准 比 较 ， 蔬 菜 中 Ｎｉ 、 Ｐｂ 和 Ａｓ 含 量 的 样 本 超 标 率 分 别 为 ４．７％ 、
３
结果与分析
３．１ 农田土壤中重金属含量的统计性描述 东 莞 市 农 田 土 壤 中 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 、 Ａｓ 和 Ｈｇ 含 量 分 别 为 ５．０８￣１０５．６ 、 ８．４３￣１６９．５ 、 ２．２９￣５７．４６ 、 ２０．３６￣１３７．２ 、 ０．０２￣０．６７ 、 ０．４０￣２８．８７ 和 ０．０１￣１．０１ ｍｇ ｋｇ－１ （ 表 ２） ， 变化幅度比较大。由于 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｐｂ 和 Ａｓ 含量满足近正态分布 ， 用算术均值表 示其平均 含 量 ， Ｃｕ 、 Ｃｄ 和 Ｈｇ 含 量 满 足 对 数 正 态 分 布 ， 以 几 何 均 值 表 示 其 平 均 含 量 ［１４］。 与广东省土壤背 景 值 相 比 ［１５］， 除 Ｃｒ 、 Ａｓ 外 ， 研 究 区 土 壤 中 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 和 Ｈｇ 的含量 均 高 于 相 应 元 素 的 背 景 值 ， 存 在 明 显 的 积 累 现 象 ， 尤 以 Ｐｂ （６５．３８ ｍｇ ｋｇ－１） 和 Ｈｇ （０．２４ ｍｇ ｋｇ－１） 显著 ， 分别是对应土壤背景值的 １．８２ 和 ２．８２ 倍。相对广东省土壤背景值 ， Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｃｒ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 、 Ａｓ 和 Ｈｇ 等 元 素 含 量 超 过 对 应 背 景 值 的 样 本 （％） 分 别 为 ６６．１ 、 ６５．３ 、 ６１ 、 ３０．５ 、 ９２．４ 、 ６９．５ 、 ４６．６ 、 ８９．８ 。 以 上 分 析 表 明 ， 东 莞 市 农 业 土 壤 Ｃｕ 、 Ｚｎ 、 Ｎｉ 、 Ｐｂ 、 Ｃｄ 和 Ｈｇ 含量存在一定积累现象 ， Ｐｂ 和 Ｈｇ 污染可能比较显著和普遍。
综
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２
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为 ｉ 种重金属的单项污染指数中的最大值。
ｍａｎ
≤０．７ 为安全 ； ０．７ ＜ Ｐ 综 ≤１ 为警戒级 ； １ ＜ Ｐ 综 ≤２ 为轻污
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染 ； ２ ＜ Ｐ 综 ≤３ 为中污染 ； Ｐ 综 ＞ ３ 为重污染。 元素重金属含量正态检验用 Ｓｈａｐｉｒｏ－Ｗｉｌｋ 进行检验 （Ｐ ＜ ０．０５） ， 对符合正态数据进行 方差分析等统计处理。地统计结构分析采用 Ｓｕｒｆｅｒ ８．０ 软件拟合半变异函数、建立拟合模 型 及 其 参 数 。 样 点 分 布 图 和 插 值 图 用 ＡｒｃＧＩＳ９．０ 软 件 制 作 ， 正 态 分 布 统 计 检 验 用 Ｏｒｉｇｉｎ ７．５ 软件 ， 数据统计分析采用 ＳＰＳＳ １３．０ 软件完成。17.80 56.53 35.87 0.09 13.52 0.085
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材料与方法
２．１ 研究区概况
东莞市地处珠江三角洲东部 ， 位于广州、深圳两大都市之间 ， 其地貌由网河平原和 低山丘陵构成 ， 两种截然不同的地貌和地理条件使东莞市分异演化出 ３ 类明显不同的地
收稿日期 ： ２００８－０５－０６； 修订日期 ： ２００８－０６－３０ 基 金 项 目 ： 国 土 资 源 部 农 业 地 质 与 生 态 地 球 化 学 调 查 项 目 （１２１２０１５１１２１６）； 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （４０５７３０１９）
１６．３％ 和 ４８．８％ 。蔬菜中重金属富集系数的顺序为 ： Ｃｄ ＞ Ｚｎ ＞ Ｃｕ ＞ Ａｓ ＞ Ｎｉ ＞ Ｈｇ ＞ Ｃｒ ＞ Ｐｂ 。
关键词 ： 农田土壤 ； 蔬菜 ； 重金属 ； 污染 ； 空间分布 ； 东莞市
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引言
农田重金属在土壤中的积累 ， 不仅直接影响土壤理化性状、降低土壤生物活性、阻 碍养分有效供给 ， 而且通过食物链数十倍富集 ， 通过多种途径直接或间接地威胁人类健 康 ［１］。随着工业化和城市化进程的不断加快、城市人口不断增加 ， 城市土壤环境和人群健 康质量问题越来越突出 ［２－９］。 ２０ 世纪 ８０ 年代以来 ， 东莞市凭借区位优势 ， 迅速实现了由农业社会向工业社会的转 变 ， 据 统 计 ， ２００６ 年 东 莞 市 生 产 总 值 超 过 ２１００ 亿 元 ， 在 广 东 省 所 有 地 级 市 中 位 于 第 ４ 名 ， 工业企业超过 ２１０００ 家 ， 机动车辆超过 １１０ 万 ［１０］。在快速工业化的同时 ， 也给当地环 境造成了一定的污染压力。本研究对东莞市农田土壤和蔬菜开展大范围调查 ， 探讨东莞 市农田土壤和蔬菜重金属的污染现状 ， 并对土壤重金属的空间分布和来源进行系统分析。