尤溪县金柑园土壤重金属污染状况及其风险评估

黄锐敏 郑云云 苏德森

摘 要：為明晰尤溪县金柑园土壤中重金属含量现状，并对其进行风险评估。采集来自尤溪县管前镇和八字桥乡20个果园共100件土壤样品，分析了As、Hg、Pb、Cd、Cu、Cr等重金属含量，并采用单因子指数法、内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对土壤污染情况进行评估。结果表明：尤溪县金柑园土壤样品pH在4.52～6.45，呈弱酸性。重金属含量均符合农用地土壤污染风险管控国家标准对旱田土壤环境质量的要求。20个果园中6种重金属的单因子污染指数除Hg外均在0.7以内;综合污染指数大于0.7小于1，表明土壤中6种重金属污染处于警戒线水平。潜在生态风险评估指数为126.4，表明尤溪县主要金柑果园土壤处于轻度生态危害水平。尤溪县20个金柑果园土壤中6种重金属虽然达到轻度污染水平，但还处于果园安全生产对产地土壤中重金属含量限定的范围内。

关键词：金柑;产地环境;重金属;风险评估

中图分类号：S 666   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2022）03-0057-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.03.010

Heavy Metal Pollution in the Soil of Kumquat Orchards in Youxi County and Its Risk Assessment

HUANG Rui-min， ZHENG Yun-yun， SU De-sen*

[Laboratory of Agricultural Product Quality and Safety Risk Assessment， Ministry of Agriculture and Rural Affairs

（Fuzhou）/Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology， Fujian Academy of Agricultural Sciences/

Fujian Key Laboratory of Agricultural Product Quality and Safety， Fuzhou， Fujian 350003， China]

Abstract： In order to clarify the present situation of heavy metal content in the soil of kumquat orchards in Youxi County and to evaluate its risk， a total of 100 soil samples were collected from 20 orchards in Guanqian town and Baziqiao town of Youxi County， and the contents of heavy metals such as As， Hg， Pb， Cd， Cu and Cr were analyzed. Then， the soil pollution was evaluated by the single factor index， Nemero comprehensive index and Hakanson potential ecological risk index. The results showed that the pH of the soil samples from the kumquat orchards in Youxi County ranged from 4.52 to 6.45， showing the weak acidity. The contents of heavy metals all met the requirements of the national standards for soil pollution risk control of agricultural land. The single factor pollution indexes of six heavy metals in the 20 orchards were all within 0.7 except Hg. The comprehensive pollution index was greater than 0.7 and less than 1， indicating that the pollution of six heavy metals in the soil was at the warning level. The assessment index of potential ecological risk was 126.4， indicating that the soil of the main kumquat orchards in Youxi County was at the level of mild ecological damage. Although the six heavy metals in the soil of 20 kumquat orchards in Youxi County reached the level of mild pollution， it was still within the limits of heavy metal content in the soil of producing areas for the safe production of orchards.

Key words： Kumquat; Environment of producing area; Heavy metals; Risk assessment

金柑亦称金橘、金弹、金桔、绿桔，属芸香科金柑属植物，为我国特产水果，是食用、药用兼观赏的多用途果树，主要分布在福建、江西、广西、浙江、湖南等省份[1-3]。福建省尤溪县是全国金柑四大产区之一，素有“中国金柑之乡”之称，种植金柑已有超过300年历史，现有金柑种植面积近0.27万hm2，年产量达3.5万t。尤溪金柑先后被列为福建名牌产品和国家地理标志保护产品[4-6]。随着社会的发展，人们消费观念的改变，对食品质量安全的要求越来越高[7]。土壤重金属被认为是影响农产品质量安全的重要因素，也是影响果品中重金属含量的主因之一[8-10]。因此对金柑果园土壤重金属污染进行调查与评估，对保障其果品质量安全具有至关重要的作用，有利于推动金柑产业可持续发展。

目前已有研究人员对部分区域的特色果品进行了果园土壤重金属方面的调查和污染评估。黄雁飞等[11]对广西主要火龙果果园进行了土壤重金属污染分析，结果显示果园土壤中重金属含量有持续增高趋势。陈学民等[12]对天水苹果园土壤重金属富集状况进行了评价及来源分析，结果表明果园土壤中Cd富集程度比较明显。杨玉等[13]在对长沙和株洲地区的葡萄果园重金属进行调查中发现土壤中Cd、Hg和Cr有不同程度污染。贺灵等[14]研究赣南脐橙果园种植区域土壤后，得出As、Cd、Cr、Cu和Pb有不同程度超标。李晓彤等[15]在对陕西省的猕猴桃果园土壤进行重金属污染调查和评价中发现土壤中As含量超标。金柑类果园的产地土壤研究较少，未见针对福建省金柑主要产地重金属污染评价方面的研究。

本研究选取福建省金柑主产区尤溪县管前镇和八字桥乡金柑果园土壤，采集100份土壤样品，测定As、Hg、Pb、Cd、Cu、Cr等重金属含量，采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对其重金属污染状况进行评价，同时采用Hacanson潜在生态风险指数法对其潜在风险因子进行评估，以期为尤溪金柑加强质量监管和科学种植提供研究依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

根据NY/T 395-2012《农田土壤环境质量监测技术规范》标准布置采样点，采集0～60 cm表层土壤。每个果园采集5个不同位置土壤样品，采集20个果园（其中管前镇采集11个果园，八字桥乡采集9个果园，编号为Y1～Y20），共100份土壤样品。采集的土壤样品放置于土壤前处理室自然晾干，研磨过100目尼龙筛混匀后分装于样品袋中备用。

1.2 样品分析方法

样品按照采用电位法测定其pH值（NY/T 1377-2007）。样品中Hg、As采用原子荧光法进行测定（GB/T 22105-2008），Pb、Cd采用石墨炉原子吸收法进行测定（GB/T 17141-1997），Cr采用比色法进行测定（NY/T 1121.12-2006），Cu采用火焰原子吸收法进行测定（GB/T17138-1997）。

1.3 土壤金属含量评价

以GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》[16]中农用地土壤污染风险筛选值作为评价标准（表1），采用单因子污染指数法和内罗梅综合指数法对土壤现状进行评价。

1.3.1 单因子污染指数法 通过单因子污染指数法进行评价，可以确定主要的重金属污染物及其危害程度。一般以污染指数来表示，以重金属含量实测值和评价标准相比除去量纲计算污染指数[17]。

单因子污染指数的计算公式为：Pi=Ci/Si

式中，Pi 为土壤中第i种污染物的环境质量指数;Ci为第i种污染物的实际浓度;Si为第i种污染物的评价标准值。单因子指数污染分级标准见表2。

1.3.2 内梅罗指数法 单因子指数只能反映各个重金属元素的污染程度，不能全面反映土壤污染状况，而综合污染指数兼顾了单因子污染指数平均值和最高值，可以突出污染较重的重金属污染的作用[18]。

综合污染指数计算方法如下：

P综=（P2imax+P2ave）/2

式中：P综是采样点的综合污染指数;Pimax为i采样点重金属污染物单项污染指数最大值，Pave 为测定点的所有污染物单项污染指数的平均值。根据内梅罗污染综合指数法，将土壤的污染情况划分为 5 个等级[19]，污染等级划分标准见表3。

1.4 土壤潜在生态风险因子评价方法

对溶胶质重金属的潜在生态风险评估方法采用瑞典学者Hakanson[20]提出的潜在生态风险指数计算方法。其计算公式为：

Cif=Cis/Cin

式中：Cif为重金属i相对参比值的污染系数;Cis为重金属i的实测浓度;Cin为重金屬i的评价参比值。福建省土壤中砷、汞、铅、镉、铜和铬的背景值分别为5.78、0.081、34.9、0.054、21.6和41.3 mg·kg-1[21]。潜在生态风险指数的计算依据如下：

Eir=Tir×Cif

RI=∑ni=1Eir

式中：RI为多元素环境风险综合指数;Eir为第i种重金属环境风险指数;Tir为重金属i毒性响应系数[22]。它主要反映重金属毒性水平和环境对重金属污染的敏感程度。

2 结果与分析

2.1 尤溪县金柑园土壤pH值和重金属含量比较分析

2.1.1 土壤pH值 由图1可知，管前镇11个果园土壤pH值范围为5.54～6.45，平均值为6.00，八字桥乡9个果园pH值范围为4.52～5.17，平均值为4.90。可知八字桥乡果园土壤pH值略低于管前镇果园土壤pH值，但均小于7，呈弱酸性。

2.1.2 土壤重金属含量 由表5可知，20个果园土壤重金属含量均超出农用地土壤污染风险管控国家标准[26]对旱田土壤环境质量的要求。参照福建省土壤背景值[21]（未受人类污染影响的自然环境中化学元素和化合物的含量），20个果园中的Pb和Cr含量均超出福建省土壤背景值，其中Cd的累积最为明显。管前镇果园As和Cu含量低于土壤背景值，无明显积累。

2.2 土壤环境质量评价

2.2.1 单因子污染指数评价 由表6可知，管前镇金柑果园表层土壤重金属单因子综合污染指数平均值的排序为Pb（0.50）>Cd（0.40）>Cu（0.34）>Cr（0.14）>Hg（0.05）>As（0.03），八字桥乡果园土壤重金属单因子综合污染指数平均值的排序为Pb（0.71）>Cu（0.48）>Cd（0.47）>Cr（0.32）>As（0.09）>Hg（0.06），尤溪县20个被调查的果园中上述6种重金属单项污染指数均小于1，说明尤溪县主要金柑果园的土壤处于尚未被污染状态。

2.2.2 综合污染指数评价 由于单因子污染指数法评价不能反映土壤中重金属的整体污染情况，因此采用一种兼极值的综合评价方法来评定土壤綜合污染水平。从表6可知，尤溪县20个果园的重金属综合污染指数均小于1，根据土壤环境质量分级标准可以判断这些果园的重金属污染水平处于尚清洁状态。但是土壤综合污染指数均大于0.7，表明该地区的果园污染水平虽然处于尚清洁状态，但重金属污染已达到了警戒线水平。

2.3 土壤重金属潜在风险因子评估

由表7可知，5种重金属元素的潜在风险因子排序为Hg（36.5）>Pb（6.8）>Cu（4.6）>As（4.3）>Cr（1.7），均小于40，表明研究区土壤5种重金属的综合潜在生态风险程度属于轻度。镉的风险系数为72.5处在40～80属于中等生态风险程度。综合潜在生态危险指数（RI）为126.4，属于轻微生态危害程度。

综合上述评价结果可知，20个果园表层土壤中的6种重金属元素污染程度较轻，但与福建省土壤背景值相比，土壤中Pb含量除管前镇1个果园外，其他均超过背景值。管前镇果园土壤中的Hg含量超过背景值样点占总数的54.5%，Cd含量超过背景值样点占总数的81.8%。八字桥乡含1个Hg含量超过背景值样点，Cd含量超过背景值点占总数的88.9%，Cu含量超过背景值点占总数的44.4%，Cr含量均超过背景值。以上结果表明农产品种植过程等人类活动已导致这些重金属元素在被研究的20个果园表层土壤中有明显积累，提示尤溪县金柑种植果园中存在一定的潜在生态风险，虽然未达到严重程度，但提前进行合理的预防非常必要，尤其是对Pb和Cr污染的防治应该引起重视。

3 讨论与结论

本研究采用单因子污染指数法、综合污染指数法以及潜在风险因子评估法对尤溪县20个果园的Cu、Pb、Cd、Cr、As、Hg等6种重金属的污染风险进行了评估，结果表明：（1）除Hg外，土壤中的Cu、Pb、Cd、Cr、As 5种重金属元素平均含量八字桥乡略高于管前镇。管前镇Pb、Hg和Cd含量超过土壤背景值，Pb和Cd积累较为明显，分别超过背景值130.2%和223.5%。八字桥乡果园土壤中Cd、Cu、和Cr含量均超过土壤背景值且积累较为明显，分别超过背景值141.2%、115.3%和259.6%。（2）土壤中除八字桥乡果园土壤中的Pb（0.71）外，其他重金属的单项污染指数均小于0.7，综合污染指数均小于1.0，尤溪县金柑果园土壤均处于尚清洁状态。5种重金属潜在风险因子指数均小于40，综合潜在风险因子指数小于150，表明果园土壤处于轻度危害状态。结果表明，尤溪县20个金柑果园中6种重金属元素的含量均没有超过农用地土壤污染风险管控国家标准对旱田土壤环境质量的要求。但部分土壤样品中的个别重金属含量超过了福建省土壤重金属含量的背景值，尤其是土壤中的Cd和Cr，且表现出了明显的积累趋势。由于这两种重金属的毒性较大，且易为农作物所吸收，极易富集并随食物链进入人体而长期累积，对人类的健康有持续的影响[23-25]，因此重视和加强对果园土壤中重金属的污染与防治是非常必要的。

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（責任编辑：柯文辉）