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  农业资源与环境学报  2013, Vol. 30 Issue (6): 79-82

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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/

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收稿日期:2013-06-13
昆山市农产品产地环境质量监测与评价
姚振飞, 王少华, 张俊韬    
昆山市土壤肥料站, 江苏 昆山 215300
摘要:为研究昆山市农产品产地环境质量,采用采样分析方法,对昆山市农产品产地的代表性土壤、灌溉水、渔业水质量进行了定点取样分析检测,在此基础上依据国家相关环境质量标准进行了单因子污染指数法和综合污染指数法评价。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;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;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。
关键词农产品     产地     环境质量     评价     昆山市    
Environmental Quality Monitoring and Evaluation of Agricultural Areas in Kunshan City,China
YAO Zhen-fei, WANG Shao-hua, ZHANG Jun-tao    
Soil and Fertilizer Work Station of Kunshan City, Kunshan 215300, China
Abstract:In order to study the environmental quality of the agricultural areas in Kunshan City,the soil,irrigation water and fishery water quality in the agricultural areas of Kunshan City were analyzed by sampling method and then evaluated by single factor pollution index and composite pollution index according to the three national environmental quality standards including GB 15618-1995,GB 5084-2005 and GB 11607-1989. The results showed that:(1)The areas of unpolluted plough horizon soil was 58.1% of the total fields,but 36.6% was of warning level,3.8% was affected by light pollution,and 1.5% affected by medium pollution;(2)The areas of unpolluted irrigation water was 76.0% of the total,but 24.0% was of warning level;(3)The areas of unpolluted fishery water was 73.5%,but 23.5% was of warning level,and 3% affected by light pollution.
Key words: agricultural products     producing area     environmental quality     evaluation     Kunshan City    

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:

式中:P为土壤综合污染指数,Piave为各单项污染指 数的平均值;Pimax为各单项污染指数中最大值。 1.4.3 土壤污染分级标准

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

表 1 土壤污染分级标准
2 结果与分析 2.1 土壤环境质量评价 2.1.1 土壤污染物含量

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。

表 2 昆山市各农产品产地农田土壤污染物平均含量(mg·kg-1

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。

表 3 昆山市农产品产地土壤污染指数及评价结果

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。

表 4 农田灌溉水质量检测结果(mg·L-1

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≤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≤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。

表 5 渔业水质量检测结果(mg·L-1

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≤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≤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≤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。

参考文献
[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.