土壤建模(产考文件) 2005.doc

农业环境科学学报 2005 , 24(增刊 ): 196- 199J ournal of Agro- Env ironm ent Science川西茶区土壤重金属元素背景值及其评价谭和平1, 陈能武2, 黄 苹2, 叶善蓉1( 1 .中国测试技术研究院,成都 610021 ; 2 . 四川省农科院茶叶研究所,成都 610066)摘 要: 采用等离子发射光谱仪 I CP- AES对川西茶区 29个县市茶园中的 243份土壤样本的 As 、 Cd、 Cr、 Cu 、 H g、Pb等重金属元素的背景值进行了测定。结果表明:川西茶区土壤中不同重金属元素含量的差异较大, 以 GB15618- 1995和NY5020- 2001进行评价, 243个取样点茶园土壤中 Cd有 5个超标样点, 超标率为 2 . 1%, 他 5种元素均无超标点; 从单因子污染指数可以看出,各重金属元素对土壤的污染程度依次为 Cd C r A s H g Cu Pb , 其单因子污染指数均为P i 1 ,各地的综合污染指数均为 P综 C r As H g Cu Pb . A ll t he si ng le factorpo ll ution i ndices w ere less than 1 ; all t he comb i ned po ll u tion i nd ices w ere l ess than 0 . 7 . Th i s resu lt ind i cated t hat t he so ilqua lity o f the tea gardens i n w est o f S ichuan had not been a ffected by the heavym e tals .K eywords : t he so il qua lity o f tea garden ; heavy m eta l conten t ; s i ng le facto r po ll ution i ndices ; composite po ll uti on i ndices川西茶区是我省最古老的茶区, 包括成都、 德阳、雅安、 乐山、 眉山以及甘孜州所属的 29个主要产茶县,雅安地区的蒙山、 名山,乐山地区的峨眉山等地雨量、 云雾多, 所产绿茶品质优良, 香气较高,是现今我省名优绿茶的主要产区。近年来, 随着茶园周边乡镇企业的发展及茶园中化肥、 农药使用量的增加,茶区的空气、 土壤等均受到不同程度的影响。本研究应用等离子发射光谱技术, 对川西茶区茶园土壤中的 As、Cd、C r、Cu、Hg、Pb 等 6 种重金属元素的背景值收稿日期: 2005 - 06- 29基金项目: 四川省科技攻关项目 ( 03NG001- 007)作者简介: 谭和平 ( 1957 ) , 男, 重庆丰都人, 研究员, 从事茶树育种、生理生化研究。 E - m ai: l ysr k i bosoft . co m进行测定,对茶园土壤的环境质量现状进行系统的调研, 并进行了重金属元素的综合污染评价, 摸清了该茶区茶园土壤中重金属元素的分布特征及污染现状,为综合防治土壤重金属污染提供了科学依据, 也为有机茶园的规划和建设提供一定的依据。1 材料与方法1 . 1 取样以四川西部 29个产茶县的代表性茶园作为取样点。根据土壤类型、 茶园面积等的不同, 分别在每县的 3 10个主要茶园取土样, 每个茶园为一个取样点, 面积不低于 0 . 67 hm2, 共 243个取样点。在每个取样点(茶园)内按 5点取样法取混合土样, 取样时分点挖取表层 0 35 c m土样, 剔除大的根系和砾石等杂物, 留 500 g左右与其他 4个点的土样混合,装入干净布袋。室内经风干、 木棍碾碎、 去渣、 过 20目筛,对角取样法留 250 g混合土样待测。1 . 2 土样前处理采用美国热电公司的 Autom scan Advan tage型单道扫描等离子发射光谱仪( ICP- AES)同时检测土样中的 As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Pb等 6种重金属元素。样品前处理方法系按照土壤环境质量标准 1( GB15618-1995)提供的测定各种元素的前处理方法: A s 、 Cu、Cd采用硝酸- 高氯酸消解法; C r采用硫酸 - 硝酸 -氢氟酸消解法; Hg采用硝酸 -高锰酸消解法; Pb采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法。1 . 3 评价方法分别以国家土壤环境质量标准 ( GB15618 -1995)中的 2级标准 1、 2和无公害食品茶叶产地环境条件( NY5020 - 2001) 3以及有机茶产地环境条件(NY 5199- 2002) 4 作为评价依据,采用单因子污染指数和综合污染指数法 5、 6对茶园土壤中的 6种重金属元素污染状况进行评价,其计算公式为:Pi = Ci /Si式中: P i为重金属 i的单因子指数; Ci为重金属 i的实测浓度, mg kg- 1; Si为重金属 i的土壤评价标准, mg kg- 1。当 Pi ! 1时表示土壤未受污染, 当 P i 1时表示土壤受到污染,且 Pi越大污染越严重。P综 = 0 . 5 ( Ci /Si )2max + (C i /Si )2av 0 . 5式中: P综为某地区的综合污染指数; ( Ci /Si ) m ax为土壤污染物中污染指数最大值; (C i /Si ) av为土壤污染物中污染指数平均值。按中国绿色食品发展中心推荐的分级标准进行土壤污染分级见表 1。表 1 土壤重金属分级标准Table 1 So il heavym e tal conta m i nati on band i ng s等级 综合污染指数 污染程度1 P ! 0. 7 安全2 0. 7 P ! 1 警戒级3 1 P ! 1. 5 轻污染4 1. 5 P ! 2 中污染5 2 3 严重污染2 结果与分析2 . 1 川西茶园土壤重金属元素背景值表 2列出了川西茶区土壤中 6种重金属元素的背景值,从含量范围可以看出川西茶区土壤中重金属元素含量的差异较大。GB15618 - 1995和 NY5020 -2001为评价标准, 243个取样点茶园土壤中 Cd有 5个超标样点, 超标率为 2 . 1 %; As、 C r 、Cu、 Hg 、Pb在所有的取样点土壤中均未超过土壤环境质量标准和无公害食品茶叶产地环境条件的规定, 且极显著地低于标准限量。对照 NY5199- 2002标准进行评价: Cd有 9个超表 2 川西茶区土壤中 6种重金属元素含量现状Tab le 2 The contents o f 6 heavy m eta l ele m ents i n t he tea ga rden so il i n w est o f Sichuan元素 平均值/mg kg- 1标准差/m g kg- 1含量范围/m g kg- 1GB15618- 1995 NY5020- 2001标准限量/mg kg- 1超标率 /%NY5199- 2002标准限量/m g kg- 1超标率 /%As 6. 87 3. 15 0 . 27 18 . 13 40 0 40 0Cd 0. 084 0. 071 0. 000 0 . 585 0. 30 2 . 1 0 . 20 3 . 7 %Cr 27. 01 15 . 23 0 . 00 77 . 06 150 0 90 0Cu 10. 91 10 . 36 0 . 00 80 . 81 150 0 50 1 . 6H g 0. 043 0. 035 0. 000 0 . 135 0. 30 0 0 . 15 0Pb 12. 19 8. 46 0 . 00 69 . 30 250 0 50 0 . 40标样点,超标率为 3 . 7 % ; Cu有 4个超标样点,超标率为 1. 6 %; Pb有 1个超标样点, 超标率为 0 . 40 %; A s 、C r 、 Hg没有一个超标点。这说明川西茶区个别茶园的土壤已开始受到某些重金属元素的污染。2 . 2 各地茶园土壤中重金属含量的差异性农用土壤中重金属元素含量主要受土壤成土母质、 化学地理因素、 工业污染以及农用化学物质等的影响, 特别是工业三废#影响最为直接 7。表 3列出了川西各地区茶园土壤中重金属元素含量的平均值及标准差。统计分析结果表明: 7个产茶地区茶园土壤中 Cd、 Cu、 H g差异不显著,而 As、 Cr、Pb的差异均达 0 . 01极显著水平, 其中成都地区的茶园土壤中 As含量最高, 凉山地区的茶园土壤中的 A s含量极显著低于其他地区;眉山地区茶园土壤中 C r含量极显著高于其他地区,而德阳地区茶园土壤中的 C r含量极显著低于其他地区;雅安、 甘孜、 眉山和凉山地197 第 24卷增刊 农 业 环 境 科 学 学 报表 3 各地茶园土壤中重金属元素含量特征 ( mg kg- 1)Tab l e 3 The conten ts o f heavy m eta l e l ements i n the tea garden so il of 7 cities产地 A s Cd C r C u H g Pb平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差眉山 7 . 59 2. 39 0. 079 0 . 048 45 . 78 14. 31 10. 65 9. 89 0 . 050 0 . 033 17 . 39 6 . 45成都 8 . 02 3. 10 0. 085 0 . 033 21 . 58 10. 75 10. 30 5. 13 0 . 031 0 . 032 7 . 66 5 . 03乐山 6 . 50 3. 48 0. 097 0 . 101 22 . 80 14. 80 11. 47 14. 17 0 . 045 0 . 035 9 . 19 5 . 34雅安 6 . 69 2. 54 0. 069 0 . 029 33 . 04 13. 09 10. 42 4. 82 0 . 044 0 . 038 18 . 60 8 . 86德阳 7 . 92 2. 29 0. 084 0 . 016 19 . 84 6 . 31 10. 54 2. 72 0 . 060 0 . 039 9 . 91 2 . 31甘孜 4 . 99 2. 01 0. 074 0 . 015 24 . 51 12. 56 9. 35 4. 56 0 . 044 0 . 045 18 . 58 6 . 40凉山 3 . 54 2. 21 0. 059 0 . 035 25 . 17 12. 80 12. 45 10. 97 0 . 029 0 . 032 14 . 64 20 . 95区茶园土壤中 Pb含量极显著地高于其他地区。这些地区的茶园大多分布于生态环境较好的山区或半山区,远离大城市、 工矿区及交通要道, 受环境污染的程度很轻, Pb含量相对较高可能是受土壤成土母质及农用化学物质等影响,有待进一步研究证实。2 . 3 土壤重金属元素污染的评价2 . 3 . 1 单因子污染指数评价单因子污染指数是以土壤中污染物的实测值和评价标准来计算,表示污染物在土壤环境中实际浓度超过评价标准的程度,即超标倍数 2、 8。根据各元素的实测含量,依据 GB15618- 1995和NY5020- 2001 ,对川西茶区 29个产茶县 243个取样点茶园中各元素的污染指数进行统计(如表 4), 从表中单因子污染指数可以看出, 各重金属元素对土壤的污染程度依次大致为 Cd C r A s Hg Cu Pb , 单因子污染指数均为 P i德阳眉山和成都甘孜 雅安 凉山, 各地的污染指数均为 P综乐山 德阳 成都雅安甘孜 凉山, 污染指数均为 P综 0 . 7 ,表明土壤达到了有机茶土壤环境条件的要求, 川西茶表 5 以 NY5199- 2002为评价标准的综合污染指数Table 5 Accordi ng to NY5199- 2002 , the com posite so il heavym eta l po ll u ti on in d i ces o f t he tea ga rdens i n 7 cities产茶地 眉山 成都 乐山 雅安 德阳 甘孜 凉山综合污染指数 0 . 43 0. 34 0. 39 0. 33 0 . 35 0 . 32 0. 26区的茶园具有发展有机茶的土壤环境条件。由综合污染指数可以看出, 凉山、 雅安和甘孜等较落后地区的茶园土壤受污染的程度相对较小, 而乐山、 德阳、 眉山和成都等较为发达的地区综合污染指数相对较大, 可能因工业及其它各产业的发展, 环境污染的程度相对较大, 应当引起重视, 防止污染程度的增大。198 谭和平等:川西茶区土壤重金属元素背景值及其评价 2005年 9月3 结论( 1)本研究表明除个别取样点超标外, 川西茶区土壤未受 As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、Pb等 6种重金属元素的污染, 各元素的单因子污染指数均为 P i 1 , 各茶区综合污染指数均为 P综 0 . 7,土壤环境质量总体表现良好,具有发展无公害茶叶及有机茶的土壤环境条件。( 2)该地区局部茶园土壤中 Cd、 Cu、Pb的含量存在一定的超标点, 但就取样茶园