（环境科学专业论文）佛山市部分郊区农业土壤重金属污染研究.pdf

摘要 境容量和自净能力。同时应严格控制进入土壤的重金属的总量，保护农业环境。 关键词：佛山市，农业，土壤，重金属，污染，控制 a b s t r a c t a b s t r a c t h e a v y m e t a li sak i n do f p r o m i n e n tc o n t a m i n a t i o nt os o i le n v i r o n m e n ti ti sn o t e a s y t or e m o v ei ns h o r t - t e r m t op r e v e n ta n dc u r et h eh e a v yc o n t a m i n a t i o ni ns o i l si s ah e a t e da n dd i f f i c u l tp r o b l e mi nt h et h ew o r l d t h ec o n c e n t r a t i o n so fs i xo f e i g h th e a v ym e t a l sw e r eh i g h e rt h a nt h ec r i t e r i ai n d i f f e r e n t d e g r e e s t h er a t eo f h g a n dc dw a s h i 【g ht o8 1 8 a n d5 7 ，5 ；a s ，z na n dn i w 器1 2 1 ，1 2 1 ，9 1 r e s p e c t i v e l y ；a n dc u w a s6 1 i tw a sc o n s i d e r e dm a i n l y 勰 c o m b i n e dp o l l u t e ds o i lw i t hh ga n dc di nt h e a r e a a m o n gt h et h r e es u r v e ya r e a si n t h ec i t y , s o i li nc h a n c h e n go rn a n h a ia r e aw a sc h a r a c t e r i z e d b ym o r es e r i o u sh ga n d c d p o l l u t i o n ，a n ds o i li ns h u n d ea r e aw a sc h a r a c t e r i z e db ym o r es e r i o u sp o l l u t i o ni n h b , c d ，n ia n d c u t h eh i g h e ra v e r a g ec o n t e n t so fh ga n dz nw e r ef o u n di np a d d y s o i l ，t h eh i g h e ro n e so f c r , c ua n dn iw e l ef o u n di na c c u m u l a t i o ns o i l t h ea n a l y s i so nt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fp o l l u t i o ni n d i c a t e dt h a tt h e r ew e r e c o m p l i c a t e dr e l a t i v i t i e sb e t w e e nt o t a lc o n t e n t , a v a i l a b l ec o n t e n to f h e a v ym e t a la n d c h a r a c t e r i s t i c so f s o i l h e a v ym e t a l si ns o i lw e r ea l s oc o r r e l a t e dt oe a c h o t h e r i ti sa l le f f e c t i v ew a yo f i n c r e a s i n go r g a n i cm a t t e ra n dr i s i n gp nv a l u eo nt h e c o n t a m i n a t e ds o i li nf o s h a n c i t ya n d s e v e r a lm e t h o d sw e r e s u g g e s t e di nt h i sp a p e r k e y w o r d s ：f o s h a n c i t y , a g r i c u l t u r e , s o i l , h e a v ym e t a l ，p o l l u t i o n ，c o n t r o l 1 1 1 第l 章绪论 第1 章绪论 土壤是生态环境的重要组成部分，是人类赖以生存的主要资源之一。目前，我 国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度污染，农业土壤的有害污染物通过作物入 进食物链已构成对人类健康的潜在威胁。重金属元素是土壤环境中一类较突出的污 染物，由于重金属元素不能为土壤微生物所分解，土壤一旦遭受重金属污染，就难 以在短时间内消除，因此，土壤重金属污染与治理一直是国内外土壤环境保护研究 的重要内容。 1 1 重金属与土壤重金属污染概述 什么是重金属，目前尚没有严格的统一定义。在化学中一般把密度为4 5 9 c i n 3 以上的金属称为重金属【”。而在环境污染方面所说的重金属是指汞( h g ) 、镉( c d ) 、 铅( p b ) 、铬( c r ) 、砷( a s ) 等生物毒性显著的元素，以及锌( z n ) 、铜( c u ) 、镍( n i ) 等具 有一定毒性的一般元素。前五种在植物生长发育过程中并不需要且对人体健康有明 显危害，后三种是植物必需的但含量过高时也会发生污染危害【2 3 1 。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属施加到土壤中，致使土壤中的重金 属含量明显高于原有含量，并造成生态恶化的现象。土壤重金属和其他有毒元素污 染的来源十分广泛，有天然污染源和人为污染源之分。人们所关注的主要是后者。 根据人为污染物的来源不同，大致可分为工业污染源、农业污染源、交通污染源、 生活污染源等：工业污染源：采矿和冶炼是向土壤环境释放重金属的最主要污染 源。一些应用重衾属的工业部门如化工、皮革、火力发电、电镀等产生的固废和生 l 第l 章绪论 活垃圾有相当一部分运到城郊农地上堆放，其渗滤液中含有大量重金属，从而污染 土壤。农业污染源：通过施用含重金属的化肥、农药或使用农用薄膜可引起土壤 重金属污染。有资料表明由于菜地等农田施用化肥农药频繁、用量较大，引起土壤 中的某些重金属如c d 、h g 等含量超标。在农阳耕作中，利用超标污水进行作物灌 溉也会引起土壤中重金属富集。1 9 8 2 年据农牧渔业部统计，我国利用污水灌溉农田 的面积为1 3 9 8 6 万h m 2 ，其中有3 0 的土壤受到了不同程度的重金属污染。中科院前 不久的一项调查结果显示，近年来，广州近郊因为污水灌溉而污染农田2 7 0 0 公顷 含污水的底泥造成1 3 3 3 公顷的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的4 0 。 交通污染源：交通运输所使用的各种工具，如汽车、飞机等使用含铅的汽油，汽油 燃烧后可把含铅的化合物排入大气，大气沉降导致机场和交通道路两侧的农业土壤 严重污染。据调查，在公路两侧1 0 c , m 范围内，土壤中铅的含量可高达l o o o m g k g 。 生活污染源。目前，我国每年都有相当一部分生活垃圾未经处理。运到城郊农地 上堆存，其渗漏液中含有大量的重金属，从而污染土壤；生活污水中的有机物具有 从水中吸收重金属阳离子的能力。当这些污水灌溉农田时，也很容易造成污染嗍。 重金属污染具有如下特点：隐蔽性：土壤中重金属污染由于无色无味，往往 不象大气、水环境及噪声污染那样易为人们直观察觉其危害，一般要通过植物进入 食物链累积到一定程度时才能反映出来。表聚性：土壤中重金属污染物大部分残 留于土壤耕作层，一般很少迁移至4 0 c m 以下 5 1 0 这是由于土壤中存在的有机胶体、 无机胶体和有机一无机复合胶体对重金属的吸附、代换、络合等作用的结果。复杂 性：重金属经过各种污染途径进入土壤后，通过一系列物理、化学变化，以各种形 态存在于土壤中。土壤中重金属元素的存在形态可划分为可交换态、碳酸盐结合态、 铁锰氧化物态、有机态与难溶态。一般来说，土壤中重金属的污染元素可溶念含量 2 - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ - _ _ - _ - _ - _ 一 一 第1 章绪论 较低，而难溶态含量较高，但随着污染程度的增加，可溶态含量也可能随之增加n 在不同的土壤环境条件下，包括不同的土壤类型、土地不同的利用方式( 水网、早地、 果园、牧场等) ，以及土壤的酸碱性、氧化还原电位、土壤无机和有机胶体的含量等 因素的差异，都可引起土壤重金属元素贮存形态的变化。各种形态的相对含量直接 影响重金属对土壤微生物、生物活性与作物的危害程度。不可逆性：由于重金属 在土壤中积累到一定程度时，便引起土壤结构与功能的变化，且由于重金属很难降 解，因此，土壤一旦污染很难恢复，其危害是深远的和长期的。 1 2 国内外研究现状 当今世界。环境问题已成为人类面临的重大挑战之一。土壤重金属污染的事例 最早可追朔到十九世纪发生在日本的足尾铜山公害事件。进入二十世纪五十至六十 年代，发生在日本的“骨痛痛”公害事件是土壤受到重金属c d 污染的典型事件。 公害事件为人类敲晌了警钟，痛苦的经历使人类认识到土壤重金属污染问题己发展 到非常严重的程度，同时，这也有力地推动了人们对土壤重金属污染问题的认识和 研究。土壤重金属污染研究经历了从最初的重金属来源调查、含量分析、形态转化、 对农作物生长发育的障碍等等，扩展到重金属在土壤植物系统中的迁移转化、食物 链中积累和对人体小剂量累积慢性毒害方面研究到重金属污染土壤生物修复技术、 培植超积累植物的研究过程。 1 2 1 土壤重金属元素背景值的研究 4 0 多年来，国内外对土壤元素背景值都做了大量的研究工作。1 9 6 1 年美国地 第1 章绪论 质调查局在美国大陆本土上开展背景值的调查工作，1 9 8 4 年发表了美国大陆土壤 及其地表物质中的元素浓度专项报告，1 9 8 8 年完成全国土壤背景值的研究工作 共分析了近5 0 个元素，绘制了4 7 种元素背景值含量分级图。同本于1 9 7 8 1 9 8 4 年在全国范围内开展了表土和底土元素背景值的调查，共测定了a s 、c d 、c r 、c u 、 m n 、n i 、p b 和z n 等8 种元素，并提出元素背景值的表示方法。英国的英格兰、威 尔士土壤调查总部于1 9 7 9 1 9 8 3 年，在英格兰、威尔士测定了p 、k 、c a 、f 、a i 、 t i 、z n 、c u 、n i 、c d 、c r 、p b 、c o 、1 _ i o 、m n 、b a 、c s 等1 9 种元素的含量【6 】。 我国土壤元素背景值研究始于二十世纪七十年代中则7 】。1 9 8 2 和1 9 8 6 年，国 家两次将土壤背景值调查研究列入重点科技攻关项目，先后对除台湾省以外的省( 区) 所有土壤类型的元素背景值进行了调查，分析元素6 0 余个，出版了环境背景值 数据手册i s 、中国土壤元素背景值【9 1 等专著。张硫庄等于1 9 9 2 年改变过去背 景值研究仅限于土壤单要素的做法，从生态学角度对五台山草地自然保护区的背景 值进行了综合调查研究；张乃吲1 川则于1 9 9 1 年首次以大的地貌为统计单元，对土 壤元素背景值进行分区探索。我国土壤元素背景值研究成果，为土壤环境质量标准 的制定及土壤环境污染控制提供了科学依据。 1 2 2 环境容量与重金属负载容量的研究 所谓的土壤环境容量，是指“一定环境单元，一定时限内遵循环境质量标准， 既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能容纳污染物的 最大负荷量”。土壤环境容量研究是制定土壤环境质量标准的基础，发达国家在二 十世纪六十年代术就开展这方面的研究，其中r 本、英国、荷兰、瑞典和美国起步 较早。这些国家在土壤环境容量研究的基础上制定出土壤重金属相应的控制标准。 4 第1 章绪论 我国这方面的研究工作始于二十世纪七十年代后期，“六五”和“七五”期间 曾两度以科技攻关形式，先后对草甸褐土、草甸土、红壤、黄棕壤、砖红壤等几种 主要土壤类型的重金属环境容量进行了实验研究。郑春荣等于1 9 9 5 年在土壤环 境容量研究的基础上提出了重金属土壤负载容量的概念、研究内容和方法。张乃明 【住1 于1 9 9 4 年运用地球化学与生态效应相结合的方法研究制定了山西农田土壤重金 属的控制标准；国家环保局南京环科所在土壤背景值和土壤环境容量研究工作的基 础上，于1 9 9 5 年起草制定了我国的土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 - 1 9 9 5 ) ，为土壤重金 属污染提供了判断尺度。目前，土壤环境容量研究方面虽然已取得不少成果，但也 存在着一些不足：如对影响土壤重金属负载含量的因子考虑不系统缺乏长期定点 实验结果；容量值均是根据单个重金属元素污染的试验结果确定的，没有考虑两种 或两种以上重金属元素同时存在的复合污染问题n 3 ，等等。 1 2 3 土壤重金属在土壤一植物系统中迁移转化和生态效应研究 在农田生态系统中，从养分循环的角度说，土壤与作物是供体与受体的关系 但它们同时又是一个相互影响、相互作用的有机整体，是联结有机界和无机界的桥 梁，土壤植物系统重金属的迁移转化和生态效应，直接关系到食物链中重金属的 数量。因此，重金属在土壤一植物系统重金属的迁移转化和生态效应已成为当今土 壤环境科学研究领域的重要课题。 重金属在土壤中的迁移转化可分为物理、化学和生物迁移三种形式，影响重金 属迁移转化的因素包括土壤理化性质、土壤中重金属含量形态及植物特性等，对此， 国内外均有相关研究的报道。张学询m 1 在1 9 8 2 年对张士灌区c d 、p b 等重金属的迁 移分布规律进行了探索；同年，许嘉琳“”研究了污灌区土壤重金属污染与自然地理 第l 章绪论 条件的关系。杨学春等“”认为，重金属在成都盆地紫色土中的迁移受重金属种类、 土壤性质、污染来源和环境条件的影响。邵孝侯等“研究认为，重金属e h + 壤向植 物体的转移与土壤中的重金属活性有关。当作物从土壤中吸收汞时，会随着土壤含 汞量的增加而积累更多的汞，不同植物种类，同种植物的不同器官和不同生长阶段 以及同一植物在不同汞含量的土壤上，植物对汞的吸收、积累和分布都具有一定 的变化规律“”。 在自然界，大多数情况下，农田土壤重金属污染是由多个元素共存和作用造成 的，元素之闻的交互作用使复合污染的生态效应有剐于单个元素污染，对重金属在 土壤一植物系统的迁移也会产生不同的影响。美国w a l l a n c e 等用多种重金属的培 养液培育豆类、大麦、蔬菜的幼苗，根据研究结果，将元素的相互作用分为协同、 竞争、加和、屏蔽和独立等作用。周启星等o ”报道，镉一锌复合污染对水稻生长发 育和对植株体内镉、锌累积量与分配的影响，在生态学上不是单一的加和或拮抗效 应。吴燕玉3 认为，镉、铅、铜、锌与砷混合投加会产生协同作用，并对土壤生 态系统产生毒害作用；同时他们认为锅与锌的f 脑界值减小，会使其潜在危害增大。 中科院南京土壤所郑春荣等研究了复合污染对水稻的影响，并引入“离子冲量”以 表征元素的综合效应，近年来，宗良纲等人1 再次完善了重金属复合污染的表征 方式，提出了污染综合指数的表征方法。 对重金属迁移转化过程进行定量化描述的研究方面也有所进展。 b a r b e r - c u s h m a n 模型就是这方面的典型。但模型所需参数较多，测定工作量大，计 算复杂“。李书鼎用c d “”“示踪实验的方法研究了土壤c d 向水稻转移的路径和模 型。吴启堂1 根据土壤溶液元素浓度与水土比的关系曲线，与植物根系吸收机理联 系起来。提出土壤植物系统中元素解吸、迁移、吸收的联合数学模型。由于定量 6 第1 章绪论 化研究不足且只限于模拟条件，对重金属迁移转化进行定量描述，与实际应用结合 方面还存在差距。”。 1 2 4 土壤重金属污染与人体健康的研究 二十世纪六十年代以来。日本查明“骨痛痛”、“水俣病”的成因，引起了世界 各国的注意，使环境与人体健康的关系逐渐被人们所认识。许多国家开始研究重金 属污染对人体健康的影响。研究表明，这种危害是多方面、多层次的，其毒理作用 表现为：造成生殖障碍，影响胎儿正常发育，威胁儿童和成人身体健康，降低人体 身体素质等等。3 “3 。 土壤重金属污染对人体健康最直接的影响之一就是对食物的污染，进而造成食 品安全问题。在工业高度发达的日本，许多城市郊区的蔬菜地为工业“三废”所污 染，耕作层内镉、铜等重金属大量富集、积累，致使蔬菜产品内镉、铜等重金属含 量严重超标，消费者重金属慢性中毒现象时有发生；澳洲耕地调查发现，大约有l o 的蔬菜超过澳洲食品标准：瑞士农田污灌造成土壤镉、铜、锌的累积，甜菜、莴 苣、马铃薯和和花生受到重金属污染1 。 我国开展环境与人类健康的研究工作较晚。二十世纪七十年代中期对克山病进 行了环境地球化学研究。二十世纪八十年代，陈家其研究了长江三角洲地区土壤环 境与肝癌死亡率的关系，发现该区土壤中c u 、z n 含量较高，粮食中c u 、z n 含量也 较高。对河南、山西等地的食道癌发病区研究表明，病区土壤中c u 、z n 、v 和z r 等元素台量高。九十年代，汤洁、王敬华等人对砷中毒与土壤环境的关系进行了研 究，揭示了内蒙古、山西砷中毒是由于自然和人为作用将土壤环境中的a s 释放出 来，加剧了砷中毒的程度。 7 第1 章绪论 1 2 5 土壤重金属污染治理技术的研究 土壤重金属治理的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使 其由活化态转交为稳定态；二是从土壤中去除重金属，以使其残留浓度接近或达到 背景值。根据这两种治理途径，目前己提出了物理、化学和生物学等改良利用方 法1 。 常采用的物理及物理化学方法有热解吸法、电化学法和提取法等。对于挥发性 强的重金属，例如汞，采用加热的方法可以将其从土壤中解吸出来并回收利用。对 于渗透性不高，传导性较差的粘性土壤中的c u 、c r 、a s ，根据电流能破坏金属一土 壤键的原理，可应用电化学的方法予以去除。提取法分为冲洗法、洗土法和浸滤法 等。其原理是利用试剂和土壤中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或金属一 试剂络合物，最后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。”。目前，利用易降 解、无毒性的生物表面活性剂去除重金属阳离子已成为一种趋向。生物表面活性剂 种类较多，它们对不同重金属具有各自的专一性，而且在土壤中能自发循环利用， 因丽具有良好的应用前景确棚。 生物学方法主要是利用特殊植物和微生物来去除土壤中的重金属或降低重金 属的毒性。对于重金属污染的土壤，可采取种植非食用的植物或抗污染且能对重金 属吸收富集的植物方法去除土壤中的重金属；利用微生物对某些重金属的吸收、沉 积、氧化、和还原等作用，可减少植物对重金属的摄取。从而降低土壤重金属的毒 性与危害。目前，国外已对超积累植物对各种重金属的生物吸收和储藏机理，以及 各种根际条件对吸收重金属过程的影响有了较系统的研究，并运用分子生物学技 术，积极开展将重金属积累的基因转移到生物量大的植物中去的研究。运用分子生 8 第1 章绪论 物学技术培育对重金属具有降毒能力的微生物，以消除重金属对土壤的污染，也是 环境科学研究最活跃的领域。国内对超积累植物吸收重金属的研究尚处于起步阶 段，但在超积累植物种源调查、筛选方面已取得较大进展，如对中国东南部地区一 些古老铜矿和铅锌矿区植被调查，己筛选出几种生物量大、生长速度快的铜或锌超 积累植物m 3c s l o 1 3 本文研究的目的和意义 随着人民生活水平的不断提高，人们对食物安全的关注程度也不断提高，发展 无公害食品、绿色食品，已成为提高人民生活质量的重要选择。城市郊区是一类比 较特殊的自然地域，具有很强的开放性，对为市民提供清洁农副产品，满足市民的 “菜篮子”需要有着举足轻重的作用。在珠江三角洲，如广州市、佛山市、珠海市、 深圳市和中山等郊区农业土壤是重要的蔬菜、粮食生产和出口基地，其土壤环境质 量不仅与当地人民健康有密切联系，而且与港澳居民的健康息息相关。 然而，随着城市的迅速发展，市区的工业污染物质和生活废弃物大量输入市郊 且由于农药、化肥、洗衣粉的大量使用，并使用污水灌溉，已使郊区土壤环境质量 受到严重影响，致使粮食、蔬菜、水果、茶叶等农产品重会属含量超标，影响了市 民的身心健康，也削弱了农产品的市场竞争力。资料表明，在珠江三角洲地区，广 州市、佛山市等主要城市郊区的农业土壤都己受到一定程度的重金属污染“”。州1 。 土壤重金属污染已对珠三角地区的食品安全造成了很大的威胁，鉴于此，丌展佛山 市农业土壤重金属元素等调查，较全面地了解该地区农业土壤重金属元素的全量和 有效态含量的分布状况，以及这些土壤上栽培的作物重会属含量水平，并据此提出 9 第1 章绪论 相应的土壤污染控制和治理技术措施，将有利于保护该区农业土壤资源，保证农业 产品质量以及保护居民的身体健康。 本文旨在通过对佛山市近郊农业土壤理化性质( 酸碱性、有机质、机械组成、 阳离子交换量等) 以及土壤重金属元素( z n 、c r 、n i 、p b 、c d 、c u 、a s ) 测定 结果的研究，分析佛山市郊区土壤重金属含量及污染现状，探讨土壤重金属含量及 污染的影响因素，并提出相应的治理技术措施，这对促进佛山市农业持续发展，保 障佛山市的食物安全具有重要的现实意义。 1 4 研究方法和技术路线 本文通过现场采集土壤样品，分析佛山市近郊农业土壤理化性质( 酸碱性、有 机质、机械组成、阳离子交换量等) 以及z n 、c r 、n i 、p b 、c d 、h g 、c u 、a s 八种 土壤重金属元素全量和有效态的含量水平，并对测定结果进行统计、分析、研究， 评价重金属的污染现状和区域分异情况，探讨土壤重金属含量的影响因素以及它们 之间的相关关系。并据此提出相应的治理技术措施。 i o 第2 章自然环境和社会经济概况 第2 章自然环境和社会经济概况 2 1 自然环境概况 2 1 1 地理位置 佛山市位于广东省中部偏南，珠江三角洲的西北部，处于北纬2 2 。3 8 ，- - 2 3 。3 4 、东经1 1 2 。2 2 - - 1 1 3 。2 3 之间。东连广州，南临江门、中山，西接肇庆， 北通清远。全市东西跨距1 0 3 公里，南北相距l l o 公里，大致呈“人”字型展布， 总面积3 8 4 8 4 9 平方公里，由禅城、南海、顺德、高明、三水五区组成( 图2 1 ) 。 2 1 2 气候特点 图2 - 1 佛山市区位示意图 第2 章自然环境和社会经济概况 佛山市属亚热带季风气候区，又受海洋气候调节，气候比较温和，多年平均温 度在2 0 2 54 c 之问。冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋季短、夏季长。日照 较多，热量充足，雨量丰沛，多年平均降雨量在1 6 0 0 m m 左右。 受地理位置影响，其气候特点表现为：春秋低温多阴雨、气温变化大，前汛期 ( 4 - - 6 月) 多雨、雨量集中，夏秋常有台风、秋季有寒露风，冬季霜冻较轻( 年平 均霜日2 8 天) ，多年最低温度为1 9 。c ( 1 9 6 9 年1 月1 7 日) 。 2 1 3 地质、地貌与土壤 在大地构造单元上，佛山市属于华南褶皱带的一部分，区内主要地质构造大体 可分为五组：呈北北东向的三水禾生坑复式向斜，呈北东东向的高明复式向斜，近 东西向的三水断裂、郎石断裂、顺德容奇附近的东西向断裂，呈北东向的罗克断裂、 盐步断裂、鹤城一金鸡断裂，呈北西向的三洲西樵山断裂、炭步一大沥断裂。 受构造控制，本区地貌特征表现为块状山地呈棋盘状分布、河网纵横交错。本 区地形大致为西北高、东南低，全区最高点为高明皂幕山，主峰海拔8 0 5 米，最低 点为三水大达涡地势低洼，高程一1 ，7 米。全市约三分之二的地区为西、北江三角 洲平原及其支流的河谷冲积平原，几乎遍布顺德全境和南海区南大部及高明区东北 部，自西北向东南由老三角洲过渡到新三角洲，除零星残丘外，均为地势平坦、河 涌纵横的冲积平原，海拔多在o 72 5 米之间。本区低山丘陵地区多发育红壤、赤 红壤，少量为黄壤，平原地区则主要为水稻土、堆叠土。区域内平原面积2 7 0 3 8 7 平方公里，低山丘陵7 6 2 7 3 平方公旱，河流面积3 4 7 0 4 平方公旱，分别占全市总 面积的7 0 9 、2 0 0 、9 1 。 第2 章自然环境和扎会经济概况 2 2 社会经济发展概况 2 2 1 行政区划与社会沿革 佛山是一座千年古镇，“肇迹于晋”，“得名于唐”。远在秦汉年间，佛山( 现在 的城区) 就形成了有相当规模的农牧民村落，史称季华乡，为南海管辖。唐贞观二 年( 公元6 2 8 年) ，因在城内塔坡岗挖掘出三尊佛像而得名“佛山”。 佛山于1 9 4 9 年1 0 月1 5 日解放，1 9 5 1 年6 月正式成立佛山市，1 9 8 2 年被列为 全国明星中等城市，1 9 8 3 年起实行市领导县体制，1 9 8 5 年列入沿海经济开放区 辖南海、顺德、三水、高明四县，1 9 9 2 年后。各县相继撤县建市，由佛山市代管， 2 0 0 2 年1 2 月，国务院批准了佛山市区划调整方案，由禅城、南海、顺德、三水、 高明等五个区组成。 2 2 2 经济状况 佛山社会经济的快速发展，有其深厚的历史文化渊源。早在唐宋时期( 公元6 1 8 一1 2 7 9 年) ，佛山的手工业、商业和文化已十分繁荣，石湾陶瓷、佛山云香纱等产 品蜚声海内外。明末清初是佛山历史的全盛时期，人口约7 0 万，工商3 0 0 多个行 业，设1 8 省会馆和2 3 家洋行，商贾云集，是我国南方经济、文化和对外贸易发展 的名镇，与湖北夏口( 汉口) 、江西景德、河南朱仙齐名，合称中国“四大名镇”， 又与京师( 北京) 、汉口、苏州合称“天下四聚”。 改革丌放以来，佛山市的社会经济得到了长足的发展，经济总量迅猛增长，综 合实力不断增强，早在八十年代未佛山市就成为全国率先进入小康水平的城市以及 1 3 第2 章自然环境和社会经济概况 全国综合实力5 0 强之一。据统计，2 0 0 1 年佛山市完成国内生产总值1 0 7 8 5 2 亿元 经济总量排名全省第三，比上年增长1 1 1 ，人均国内生产总值3 2 2 7 6 元，增长 1 0 o 。在g d p 构成中，第一、二、三产业完成6 8 5 4 亿元、5 7 3 9 2 亿元、4 3 6 0 6 亿元，增长率分别为4 8 、1 2 1 、1 0 8 ，三次产业的比重为6 4 ：5 3 2 4 0 4 。 工业生产保持了快速的增长，并继续在g d p 构成中居于主导地位。佛山市的工 业发展具有显著的特点，在工业总产值构成中，以制造业占主导优势，是我国重要 的制造业基地之一。目前，佛山市已形成了电器机械及器材制造业、非金属矿物制 品业、电子及通信设备制造业、金属制品业、塑料制品业、电力、陶瓷、铝材、化 工、造纸、纺织印染等众多产业群。 居民收入稳步提高，市场销售平稳增长；继续加大区域调整力度，城乡一体化 进一步加快；农业的基础地位不断得到加强和巩固，大力推进农业产业化步伐，确 保农业经济稳步发展。 2 3 生态环境现状 佛山市经济、社会快速发展的同时，也对生态环境带来了负面影响，特别是工 业的快速发展消耗了大量的资源，排放了大量的废气、废水和固体废物。据统计 2 0 0 1 年，全市工业废气排放总量达到1 0 7 4 7 亿标立方米，其中燃烧废气、工艺废 气分别占6 0 、4 0 ，主要来源于非金属矿物加工业和电力业；烟尘、工业粉尘排 放量分别达1 4 0 9 6 5 吨、5 2 3 9 1 吨，主要来源仍为非金属矿物加工业和电力业。废 水排放量达到1 1 亿吨，其中，4 5 的工业废水来源于纺织业，其次为非金属矿物 1 4 第2 章自然环境和社会经济概况 加工业、电力、造纸等行业；生活污水排放量达到1 6 亿吨，达标排放率仅为3 3 。工业固废产生量为1 4 7 万吨。主要为炉渣、粉煤灰以及其它废物，工业固废综 合利用率尚有待提高；全市垃圾清运量为5 5 万吨，垃圾无害化处理量为3 0 7 万吨 无害化处理率仅为5 5 6 2 。农业污染污染方面，全市耕地化肥和农药使用率达到 9 0 和9 7 3 ，化肥施用总量为6 3 万吨，农药施用总量为0 4 万吨，且仅南海区 使用生物农药，仅占农药施用总量的8 ；使用农用地膜的耕地面积为1 4 7 3 公顷 占总耕地面积的1 7 5 ，残膜回收率为5 5 。化肥、农药的大量施用，污染了农 业土壤，导致土壤环境质量的不断下降，同时还是地表水体和区域地下水的重要污 染源。此外，禽畜养殖业的迅猛发展使得养殖场粪污排放量激增，粪便、污水、恶 臭物质和有害气体对周围环境的影响日益显著，对水环境、大气环境，尤其是地表 水体造成了较大的污染，并直接导致内河涌发臭以及部分地区卫生状况的恶化。 第3 章样品的采集、处理和分析 第3 章样品的采集、处理和分析 3 1 研究区域 佛山市位于珠江三角洲经济区的中心地带，气候属南亚热带季风气候，具有光 照充足，热量丰富，雨量充沛冬于夏湿，有季节性干旱的特征。地带性土壤为赤 红壤，在人为开垦和耕作利用活动的影响下，形成了各种早地土壤和水稻土。 佛山市辖禅城、南海、顺德、高明、三水5 个区，辖区总面积为3 8 4 8 4 9 k m 2 其中农业耕地面积8 4 2 0 5 1 h m 2 ，占全市国土面积2 1 9 。本文研究的区域是指禅城、 南海、顺德区3 个区，分析样品分别采自这几个区郊区的农业土壤，土壤类型属水 稻土、堆叠土，但目前以种植蔬菜为主，部分堆叠土种植象草。由于种菜时间不长， 熟化程度不高，仍保持原有水稻士或堆叠土的土壤性质。采样点土壤有的为农田保 护区土壤，有的受污水灌溉，有的位于垃圾堆旁。有的受公路汽车尾气影响，有的 受工厂影响。因此，样品具有典型性和代表性。 3 2 样品的采集与处理 2 0 0 0 年底，用混合采样法共采集3 3 个表层和亚表层土样，其中禅城区1 1 个土 样，南海区1 9 个，顺德区3 个；3 3 个土壤样品中，水稻土2 5 个，占7 5 8 ，堆叠 土8 个，占2 4 2 。各样点情况见表3 - 1 。土壤样品采集后自然风干，磨碎，分别 过2 0 目、6 0 目、1 0 0 目尼龙筛，密封储存，以备分析使用。 6 _ _ _ _ - _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ 。一3一一 第章样品的采集、处理和分析 表3 - 1佛山市效阮农业十- 壤各采样点基本情况表 所在区编号 采样地点 寸= 壤类型作物污染源类型 南l 和顺镇岑岗村淹育性水稻_ 十 菜心西围农田保护区 南2和顺镇小岗村 水稻土菜心 南3里水大涌 同上生菜西丽农田保护区 南4里水冲口 同卜白菜 南5官窑人岗村 1 司卜菜心 南6盐步镇河西乡岳利沙村 同j ：油麦菜汾江支流灌溉 南7 同上 同上菜心同l 南8 间上同上生菜五金j 南9大沥镇奇搓管理区上村 l 司上菜心工厂、生活污水灌溉 南海区 南1 0大沥镇奇槎管理区东一村 同j ：生菜汾江支流灌溉 南1 l同l 同i ：i 司i ：同j ： 南1 2盐步镇平地管理区泗沥村 同i ：i 司l ：铝型材j _ 南1 3同j ： 同 ：l 刊j ：同j ： 南1 4同i 二 i 司 ：芥菜| ；司卜 南1 5大沥镇雅遥管理区圣堂村 同j j菜心汾江支流灌溉 南1 6同上 同上生菜同上 南1 7太沥镇谢边工业区 同卜同上交通污染、距路2 0 米 南1 8同上 同上l 司上 交通污染、距路5 0 米 南1 9同上堆叠土同上交通污染、距路1 5 0 米 顺1勒流镇江村 堆叠土生菜 顺德区 同上同上二象革顺2 颐3同上 水稻土小白菜 样l张槎镇潴育性水稻土 禅2张槎镇村头潍育性水稻土 菜心陶瓷j | 禅3同上同上同i ： 禅4张搓镇古灶同上阃上 禅5南庄镇溶洲堆叠土生菜鱼塘 禅城区 禅6同卜同上菜心 禅7同上同l生菜陶瓷，一 禅8南庄镇东村 i i = d j ：象草 陶瓷j 神9同上同i ：菜心陶瓷厂 禅l o澜石镇都阳村满育性水稻土菜心 禅1 1同上菜园土油麦菜 3 3 样品的处理和分析。”7 3 3 1 土壤理化性质的分析方法 1 7 第3 章样品的采集、处理和分析 土壤酸碱度：称取过2 0 目筛的土样l o g ，加入2 5 m l 无c o s 的水，然后用p h 计 测量、读数。 土壤有机质：称取过1 0 0 目筛的土样0 卜0 5 9 ，加入5 m l o 8 m o l 1 的k b 0 。 溶液、5 m l 的浓h 2 s 吼，油浴，用0 2 m o l 1 的f e s o , 滴定。 土壤阳离子交换量：准确称取过2 0 目筛的土样1 9 ，分别用l m o l 1 的b a c l ：2 5 m l 、 蒸馏水2 5 m l 、0 0 5 m o l 1 的h 2 s o 2 5 m l ，离心3 分钟，然后用0 0 5 m o l 1 的n a o h 滴 定。 土壤机械组成：称取过2 0 目筛的土样5 0 9 ，加入适当的分散剂煮沸( 碱性土壤 加0 5 m o l 1 多聚偏磷酸钠6 0 m l ，酸性土壤加0 2 5 m o l 1 草酸钠5 0 m l ，中性土壤加 0 5 m o l l n a o h 5o i i l l ) ，待冷却后用比重汁测定比重。 3 3 2 土壤重金属含量的分析方法 3 3 2 1 土壤重金属全量的分析测定 土壤c u 、p b 、z n 、c r 、n i 、c d 全量的分析方法( 原子吸收分光光度法) ： 准确称取1 0 0 0 9 土壤样品( 6 0 目) 于2 5 m l 的聚四氟乙烯坩埚中，加入l o m l 浓 h c l ，在电热板上加热( 4 5 0 0 c ) 消解2 小时，然后加入1 5 m l 浓h n o 。继续加热，至溶 解物剩余约5 m l ，加入4 8 的h f 5 m l ，最后加入6 0 的h c i o 。5 m l ，蒸至近干，再加1 ：5 的h n o 。l m l ，加热溶解残渣。冷却，借助一聚丙烯棒将消解液全部转入5 0 m 容量瓶 中，用去离子水洗涤坩锅内壁至少三次，每次洗涤液均并入容量瓶中，用1 h n 0 3 溶液定容，摇匀。同时绘制标准曲线，将消化液直接喷入空气一乙炔火焰，从标准 曲线查得重金属含量，计算土壤中的含量。 第3 章样品的采集、处理和分析 土壤h g 全量的分析测定方法： 准确称取1 0 0 0 9 的土壤样品( 6 0 目) 于坩锅中，用浓硫酸、浓硝酸和重铬酸钾 进行消化，用原子荧光法进行测定。 土壤a s 全量的分析测定方法： 准确称取l - 0 0 0 9 的土壤样品( 6 0 目) 于坩锅中，加入浓硫酸、高氯酸和浓盐酸 进行消化，用原子荧光法进行测定。 3 3 2 2 土壤重金属有效态含量的分析测定 c u 、p b 、z n 、c r 、n i 、c d 、h g 、a s 有效态( 原子吸收分光光度法) ： 称取土样( 2 0 目) 5 0 0 0 9 置于1 2 5 m l 的三角瓶或聚乙烯塑料瓶中，加入 0 1 m o l 1 h c l 溶液2 5 m l ，用聚乙烯塑料盖盖上，振荡6 0 r a i n ，振荡器速度每分钟至 少1 8 0 次，过滤，将制备好的土壤浸出液用原子吸收分光光度计测出其吸收值，在 标准工作曲线上查出溶液中的重金属的浓度。 1 9 第4 章佛山市郊区农业士壤的理化性质 第4 章佛山市郊区农业土壤的理化性质 4 1 土壤的机械组成 土壤是由固相、液相和气相物质构成的。土壤的固相部分常被称为土粒，由矿 物质和有机物质组成。土壤矿物质部分一般约占土壤固相部分重量的9 5 或更高 包含不同形状、大小和矿物学组成和化学组成的颗粒。这些颗粒是“土体”的骨架。 根据单个土粒当量直径( 假定土粒为圆球形的) 的大小，可将土粒分为若干组，称为 粒级。土壤中各粒级土粒含量的相对比例或重量百分数，称为土壤机械组成，亦称 土壤质地。对于其分类标准，各国很不统一，本文采用美国的土壤质地分类标 准，将土壤分为四个质地组：砂土、壤土、粘壤土、粘土( 见表4 - 1 ) 。 表4 1 美国土壤质地分类标准 土壤 土壤名称 各粒径所占比例( ) 类型 砂粒f 2 0 0 5 r a m )粉粒( 0 0 5 - 0 0 0 2 m m )粘粒( o 0 0 2 m m ) 砂砂土 5 5 1 0 00 1 5t 1 0 土壤质砂土 7 0 - 8 5o - 3 0 0 1 5 类粉砂土 o 2 08 0 1 0 00 1 2 壤砂质壤土 4 - 3 8 5o 5 0o - 2 0 土 壤土 2 3 5 22 8 5 0 7 2 7 类 粉质壤土 n 5 05 0 - 8 8 0 - 2 7 粘砂质粘壤土 4 5 8 0 0 - 2 82 0 3 5 壤 粘壤土 2 0 _ 4 51 5 5 32 7 - 4 0 士类 粉质粘壤土 o 2 04 0 7 3 2 7 - 4 0 粘砂质粘土 4 5 - 6 50 2 03 5 5 5 土 粉砂质粘土 o 2 04 0 6 04 06 0 类 粘土 o - 5 50 4 0 4 0 1 0 0 根据对3 3 个土壤样品的分析，佛山市郊区农业土壤质地较适中，以粘壤土、 壤土为主( 见图4 - 1 ) 。粘壤土样品数为1 7 个，占总样品数的5 1 2 ：壤土样品数为 第4 章佛山市郊区农业土壤的理化性质 1 5 个，占4 5 5 ；粘土样品数为1 个，占3 3 。不同的土壤类型，由于成土母质等 影响，其颗粒组成有一定的差异：水稻土以壤土为主，壤土占总样品数的5 6 o ； 堆叠土质地较粘重些，以粘壤土为主，占总样品数的7 5 0 ，壤土和和粘土各占总 样品数的1 2 5 5 ( 见表4 2 、图4 2 ) 。水稻土、堆叠土两者均不含有沙土。土壤质 地影响土壤孔隙状况，因而对土壤水分、空气、热量的运动和养分的转化均有很大 影响。佛山市郊区的农业土壤质地状况，表明其具有较好保水和保肥性能，通过合 理轮作、科学施肥，农作物可望取得较高产量。由于土壤质地较粘重，不适合运用 淋洗法治理土壤重金属污染。 图4 1 佛山市农业土壤质地分类 表4 2 佛山市不同类型十壤( 表层) 的质地分类 士壤类型项目砂土壤土粘壤土粘土 样晶数 o 1 4 1 1o 水稻十 百分比( ) o5 6 o4 4 0o 样品数 0l6 1 堆叠土 百分比( ) 01 2 57 5 01 2 5 2 l 第4 章佛山市郊区农业土壤的理化性质 图4 2 佛山市不同类型十壤的质地分类 土壤的酸碱性是指土壤溶液游离的 r 和o h 一浓度比例不同而表现出来的酸碱 性质。土壤的酸碱性一般用p h 值来表征。土壤中h + 主要来源于c o 。