文章信息
- 姚振飞, 王少华, 张俊韬
- YAO Zhen-fei, WANG Shao-hua, ZHANG Jun-tao
- 昆山市农产品产地环境质量监测与评价
- Environmental Quality Monitoring and Evaluation of Agricultural Areas in Kunshan City,China
- 农业资源与环境学报, 2013, 30(6): 79-82
- Journal of Agricultural Resources and Environment, 2014, 31(6): 513-520
- http://dx.doi.org/
-
文章历史
- 收稿日期:2013-06-13
农产品产地的环境状况直接影响着农产品产地 的生产能力和农产品质量,进而影响着经济的发展和 人民的身体健康。农产品产地环境质量评价是保证农 产品产地安全的基础工作,开展农产品产地环境监测 与评价是加快农产品质量建设进程的重要环节,也是 我国发展无公害农产品和绿色、有机食品生产的重要 抓手。以往研究多是基于单个指标、单点的产地环境 质量评价,例如:Brus 等[1]对荷兰土壤重金属Cd 污染 的状况进行了分析和评价;李晓秀等[2]基于土壤采样点 进行了北京市基本农田土壤环境质量的分析与评价。 而农产品产地环境质量优劣是产地环境质量多个指 标的综合体现。本文通过对昆山市农产品产地的土 壤、灌溉水、渔业水等环境进行全面检测及综合评价, 以期了解本市目前耕地土壤及水环境受污染的程度, 摸清昆山市耕地土壤、灌溉水、渔业水的主要污染源、 污染程度、污染区域分布等情况,为昆山市农产品安 全生产和农产品产地环境整治提供科学依据。 1 材料与方法 1.1布点原则
本次调查的布点遵循以下原则:一是土壤类型具 有广泛的代表性;二是一般农区和工矿企业周边农区 调查相结合;三是尽可能在第二次土壤普查的取样点取样。一般农区以昆山目前常规种植的水稻田、蔬菜 地、果品地为主,工矿企业周边农区主要以化工、电 子、印染、冶炼等行业可能对土壤环境造成污染的企 业周边的水稻田进行取样。按照土样每33.3~66.7 hm2 采集1 个样点、灌溉水每200 hm2采集1 个样点的要 求,全市共采集土样265 个,其中水稻田217 个,蔬菜 地37 个,果品基地11 个;水样84 个,其中灌溉水50 个,水产养殖水34个。在水稻田样点中,一般农区取 样132个,工矿企业周边农区取样85 个。水稻田中的 一般农区原则上一个村采1 个样,蔬菜地和果品地主 要以各镇的蔬菜基地和果品基地为主。 1.2 样品采集
土壤样品的采集根据全市土壤类型和面积、种植 作物的种类等,选择具有代表性的田块,用GPS 对其 进行准确定位后,采用“S”型取样法均匀随机多点采 样。其中水稻田以一块田为取样单元,采集深度0~15 cm;蔬菜地与果品地以一块地为取样单元,采样深度 0~20 cm。
水样的采集要求每个采样点用500 mL 聚乙烯瓶 采集4瓶,并根据测定项目加入保存剂后于当天送化 验室化验及妥善保存。其中农田灌溉水由进入调查区 的渠道或本地代表性的主要灌溉河道中取样;渔业水 直接在鱼池、虾池、蟹池等精养塘中取样。 1.3 样品检测
土壤样品测试项目:铅、镉、汞、砷、铬、六六六、滴 滴涕、pH 值。分析方法:土壤样品经风干、过100目筛 后,用HNO3-HClO4-HF 消化法制样,全量Hg、As 采 用原子荧光法,全量Pb、Cr、Cd 采用原子吸收石墨炉 法。六六六、滴滴涕采用丙酮-石油醚提取,浓硫酸净 化,用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。pH值采 用玻璃电极法[3]。
水样样品测试项目:汞、铅、砷、镉、铬、化学需氧 量、氟化物、pH 值。分析方法:全量Hg、As 采用原子 荧光法,全量Cr6+、Pb、Cd 采用原子吸收分光光度法, 氟化物采用离子选择电极法,化学需氧量采用重铬酸 盐法。pH值采用玻璃电极法。 1.4 评价方法
农产品产地环境质量评价采用单项污染指数法 和综合污染指数法。 1.4.1 单项污染指数法
Pi=Ci/Si
式中:Pi为单项污染指数,Ci为污染物实测值,Si为 污染物评价标准。 1.4.2 综合污染指数法
采用内梅罗污染指数法计算:
按照国家《土壤环境质量标准》(GB 15618— 1995)中二级标准进行评价,按综合污染指数法划定 土壤质量等级,见表 1。
265 个农产品产地土样检测结果平均值为:镉 0.11 mg·kg-1、铬34.92 mg·kg-1、汞0.35 mg·kg-1、砷15.61 mg·kg-1、铅14.86 mg·kg-1、六六六0.023 mg·kg-1、滴 滴涕0.014 mg·kg-1,变幅范围分别为0.02~0.78、 10.27~106.07、0.06~1.29、2.88~46.39、3.18~53.2、未检 出~1.85、未检出~1.20 mg·kg-1(表 2)。其中汞和砷的 平均含量高于太湖地区自然背景值[4],分别超出该地 区背景值的114.7%和77.4%。从变异系数来看,汞和 砷的变异系数分别为56.6%和44.1%,显示其分析点 差异性明显。检测结果表明,近20年来昆山市土壤重 金属汞和砷的含量有所上升,可能存在不同程度的外 源污染。
对不同农产品产地土壤污染物含量进行差异显 著性分析表明,土壤Pb、Cd 含量在不同土壤中无显 著性差异,而土壤Cr、Hg、As 含量存在显著性差异, 具体表现为,果品地土壤Cr 含量显著高于蔬菜地,蔬 菜地显著高于水稻田;水稻田土壤Hg 含量显著高于 果品地;水稻田土壤As含量显著高于蔬菜地。六六六 和滴滴涕在水稻田和蔬菜地中被检出,检出率分别为 6.3%和4.3%,不同农产品产地之间无显著性差异。 2.1.2 工矿企业周边农区污染物的含量
本次在工矿企业周边农区共采集水稻田土样85个,其中化工企业周围取样33 个,电子厂周围26 个, 冶炼厂周围取样16个,印染厂周围取样10 个。85 个 土样检测结果平均值为:镉0.12 mg·kg-1、铬28.32 mg·kg-1、汞0.42 mg·kg-1、砷16.92 mg·kg-1、铅15.64 mg·kg-1、六六六0.025 mg·kg-1、滴滴涕0.014 mg·kg-1。 有11 个样点重金属的含量不合格,其中9 个是汞元 素超标,2 个是砷元素超标。按企业类型进行分析,汞 元素的含量冶炼企业>化工企业>印染企业>电子企 业,化工企业周围砷元素含量较高,铬、铅和镉元素在 不同企业周围的含量差异不明显。 2.1.3 土壤污染物安全评价
本次评价对照国家《土壤环境质量标准》(GB 15618 —1995)中二级标准,分别计算各产地的平均 单项污染指数和综合污染指数,见表 3。结果表明,全市 265个耕层土样,平均综合污染指数为0.61,属1 级 清洁水平。其中58.1%的耕层土壤综合污染指数 P土壤≤0.7,土壤为安全、清洁,36.6%的耕层土壤综合 污染指数0.7<P土壤1.0,土壤处于警戒限,为尚清 洁,3.8%的耕层土壤综合污染指数1.0<P土壤2.0,土 壤为轻污染,1.5%的耕层土壤综合污染指数2.0<P土壤 3.0,土壤为中污染。
从不同农产品产地来看,水稻田、蔬菜地、果品地 的平均综合污染指数分别为0.57、0.39、0.45,均属一 级清洁水平。按综合污染指数法评定,水稻田57.2% 的面积达到安全、清洁,37.3%的面积处于警戒限,为 尚清洁,3.7%的面积为轻污染,1.8%的面积为中污 染;蔬菜地54.1%的面积达到安全、清洁,40.5%面积 处于警戒限,为尚清洁,5.4%的面积为轻污染;果品地 90.9%的面积为安全、清洁,9.1%的面积处于警戒限, 为尚清洁。
从所测样品中超标部分的地域分布来看,265 个 样品中,共有14 个样品的重金属含量超标,其中11 个样品、占比78.6%分布于工矿企业周边农区,3个样 品、占比21.4%位于一般农区。从以上结果来看,工业 “三废”排放可能是导致土壤重金属污染物含量增高 的主要原因。同时,部分农田汞、砷含量超标可能与上 世纪曾使用汞、砷制剂农药有关。 2.2 灌溉水质量评价
50 个农田灌溉水样品检测结果平均值为:镉 0.000 2 mg·L-1,铬(六价)0.004 3 mg·L-1,汞0.000 2 mg·L-1,砷0.000 2 mg·L-1,铅0.000 4 mg·L-1,pH 值 7.5,化学需氧量82 mg·L-1,氟化物0.007 mg·L-1(表 4)。按照国家农田灌溉水质标准(GB 5084—2005)单 项指标评价,50个样点的灌溉水样全部达到标准。
按照国家《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005) 基本控制项目标准值计算各样点的综合污染指数,结 果表明,全市50 个灌溉水样平均综合污染指数为 0.66,其中38 个样点、占总数76.0%的灌溉水综合污 染指数P水≤0.7,为安全、清洁;12 个样点、占总数 24.0%的灌溉水综合污染指数0.7<P水≤1.0,处于警戒限,为尚清洁。经分析,检测的灌溉水全部达到了国 家农田灌溉水质量标准。 2.3 渔业水质量评价
34个渔业水样品检测结果平均值为:镉0.000 2 mg·L-1,铬(六价)0.004 mg·L-1,汞0.000 3 mg·L-1, 砷0.000 7 mg·L-1,铅0.000 3 mg·L-1,pH 值7.7,氟化 物0.000 7 mg·L-1(表 5)。根据国家渔业水质标准 (GB 11607—1989),对34 个渔业水样检测结果的水 质情况进行分析,汞、镉、砷、铅、铬和氟化物含量全部 达标,27 个样点的pH 值、占总数79.4%的渔业水样 达标。
按照国家渔业水质标准(GB 11607—1989)计算 各样点的综合污染指数,结果表明,全市34 个渔业水 样平均综合污染指数为0.68,其中25 个样点、占总数 73.5%的渔业水综合污染指数P水≤0.7,为安全、清 洁;8 个样点、占总数23.5%的渔业水综合污染指数 0.7<P水≤1.0,处于警戒限,为尚清洁;1 个样点、占总 数3%的渔业水综合污染指数1.0<P水≤2.0,为轻污染。 3 结论
(1)昆山市耕地土壤中污染物的平均含量分别为 镉0.11 mg·kg-1、铬34.92 mg·kg-1、汞0.35 mg·kg-1、砷 15.61 mg·kg-1、铅14.86 mg·kg-1、六六六0.023 mg· kg-1、滴滴涕0.014 mg·kg-1。调查结果表明,该市 58.1%的耕层土壤为安全、清洁,36.6%的耕层土壤处 于警戒限,为尚清洁,3.8%的耕层土壤为轻污染, 1.5%的耕层土壤为中污染。
(2)近20 多年来,昆山市确有外源Hg、As 污染 物质进入,并有一定积累。从所测样品中超标部分的 地域分布来看,78.6%样品分布于工矿企业周边农区, 21.4%的样品位于一般农区。分析其原因,可能与工业 “三废”排放和上世纪农业生产上使用汞、砷制剂农药 有关。建议应严格控制工业“三废”排放,重点加强对 印染纺织、电子、化工、电镀等主要污染的废水和固体 污染物治理,确实保护农产品产地环境。
(3)昆山市农田灌溉水检测结果平均值分别为 pH 值7.5,镉0.000 2 mg·L-1,铬(六价)0.004 3 mg·L-1, 汞0.000 2 mg·L-1,砷0.000 2 mg·L-1,铅0.000 4 mg·L-1, 化学需氧量82 mg·L-1,氟化物0.007 mg·L-1。经分析, 全市76.0%的灌溉水为安全、清洁,24.0%的灌溉水处 于警戒限,为尚清洁。
(4)昆山市渔业水检测结果平均值分别为pH 值 7.7,镉0.000 2 mg·L-1,铬0.004 mg·L-1,汞0.000 3 mg·L-1,砷0.000 7 mg·L-1,铅0.000 3 mg·L-1,氟化物 0.007 mg·L-1。经分析,全市73.5%的渔业水为安全、清 洁,23.5%的渔业水处于警戒限,为尚清洁,3%的渔业 水为轻污染,主要是pH 值超标引起的。
[1] | Brus D J, De Gruuter J J, Romkens P Fam. Probabilistic quality stan-dards for heavy metals in soil derived form quality standards in crops [J].Geodema, 2005,128:301-311. |
[2] | 李晓秀,陆安祥,王纪华,等.北京地区基本农田土壤环境质量分析与评价[J]. 农业工程学报,2006,22 (2):60-63. |
[3] | 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,1999:147-211. |
[4] | 夏增禄.土壤元素背景值及其研究方法[M].北京:气象出版社,1987:116-117. |