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王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法

[ 作者:王玉軍?劉存?周東美?陳懷滿(mǎn)?  文章來(lái)源:中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)  點(diǎn)擊數(shù): 更新時(shí)間:2016-07-29 錄入:王惠敏 ]

—— 土壤和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量指數(shù)法

導(dǎo) 讀

  現(xiàn)有的土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法尚未將土壤和農(nóng)產(chǎn)品元素含量緊密聯(lián)系起來(lái),其科學(xué)性和可靠性往往受到質(zhì)疑。

  本文將農(nóng)田土壤和農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的含量有機(jī)地聯(lián)系在一起,在污染評(píng)價(jià)中同時(shí)考慮了土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、土壤元素背景值、農(nóng)產(chǎn)品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)和元素價(jià)態(tài)效應(yīng)等,提出了適用于土壤重金屬?gòu)?fù)合和單獨(dú)影響的評(píng)價(jià)方法。

  農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)中,一方面要強(qiáng)調(diào)土壤-農(nóng)產(chǎn)品同時(shí)采樣的重要性;另一方面需強(qiáng)調(diào)復(fù)合污染影響的客觀(guān)存在,無(wú)論是在典型的污染區(qū),還是普通的農(nóng)田,重金屬?gòu)?fù)合影響的存在是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。

  然而在土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中至今尚未將土壤和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)很好地聯(lián)系起來(lái),也沒(méi)有很好地關(guān)注復(fù)合污染問(wèn)題,即使在國(guó)家有關(guān)部門(mén)發(fā)布的“全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)”中(2014年4月)亦完全簡(jiǎn)化了本應(yīng)考慮的一些因素。

  2016年3月國(guó)家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(三次征求意見(jiàn)稿)》和與之配套的《土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(二次征求意見(jiàn)稿)》中建議的評(píng)價(jià)方法為:

  (1)單因子指數(shù)法:對(duì)某一點(diǎn)位,若僅存在一項(xiàng)污染物,采用單因子污染指數(shù)法。計(jì)算公式為:

  Pi =Ci /Si (1)

  式中:Pi為土壤中污染物i的單因子污染指數(shù);Ci為表層土壤中污染物i的含量,單位與Si保持一致,Si為土壤污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

  (2)最大單因子指數(shù)法:對(duì)某一點(diǎn)位,若存在多項(xiàng)污染物,分別采用單因子污染指數(shù)法計(jì)算后,取單因子污染指數(shù)中最大值,即:

  P=MAX(Pi) (2)

  式中:P為土壤中多項(xiàng)污染物的污染指數(shù);Pi為土壤中污染物i的單因子污染指數(shù)。

  由公式(1)和(2)可見(jiàn),雖然在農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)重金屬賦值方面考慮了多種因素,但與之配套的評(píng)價(jià)方法卻沒(méi)有受到足夠的重視,仍舊過(guò)于簡(jiǎn)化,特別是公式(2)所代表的意涵和合理性需要認(rèn)真推敲。

  事實(shí)上,關(guān)于土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法一直是環(huán)境科學(xué)工作者所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,因?yàn)橐粋€(gè)正確的評(píng)價(jià)方法才能比較客觀(guān)地反映質(zhì)量狀況或者污染程度。

  重金屬?gòu)?fù)合污染指標(biāo)的確定是一個(gè)十分困難的工作。關(guān)于評(píng)價(jià)方法,曾有許多學(xué)者發(fā)表過(guò)有關(guān)論述,其中包括指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊判別法等,而指數(shù)評(píng)價(jià)法在目前評(píng)價(jià)中最為多見(jiàn),它包括多種表達(dá)式,但由于一些方法和參數(shù)并非針對(duì)土壤而制定,特別是大多專(zhuān)注于土壤部分而缺乏與生物效應(yīng)相關(guān)聯(lián)。

  近年來(lái),筆者在土壤環(huán)境質(zhì)量的研究中,一直關(guān)注評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建與完善,本文在離子沖量的基礎(chǔ)上,提出了新的污染影響評(píng)價(jià)法,將土壤評(píng)價(jià)方法與生物效應(yīng)密切聯(lián)系起來(lái),推進(jìn)了農(nóng)田土壤-植物系統(tǒng)重金屬?gòu)?fù)合影響評(píng)價(jià)的量化進(jìn)程,并期待各方面的批評(píng)與驗(yàn)證。

  1 方法構(gòu)建的依據(jù)和歷程

  1.1 植物離子沖量評(píng)價(jià)法的提出與延伸

  早期的研究表明,離子沖量可作為重金屬?gòu)?fù)合污染的綜合指標(biāo),它是一個(gè)與植物金屬濃度有關(guān)的參數(shù),可表示為:

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖1)

  式中:Ci為植物體中金屬i的濃度(干物重,mmol˙g-1),n為金屬的氧化數(shù)。在正常情況下離子沖量近似一個(gè)恒定值,而在污染情況下,離子沖量隨土壤中毒害金屬含量的增加而增加,這就有可能使用這一指標(biāo)來(lái)檢驗(yàn)植物的污染后果。

  在植物離子沖量的基礎(chǔ)上,我們拓展了植物離子沖量與土壤重金屬離子沖量之間的關(guān)系。

  研究表明,植株生物量(干物重)與土壤外源重金屬離子沖量(I1)、地上部離子沖量(I2)對(duì)數(shù)值、根離子沖量(I3)以及相對(duì)離子沖量(I3/I2)等之間均有著極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明其生物量均隨離子沖量的增加而減少,說(shuō)明了土壤重金屬元素對(duì)植物的影響是綜合性的,而并非單個(gè)元素的行為;糙米離子沖量與土壤外源重金屬、特別是土壤重金屬有效態(tài)、植物根離子沖量之間亦有著良好的相關(guān)性,而植物根離子含量的多少與土壤性質(zhì)和重金屬脅迫的關(guān)系密不可分,故農(nóng)產(chǎn)品可食部分通過(guò)根系與土壤緊密相連。

  此外,離子沖量可用來(lái)監(jiān)測(cè)土壤和植物污染、描述不同土壤改良劑在土壤-植物系統(tǒng)中重金屬遷移的影響、土壤重金屬?gòu)?fù)合污染對(duì)土壤酶活性的影響和野生植物金屬累積方式的研究;研究表明土壤重金屬的分級(jí)形態(tài)、例如水溶態(tài)和可交換態(tài),與土壤離子沖量有良好的相關(guān)性,由此可認(rèn)為離子沖量用來(lái)表征土壤-植物系統(tǒng)重金屬?gòu)?fù)合影響在一定的條件下有著較為充分的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

  1.2 土壤相對(duì)污染當(dāng)量評(píng)價(jià)法的形成

  雖然離子沖量在土壤-植物系統(tǒng)研究中有一定的適用性,但亦有著明顯的局限性。一是當(dāng)由于污染使得植物不能正常生長(zhǎng)時(shí)不適用;二是不能區(qū)分具有相同氧化數(shù)的不同元素之間的影響程度,例如 Cd、Cu、Zn、Pb的氧化數(shù)都是2,但它們對(duì)于農(nóng)作物的影響有著很大的差異,因而在其濃度相同時(shí),離子沖量掩蓋了其毒性的固有差別。

  為了解決這一問(wèn)題,我們?cè)陔x子沖量的基礎(chǔ)上構(gòu)建了相對(duì)污染當(dāng)量,用于土壤重金屬?gòu)?fù)合污染的評(píng)價(jià),引入了土壤評(píng)價(jià)參比值:

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖2)

  式中:RPE為相對(duì)污染當(dāng)量,CPi為土壤中外源污染物i的濃度,CBi為土壤中元素i的背景值,CSi為元素i的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在一定程度上反映了土壤中不同重金屬元素的相對(duì)影響,有效地解決了離子沖量在元素氧化數(shù)相同時(shí)不能區(qū)分其相對(duì)毒性的問(wèn)題。

  1.3 土壤污染綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法的創(chuàng)建

  由式(4)可知,CPi和CBi實(shí)際上是土壤測(cè)定的元素濃度,對(duì)于背景值在評(píng)價(jià)中的作用并未很好的體現(xiàn)。而污染綜合指數(shù)用來(lái)表征土壤復(fù)合污染時(shí)較之先前的表征方法又有進(jìn)展,它同時(shí)考慮了土壤元素背景值、土壤元素標(biāo)準(zhǔn)和價(jià)態(tài)效應(yīng)等因素,有利于區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)、表征和數(shù)字化。

  在隨后的工作中又補(bǔ)充了污染表達(dá)式,可更為直觀(guān)地了解污染狀況。污染綜合指數(shù)曾作為評(píng)價(jià)方法之一在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了推薦。

  然而,污染綜合指數(shù)雖然包括了背景值、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等重要參數(shù),較之離子沖量和相對(duì)污染當(dāng)量在科學(xué)性和合理性方面均有所進(jìn)展;但由于評(píng)價(jià)參比值往往引用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)而并非污染起始值,因而結(jié)果作為是否污染的判定仍然顯得依據(jù)不足,故在有關(guān)重金屬?gòu)?fù)合影響的土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)中,將其更名為土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù),但仍舊局限于土壤部分的評(píng)價(jià)。

  2 綜合質(zhì)量影響指數(shù)評(píng)價(jià)法的構(gòu)建

  考慮到農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)在農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中不可或缺,目前構(gòu)建的評(píng)價(jià)參數(shù)中考慮了土地利用的實(shí)際狀況,補(bǔ)充了農(nóng)產(chǎn)品可食部分重金屬影響的品質(zhì)指數(shù),解決了土壤和農(nóng)產(chǎn)品在土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中不能同時(shí)兼顧的這一長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題。

  農(nóng)田(或耕地)土壤重金屬?gòu)?fù)合影響中的綜合質(zhì)量影響指數(shù)(Influence index of comprehensive quality,IICQ)由土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQS)和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQAP)組成,同時(shí)考慮了土壤元素背景值、土壤元素標(biāo)準(zhǔn)和價(jià)態(tài)效應(yīng)、農(nóng)產(chǎn)品中目標(biāo)元素的含量和污染物限量標(biāo)準(zhǔn)等因素,主要包括下列計(jì)算過(guò)程:

  2.1 污染元素和數(shù)量確定

  比較土壤樣品元素測(cè)定值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值和背景值的大小,以確認(rèn)土壤樣品超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值和背景值的數(shù)目X和Y值;比較農(nóng)產(chǎn)品樣品元素測(cè)定值和食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn),以確認(rèn)農(nóng)產(chǎn)品樣品超過(guò)污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)目Z值,比較簡(jiǎn)單的方法可采用指數(shù)判別法:

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖3)

  2.2 土壤相對(duì)影響當(dāng)量(Relative impact equivalent,RIE)

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖4)

  式中N是測(cè)定元素的數(shù)目,Ci是測(cè)定元素i的濃度,Csi是元素i的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值(評(píng)價(jià)參比值),n 為測(cè)定元素i的氧化數(shù)。RIE數(shù)值越大,表明外源物質(zhì)的影響愈明顯。對(duì)于變價(jià)元素,應(yīng)考慮其價(jià)態(tài)與毒性的關(guān)系;由于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值已經(jīng)考慮了元素氧化數(shù)與毒性的關(guān)系,故在實(shí)際評(píng)價(jià)中一般采用元素在土壤中的穩(wěn)定態(tài),例如As(Ⅲ)和As(Ⅴ)一般取氧化數(shù)為5,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)一般取氧化數(shù)為3。如有可能,應(yīng)根據(jù)土壤中的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

  2.3 土壤元素測(cè)定濃度偏離背景值程度(Deviation degree of determination concentration from the background value,DDDB)

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖5)

  式中CBi是元素i的背景值,其余符號(hào)意義同上,DDDB越大,表明外源物質(zhì)的影響越明顯。

  2.4 總體上土壤標(biāo)準(zhǔn)偏離背景值程度(Deviation degree of soil standard from the background value,DDSB)

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖6)

  各符號(hào)的意義同上。DDSB越大,表明土壤標(biāo)準(zhǔn)偏離背景值的程度愈大,則特定土壤的負(fù)載容量愈大,對(duì)外源物質(zhì)的緩沖性愈強(qiáng)。

  2.5 農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)指數(shù)(Quality index of agricultural products,QIAP)

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖7)

  式中CAPi是土壤相應(yīng)點(diǎn)位農(nóng)產(chǎn)品中元素i的濃度,CLSi是農(nóng)產(chǎn)品中元素i的限量標(biāo)準(zhǔn)(污染物限量標(biāo)準(zhǔn);衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))。

  QIAP數(shù)值的大小,表明重金屬對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量影響的狀況,當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品重金屬濃度超過(guò)污染物限量標(biāo)準(zhǔn)時(shí),數(shù)值愈大,質(zhì)量愈差。

  2.6 構(gòu)建綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQ)

  前已述及,綜合質(zhì)量影響指數(shù)為土壤綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQS)和農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQAP)之和。令:

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖8)

  式中X、Y分別為土壤測(cè)量值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值和背景值的數(shù)目;Z為農(nóng)產(chǎn)品中超過(guò)污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的元素?cái)?shù)目,k為背景校正因子,它是與農(nóng)產(chǎn)品污染物限量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和元素背景值的比值有關(guān)的參數(shù)。

  由于農(nóng)產(chǎn)品的背景值很難確定,本文在有限的文獻(xiàn)中選擇了不同地區(qū)的玉米、小麥和小米中的元素As為例進(jìn)行了計(jì)算(算術(shù)平均值),在204個(gè)樣品、11組數(shù)據(jù)中,食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)(GB 2672—2012)與背景值之比有一組<5(4.6),9組在5~10之間,另有一組>10(16.1),故從食品安全性考慮設(shè)定背景校正因子k為5。

  根據(jù)公式(9),如果Y=0,則X≡0,因而IICQS =0,此時(shí)為背景狀況;如果Y≥1,而X=0,01,此時(shí)若所使用的評(píng)價(jià)參比值為特定研究區(qū)土壤污染起始值,則可不考慮農(nóng)產(chǎn)品狀況,直接判定土壤為污染(超標(biāo))狀況;如果土壤評(píng)價(jià)參比值為非污染起始值,需要結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量狀況一并考慮。

  農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量指數(shù)(IICQAP)考慮了一個(gè)附加項(xiàng)(公式10),即農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量指數(shù)(QIAP)與土壤緩沖性(DDSB)和背景校正因子的關(guān)系。在式(11)中,土壤和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間可能有多種狀況:

  (1)當(dāng)X=0、0

  (2)當(dāng)X=0、01時(shí),表明土壤雖然沒(méi)有超標(biāo),但農(nóng)產(chǎn)品已有超標(biāo)現(xiàn)象,意味著在特定指標(biāo)下土壤環(huán)境質(zhì)量處于亞健康或者亞污染(亞超標(biāo))狀態(tài),已不能用做特定農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn),必須追蹤污染物的來(lái)源;

  (3)當(dāng)X≥1或者IICQS >1、Z=0、IICQAP<1時(shí),表明土壤已經(jīng)有超標(biāo)現(xiàn)象,但農(nóng)產(chǎn)品仍舊符合所規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),此亦意味著土壤環(huán)境質(zhì)量處于亞健康或者亞污染(亞超標(biāo))狀態(tài),需要密切關(guān)注;

  (4)當(dāng)X≥1、Z≥1時(shí),為污染(超標(biāo))狀態(tài)。通過(guò)綜合質(zhì)量影響指數(shù)(IICQ),可以較為方便地將特定利用條件下的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況劃分為清潔(未超標(biāo))(Ⅰ)和污染(超標(biāo))兩種狀態(tài),而污染(超標(biāo))狀態(tài)可參照《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》和《土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(二次征求意見(jiàn)稿)》中的方法進(jìn)行等級(jí)劃分,當(dāng)15時(shí)為重度污染(重度超標(biāo))(Ⅴ)(表1)。

  需要特別強(qiáng)調(diào)的是,本文在污染狀態(tài)中增加了亞污染(亞超標(biāo))的狀態(tài)描述,當(dāng)土壤和農(nóng)產(chǎn)品之一超標(biāo)時(shí)稱(chēng)為亞污染(亞超標(biāo))(sub-),其等級(jí)劃分同樣依據(jù)IICQ的數(shù)值,可用sub-Ⅱ-Ⅴ進(jìn)行描述。

  (5)寫(xiě)出土壤環(huán)境質(zhì)量狀況表達(dá)式,該步驟可根據(jù)實(shí)際需要確定取舍:

  1)對(duì)于土壤樣品或樣點(diǎn)

  UZTXIICQ-(aS,bS,…;aAP,bAP…) (12)

  式中X是超過(guò)土壤標(biāo)準(zhǔn)的元素的數(shù)目,Z是超過(guò)農(nóng)產(chǎn)品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的元素?cái)?shù)目,U為樣品或樣點(diǎn)編號(hào),IICQ為綜合質(zhì)量影響指數(shù),aS、bS是土壤超過(guò)評(píng)價(jià)參比值元素的名稱(chēng);aAP、bAp是農(nóng)產(chǎn)品中超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)的元素名稱(chēng)。

  2)對(duì)于區(qū)域

  WTavIICQ -(grade) (13)

  式中W為區(qū)域名稱(chēng)或編號(hào),avIICQ是區(qū)域樣品的平均值,grade為根據(jù)avIICQ所確定的土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)(表1)。

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖9)

  綜合質(zhì)量影響指數(shù)可用來(lái)評(píng)價(jià)重金屬單獨(dú)或復(fù)合影響條件下對(duì)特定點(diǎn)位土壤質(zhì)量的相對(duì)影響程度及其時(shí)空變化,并可較為方便地在不同比例尺的圖件上標(biāo)示,有利于區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量的比較。

  此外,綜合質(zhì)量影響指數(shù)法同樣適用于單元素的影響評(píng)價(jià),相較于《土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(二次征求意見(jiàn)稿)》中推薦的單因子污染指數(shù)法,它更貼近于農(nóng)田土壤的實(shí)際情況,因?yàn)樵谠u(píng)價(jià)中同樣涉及土壤和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)問(wèn)題。

  3 評(píng)價(jià)示例

  3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

  表2為土壤和農(nóng)產(chǎn)品樣品中As、Cd、Hg和Pb的測(cè)定數(shù)值。區(qū)域1和區(qū)域2位于貴州省SQ和DX的典型鉛鋅礦區(qū),樣品1~4采自水稻田,5~6a為玉米地。區(qū)域3位于浙江省蒼南縣主要水稻生產(chǎn)基地。區(qū)域4位于廣東省增城市肥料試驗(yàn)田,主要考察不同肥料對(duì)稻米產(chǎn)量和安全性影響。

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖10)

  3.2 確定評(píng)價(jià)參比值

  土壤評(píng)價(jià)參比值采用《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(三次征求意見(jiàn)稿,2016),土壤樣品1~6a為6.5< pH≤7.5,樣品7~18為5.5

  土壤背景參比值1~6采用貴州省土壤元素背景值(A層算術(shù)平均值);土壤樣品7~10采用浙江省A層算術(shù)平均值;土壤樣品11~18采用廣東省A層算術(shù)平均值。

  3.3 計(jì)算有關(guān)參數(shù)

  根據(jù)表1利用公式5~8計(jì)算基礎(chǔ)參數(shù);利用公式9~11完成評(píng)價(jià)參數(shù)的計(jì)算(表3)。

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖11)

  3.4 質(zhì)量狀況表達(dá)式

  根據(jù)需要寫(xiě)出土壤環(huán)境質(zhì)量狀況表達(dá)式。根據(jù)評(píng)價(jià)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的分析和討論。

  評(píng)價(jià)工作的最后一步是寫(xiě)出土壤環(huán)境質(zhì)量狀況表達(dá)式,例如

  王玉軍等:農(nóng)田土壤重金屬影響評(píng)價(jià)的新方法(圖12)

  從式(14)~(17)可以十分清楚地看出,樣品1土壤和農(nóng)產(chǎn)品4個(gè)元素均超標(biāo)(重度污染或重度超標(biāo),土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ);樣品5有4個(gè)土壤和3個(gè)農(nóng)產(chǎn)品元素超標(biāo)(質(zhì)量等級(jí)Ⅴ);樣品7土壤和農(nóng)產(chǎn)品均未超標(biāo)(清潔,質(zhì)量等級(jí)Ⅰ);而樣品11土壤沒(méi)有超標(biāo),但農(nóng)產(chǎn)品的 Pb卻超過(guò)了食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn),屬于亞污染狀態(tài)或亞超標(biāo)狀態(tài)(質(zhì)量等級(jí)sub-Ⅱ),需要對(duì)污染的來(lái)源進(jìn)行分析與追蹤。

  對(duì)于區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量可如下表征:

  w1T20.28-(Ⅴ);w2T19.29 -(Ⅴ);w3T0.41 -(Ⅰ);w4T1.83-(sub-Ⅱ)

  上述土壤環(huán)境質(zhì)量狀況表達(dá)式和表3表明,區(qū)域1(樣品1~4)和2(樣品5~6a)土壤污染嚴(yán)重;區(qū)域3(樣品7~10)土壤為清潔狀態(tài);而區(qū)域4(樣品11~18)的情況則較為復(fù)雜,雖然土壤中元素的含量并無(wú)異常,但卻處于亞污染狀態(tài),即土壤元素?zé)o超標(biāo)現(xiàn)象,但農(nóng)產(chǎn)品中的Pb卻超過(guò)了食品中污染物的限量標(biāo)準(zhǔn),從而應(yīng)探討污染的來(lái)源。

  單因素方差分析表明,區(qū)域1和區(qū)域2沒(méi)有顯著差異,區(qū)域1和區(qū)域3與區(qū)域4、區(qū)域2和區(qū)域3與區(qū)域4、區(qū)域3和區(qū)域4之間差異顯著(P<0.05),其質(zhì)量狀況按照優(yōu)劣排序?yàn)閰^(qū)域3(Ⅰ)>區(qū)域4(sub-Ⅱ)>區(qū)域1(Ⅴ)≈ 區(qū)域2(Ⅴ)。

  4 總結(jié)

  農(nóng)田土壤重金屬影響的評(píng)價(jià)方法是由土壤重金屬影響綜合指數(shù)和農(nóng)產(chǎn)品重金屬影響綜合指數(shù)構(gòu)成,體現(xiàn)了土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量之間的相互影響,其構(gòu)成考慮了離子沖量和土壤重金屬負(fù)載容量等多種因素,計(jì)算步驟較多,較之《土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(二次征求意見(jiàn)稿)》中建議的評(píng)價(jià)方法復(fù)雜,但其對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量重金屬影響的評(píng)價(jià)較為客觀(guān)、可靠,特別是在編制簡(jiǎn)單的計(jì)算程序后,將有可能在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上、方便、快捷而準(zhǔn)確地獲得所需要的結(jié)果。

    作者單位:中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所
    中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自:農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)(2016年第7期)


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