黔南州典型农村土壤重金属污染现状分析

游国云 雷 宇

(贵州省黔南州环境保护监测站， 都匀 558000)

黔南州典型农村土壤重金属污染现状分析

游国云 雷 宇

(贵州省黔南州环境保护监测站， 都匀 558000)

以2015-2016年农村环境质量监测数据为基础，本文对黔南州4个重点生态县中以种植、旅游为主要类型，兼顾养殖、生态和其他类型的五类村庄的土壤中重金属污染状况进行调查。通过饮用水源周边、农田、园地、养殖场周边、生活垃圾池周边和工厂周边等可能被污染的土壤的重金属污染现状进行监测与评价，分析了重金属污染的成因。结果表明：调查的农村土壤重金属总体为轻度污染，试点监测的点位中土壤重金属超标率为49.2%；镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌、镍8种重金属含量均有不同程度的超标，以镉污染为首要，其次为汞和砷；不同用地类型的土壤中各类重金属污染比例差异不大。

黔南州；农村土壤；重金属污染

1 研究方法

1.1 监测点位布设

在黔南州4个重点生态功能区县域(L县、P县、D县、S县)内选取5类典型村庄开展试点监测：①以种植业为主的种植型村庄；②以旅游业为主的旅游型村庄；③以养殖为主的养殖型村庄；④位于自然保护区的生态型村庄；⑤处于城乡结合处、城镇化的其他型村庄。

每个试点村庄选取饮用水源周边、基本农田、园

地及畜离养殖场周边或生活垃圾池、工厂周边等其他可能被污染的土壤共5个点，根据村庄实际情况略作调整。

1.2 背景信息调查

调查试点监测村庄的地形地貌、矿产、土壤类型等自然环境概况，耕地面积、工、农业布局等社会经济概况。重点调查耕地面积、农作物品种、灌溉水源、化肥使用品种和使用量，污染源类型、数量和污染物排放种类、数量等信息。

调查的4个县2015年耕地面积总和为212.31万亩，农用化肥施用总量为24418吨，其中氮肥施用总量为13570吨、磷肥为2580吨，钾肥为1268吨、复合肥为7000吨。2015年4县农药使用总量为789吨，农用塑料薄膜使用总量为2248吨，其中地膜使用总量为1584吨，地膜覆盖总面积为11057公顷。

4县中L县、P县工业以建材和煤矿开采为主，D县以建材和医药为主，S县以建材和金属采选冶炼为主。

1.3 监测指标与分析方法

选取土壤pH、阳离子交换量和《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中的镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌、镍8种金属项目开展监测。

铅、镉、铜、锌、镍、铬项目采用王水提取—电感耦合等离子体质谱法测定，砷、汞采用盐酸—硝酸微波消解—原子荧光法测定，pH按照土水比1：2.5采用pH计测定，阳离子交换量采用乙酸铵交换法测定。

1.4 评价方法

以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)为评价依据，铅参照《全国土壤污染状况评价技术规定》。采用单因子污染指数评价和内梅罗综合污染指数评价相结合的方法。

1.4.1 单因子污染指数法

采用单因子污染指数评价土壤中单项重金属的污染程度。

Pi=Ci/Sip( Ci：调查土壤中污染物的实测浓度； Sip：污染物的评价标准值或参考值)

1.4.2 内梅罗综合污染指数法

采用内梅罗综合污染指数法评价土壤多种重金属的综合污染程度。

2 农村土壤监测结果与评价

2.1 土壤重金属含量分布特征

试点农村土壤pH值范围在2.81～8.32之间，平均为6.23，偏酸性；阳离子交换量范围在1.46～30.4 cmol/kg之间，平均为9.54 cmol/kg，75.4%的监测点位大于5 cmol/kg。土壤重金属污染物浓度分布见表1和表2。

表1 不同村庄类型土壤重金属监测结果 单位：mg/kg

表2 不同用地类型土壤重金属监测结果 单位：mg/kg

总体上镉在不同类型村庄、不同用地类型土壤中含量相近，浓度较高的点位主要分布在可能被污染的场地及饮用水源地周边土壤，P县与L县镉含量略高于S县与D县。汞在不同类型村庄中含量差异很大，种植型村庄浓度显著高于其他4类村庄，其次是养殖型村庄含量较高，不同用地类型土壤中基本农田和园地略高于其他类型，汞含量分布还存在显著地域差异，S县汞含量明显高于其他3县。

砷、铅、铬、铜、锌、镍6种重金属在不同类型村庄、不同用地类型土壤中含量差异不大，总体上养殖型村庄含量略高于其他4类村庄，生态型村庄含量较低。S县和D县砷含量略高于P县与L县，L县和S县铅含量略高于P县与D县，L县铬含量略高于其他3县，S县锌含量高于其他3县，铜与镍含量在4个县分布均匀。

2.2 土壤重金属污染评价

2.2.1 单因子污染指数评价

采用单因子污染指数评价土壤中单项重金属的污染程度，评价结果见表3(样本数为65个)。

表3 单因子污染指数评价结果

根据单因子污染指数评价法对土壤中重金属污染状况进行统计分析。8种重金属在调查的农村土壤中均有不同程度的超标，其中种植型村庄8种重金属均出现超标，其次旅游型村庄有6种(除铬、铜外)重金属超标，养殖型等其他村庄超标重金属种类为2～5种。不同用地类型土壤中可能被污染土壤与基本农田和园地土壤超标重金属均为8种，饮用水源地周边土壤超标重金属为除铬、铜外的6种。可能被污染土壤超标情况并没有显著重于其他类型土壤。

农村土壤中重金属以镉污染为首要，超标率接近40%，在不同类型村庄、不同用地类型土壤中均有超标，同时中、重度污染率大于10%(主要集中在可能被污染的土壤与饮用水源地周边土壤中)；其次为汞，超标率大于20%，分布在种植型、旅游型、养殖型村庄，不同用地类型土壤均有超标，中、重度污染率接近10%(主要分布在种植型村庄可能被污染的土壤与基本农田和园地中，同时集中在S县)；再次为砷，超标率为10%左右，并有少量中、重度污染(分布在养殖场周边土壤和基本农田土壤中)。铅、铜、铬、锌、镍污染较轻，超标率均小于10%，除铬有少量轻度污染外，其余金属均为轻微污染。这5种重金属的污染主要分布在种植型村庄中，不同用地类型的土壤均有污染。

2.2.2 内梅罗综合污染指数评价

采用内梅罗综合污染指数法评价土壤多种重金属的综合污染程度，评价结果见表4。

表4 内梅罗综合污染指数评价结果

根据内梅罗综合污染指数，调查的农村土壤重金属总体为轻度污染。27.1%的土壤重金属为清洁，处于安全水平，23.1%的土壤重金属为尚清洁，处于警戒水平，27.7%的土壤重金属处于轻度污染水平，13.8%的土壤重金属中度污染水平，7.7%的土壤重金属为重度污染水平(分布在可能被污染土壤和历史上受过污染的饮用水源地周边土壤中)。不同类型的村庄，土壤受到重金属污染的比例从高到低为养殖型>种植型>旅游型>其他型>生态型。不同用地类型的土壤重金属污染比例差异不大，均为50%左右。

3 土壤重金属污染成因分析

土壤重金属的来源主要有两方面，一是来源于成土母质，成土过程所形成的土壤，其重金属含量差异明显。二是来源于人类活动，当前人类活动是土壤重金属最主要来源[1]。成土母质即自然原因，可以单独起作用，也可以与人类活动的人为原因相互重叠累积进行。

3.1 自然原因

黔南州有着典型的喀斯特地貌，石灰岩大面积分布。石灰岩母质发育的土壤中Mn、Ni、Zn、Pb、As、Cd等重金属元素背景值含量通常高于其它成土母质发育的土壤[2]。何邵麟等[3]研究发现，贵州地表土壤和沉积物中镉的地球化学背景值为0.31×10-6，是中国水系沉积物和土壤地球化学丰度值的2.5～3.5倍，表现出贵州地表介质中具有镉的高含量背景分布特征。

调查的黔南州4县农村土壤重金属镉平均浓度为0.388 mg/kg，其中饮用水源地周边土壤镉平均浓度为0.520 mg/kg，是几种用地类型中平均浓度最高的。受人类活动影响较少的L县生态型村庄未受到污染的饮用水源地周边土壤镉浓度达到1.24 mg/kg，还有多个饮用水源地周边土壤镉浓度为1 mg/kg左右，这些点位的镉高浓度值均应是天然本底值的影响占主导地位，呈现了高背景值地区的土壤重金属污染特征。

3.2 农业生产产生的土壤污染

土壤调查的4个县是黔南州蔬菜、水果主要产区，随着社会经济高速发展，人们对农产品的需求日益提高，农民只能采取增施化肥、农药，使用地膜等方式来提高单位产出量。农药、化肥、地膜、畜禽粪便和污泥堆肥产品等农用物质的不合理施用，可导致农田重金属污染[4]。调查结果显示50%的农田和园地土壤受到重金属污染，且8种重金属均有不同程度的超标现象，其中镉污染频率最高达到42.3%，其次为汞污染率为23.1%。

3.3 畜禽养殖产生的土壤污染

吴二社等[5]研究表明，畜禽养殖的饲料、粪便和废水中含有Hg、Cd、Pb、Cu和Zn等多种重金属。黔南州散户养殖比重大，即使是规模化养殖场粪便、污水处理技术水平和处理率都不容乐观，养殖废弃物直排现象严重。同时畜禽粪便又作为有机肥料还用于农田、园地，长期施用畜禽粪便可导致土壤重金属累积。王开峰等[6]研究发现，长期施用厩肥明显提高了土壤Zn、Cu和Cd的有效态含量和活化率。调查结果显示养殖型村庄重金属污染比例最高，重金属元素污染超标率从高到低排序为：镉>汞=砷>铬>铅=锌=镍。

3.4 垃圾无序堆放产生的土壤污染

固体废弃物中重金属极易移动，以辐射状、漏洞状向周围土壤、水体扩散[4]。长期以来，我国农村生活垃圾乱堆乱放现象严重，垃圾也未进行分类，来源复杂，其中不乏含有重金属的废电池、农药瓶、废弃塑料薄膜、废灯管等。因管理不善，重金属会通过垃圾渗滤液造成土壤和水环境的污染。调查的垃圾池周边土壤重金属污染率接近60%，污染元素有镉、汞、铬、铜。

3.5 矿冶活动产生的土壤污染

涉重企业的“三废”排放，也能够通过大气沉降、水体流动等方式造成土壤重金属污染[7]。S县汞矿丰富，遗留下大小不等为数众多的废弃汞矿洞和冶炼废渣，在自然环境中重金属不会降解、消失，反而通过日晒雨淋等自然作用，迁移、富集到土壤与农作物中，造成土壤重金属污染。调查结果显示汞污染集中在S县，S县汞超标率达60%，平均浓度为1.98 mg/kg，超过调查点位平均浓度的2倍。其伴生元素砷污染水平也较其余3县高，平均浓度为19.03 mg/kg，超过调查点位平均浓度0.3倍。

3.6 公路交通活动产生的土壤污染

交通活动中，含铅汽油、润滑油燃烧排放的废气及汽车轮胎和刹车片磨损粉尘通过大气沉降造成公路周边土壤Pb、Cu、Zn和Cd的污染；同时公路两侧重金属含量随距公路距离的增加呈指数形式下降[8]。调查的2个公路周边土壤样本均受到重金属的污染，污染因子为铅、锌、汞，其平均浓度分别超过调查点位平均浓度的0.6倍、1.4倍和3.4倍。

4 结论

(1)黔南州试点农村土壤重金属总体为轻度污染，镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌、镍8种重金属均有不同程度的超标，以镉污染为首要，其次为汞和砷，其中镉污染天然本底值的影响占主导地位。

(2)调查的各类村庄中养殖型村庄重金属污染比例最高，其次为种植型村庄，生态型村庄污染比例最低。

(3)粗放的经济增长模式、农业生产方式和畜禽养殖废弃物综合利用率低，生活垃圾无序堆放是造成农村土壤重金属污染的主要人为原因。

[1] 张继舟，王宏韬，倪红伟,等. 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(1)：212-218.

[2] 方重华，付舜珍，何亚琳. 贵州省土壤环境背景值图的编绘研究[J].中国环境监测，1992，8(5)：59-60.

[3] 何邵麟， 龙超林，刘应忠，等. 贵州地表土壤及沉积物中镉的地球化学与环境问题[J]. 贵州地质， 2004 ,21 (4)：245-250.

[4] 樊霆，叶文林，陈海燕，等. 农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J]. 生态环境学报，2013，22(10)：1727-1736.

[5] 吴二社，张松林，刘焕萍，等.农村畜禽养殖与土壤重金属污染[J].中国农学通报，2011，27(03)：285-288.

[6] 王开峰，彭娜，王凯荣,等.长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响[J].水土保持学报，2008，22(1)：105-108.

[7] 宋伟，陈百明，刘琳. 中国耕地重金属污染概况[J]. 水土保持研究，2013，20(2)：293-298.

[8] 郭广慧，雷梅，陈同斌，等.交通活动对公路两侧土壤和灰尘中重金属含量的影响[J]. 环境科学学报，2008，28(10)：1937-194.

AnalysisofheavymetalpollutioninsoiloftypicalruralareainQiannanPrefecture

You Guoyun, Lei Yu

(Environmental Monitoring Station of Qiannan Prefecture, Guizhou Province, Duyun 558000)

Based on the monitoring data of rural environmental quality from 2015 to 2016, this paper studied the heavy metal pollution in soil in 5 villages of 4 key eco-counties of Qiannan Prefecture, Guizhou Province. In these villages, planting and tourism are the dominating industries, along with culturing, ecological protection and others. The causes of heavy metal pollution were analyzed by monitoring and evaluating the status of heavy metal pollution in the soil that may be contaminated around drinking water sources, in farmland, garden, surrounding farm, around the garbage pond and around the factory. The results showed that the heavy metals in rural soil was lightly polluted overall, and the over-standard rate of soil heavy metals in pilot sites was 49.2%.The content of heavy metals, such as cadmium, mercury, arsenic, lead, chromium, copper, zinc and nickel in soil was exceeding the standard to different extent, with cadmium pollution as the most serious, followed by mercury and arsenic. The pollution degree of each heavy metal in different types of soils shows little difference.

Qiannan; rural soil; heavy metal pollution

X825

A

2017-10-13; 2017-11-14修回

游国云(1971-)，女，高级工程师，研究方向：环境监测与质量分析。E-mail:909863232@qq.com