3 污染程度未污染轻度污染中度污染重度污染 2 结果和分析 211 沿岸乡镇农田土壤中镉污染的状况 四个乡镇农田土壤表层中重金属全镉含量及其评价结果见表3。其中,P1 是以土壤环境质量标准评价的镉污染指数,P2 是以当地土壤背景值评价的镉污染指数。 表3 土壤全镉含量及其评价结果 乡镇名称采样点pH 全镉(mgPkg) 按照二级质量标准按照当地背景值标准P1 污染等级P2 超过背景值倍数 A 1 # 6153 116 5133 重污染8142 7142 2 # 315 319 13 重污染20153 19153 3 # 612 3106 1012 重污染16111 15111 4 # 6151 1143 4177 重污染7153 6153 5 # 6 211 7 重污染11105 10105 6 # 6102 8123 27143 重污染43132 42132 7 # 614 1196 6153 重污染10132 9132 8 # 6109 1128 4127 重污染6174 5174 B 9 # 5165 112 4 重污染6132 5132 10 # 6116 0176 2153 中污染4 3 11 # 5175 1119 3197 重污染6126 5126 12 # 6111 0144 1147 轻污染2132 1132 C 13 # 6118 119 6133 重污染10 9 14 # 6186 0125 0183 未污染1132 0132 15 # 5135 0115 015 未污染0179 - D 16 # 5189 1159 513 重污染8137 7137 17 # 5142 0121 017 未污染1111 0111 18 # 5193 0186 2187 中污染4153 3153 平均值5192 1178 5195 重污染9139 8139 7 2 ZG环境监 测第23 卷第5 期 2007 年10 月 ?? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 以土壤环境质量二级标准( GB15618-1995 ) 进行评价,四个乡镇农田土壤的18 个监测点位的平均镉污染指数为5195, 属于重度污染。其中6#点位镉污染Z重,污染指数为27143,15 # 点位Z轻为015。根据表2 中污染等级的划分,受到重度污染的点位占6617%, 中度污染占1111%, 轻度污染的占516%, 未受污染的占1617% 。可见大部分土壤都受到重度的镉污染,应予充分重视。土壤背景值是以未受污染的土壤为依据实际测定的,是反映区域土壤质量比较真实的数据,也是当前人类保护土壤环境质量的目标。我国土壤镉的背景值为01097mgPkg[4] ,而沈阳市土壤镉的背景值为0119mgPkg[4] ,极显著高于全国水平,属于Cd 高背景区。采用沈阳市土壤重金属镉的背景值对沿岸乡镇农田土壤镉污染状况进行评价,除了15# 点位外,其余的点位镉含量均超过了当地的土壤镉元素背景值水平,且大部分都远远超过当地背景值,Z高超标倍数达42132。土壤由于地区背景差异较大,因此用当地背景值标准评价更反映出土壤的人为污染程度。以上可以看出,沿岸乡镇农田土壤已经受到了不同程度的镉污染,大部分地区镉污染十分严重,须采取环境修复技术或其它措施进行污染治理, 否则会给当地居民的生活和生产造成危害。 212 土壤中镉污染的分布特征 21211 表层(0~20cm) 土壤镉污染的沿程分布 如表4 所示,该河上游土壤重金属镉平均含量达到1198mgPkg, 几乎是中游和下游的3 倍,超标率(按照土壤环境质量标准评价) 也为中游和下游地区的212 倍和3 倍,处于重污染水平。中游和下游地区土壤重金属镉平均含量均处于中污染水平,但超标率中游地区比下游地区高出十个百分点。土壤镉污染呈沿程降低趋势,即上游污染Z重, 向下游逐渐减轻, 但下游地区也超标2814%, 镉污染不可忽视。在灌溉的过程中,水体中镉主要以悬浮物形式输送,在上游流程较短,重金属净化效果不大;到达下游时,经过沿途的净水沉积,会降低水体中重金属的含量[5] ,使得上游地区镉含量高于中游和下游。 表4 某河沿程土壤中镉污染及评价结果 点位含量范围(mgPPkg) 含量均值(mgPkg) P1 平均超标倍数超标率( %) 污染等级 上游0115~40110 1198 616 516 8617 重度污染 中游0115~16134 0163 211 111 3816 中度污染 下游0115~13193 0161 2 1 2814 中度污染 21212 表层(0~20cm) 土壤镉污染的横向分布如图1 所示, 两条断面线路中, 距离河渠015km以内的土壤镉含量都相当高, 分别达到13120 和8171mgPkg,0 15km 以外范围的土壤镉含量均小于4mgPkg, 远远低于015km 以内的含量,且015km以外范围的镉含量都相差不大, 这表明015km 以内的土壤为主要受污染的区域。对土壤中的镉含量与距某河的不同距离作回归分析,计算二者之间的相关性。1 号线和2 号线的相关方程和相关系数分别为 y1 = 919633 -3 14400x , r1 = - 017031 y2 = 617133 -2 12543 x , r2 = - 01716 (r0101 = 01917 , r0105 = 01811) 结果表明,土壤中的镉含量与距河岸的距离负相关,但相关性未达到显著,二者并不呈线性相关。由此得出,距某河距离越远,土壤中的镉含量有逐渐减少的趋势。 21213 土壤镉污染的垂向分布 不同剖面层土壤全镉含量如图2 所示。总体图1 距某河不同距离的表层土壤全镉含量来看, 0~100cm 深度的5 个层面中, 土壤中镉含量由上至下呈下降趋势,且梯度变化较大;其中Z高含量均分布在0~20cm 的土壤表层,且表层土壤的含镉量大部分都远高于20~40cm 土层。这与多数研究者认为重金属在土壤中主要累积在0~20cm 耕层,纵向向下迁移较慢的研究结果[7,8] 是相符的。6 个采样点中,40~60cm 的下层土壤镉含量均高于该地区镉的土壤背景值(0119mgP 王 芸等: 污灌农田土壤镉污染状况及分布特征研究7 3 ?? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net kg) ,这说明在长期的污灌条件下,受污灌水不断下渗的影响,不仅造成了该灌区表层土壤的污染,而且污染已经向纵向发展,应引起重视。 图2 某河沿岸不同剖面层土壤全镉含量 3 结论 (1) 对沈阳郊区某河沿岸部分乡镇农田表层土壤中重金属全镉含量的分析结果表明,该污灌区土壤重金属镉含量范围为0115~8123mgPkg, 均值为1178mgPkg。用土壤环境质量标准二级标准值对土壤中的全镉含量进行了评价,平均镉污染指数分别为5195, 为重度污染; 用当地土壤背景值评价,平均镉污染指数为9139, 超出当地背景值水平8139 倍,污灌已造成表层土壤重金属镉累积性污染,且污染程度较重。 (2) 土壤污染分布特征:从上游到下游,土壤镉含量呈沿程降低趋势;横向分布上,距河的距离越远,土壤中的镉含量有逐渐减少的趋势;垂向分布上,镉污染主要集中在表层,并且已向下迁移,但是迁移速度较慢。 4 讨论 该河渠每年冬春两季接纳城市排放污水长达半年,城市污水进入河渠后,一些主要污染物滞留沉积,水质受到严重污染,使之失去天然水体的功能,成为一条城市排污河渠。灌溉期开始,引入外水,河槽在激流的冲击下,沉渣泛起,这时沿岸几十处泵站,抽水灌田,污水流入田间遣散,随着悬浮物下降及土壤表层有机、无机胶体的吸附作用,大量重金属沉积在0~20cm 表层中。重金属镉保持率为85% ~95%, 在土壤中有很大的累积性。沿岸农田土壤经多年污水灌溉,在灌渠渠底及表层土壤中会累积相当量的镉,一旦受酸水浸洗,很易释放镉离子。土壤中重金属镉主要以酸溶性和交换态存在,具有较大活性,易被农作物吸收。土壤中80% 的镉与占无机配位体中主导地位的Cl- 结合,形成可溶性的CdCl2 及CdCl- 离子,极易为水稻等作物吸收,导致稻米中镉含量严重超标。 在土壤镉污染的垂向分布的研究中还发现,2 # 、3 # 、4 # 和5 # 点位剖面层,出现下层土壤镉含量高于上层土壤的情况。这表明在某些剖面中可能存在地下水镉污染导致土壤下层含镉量的可能性,但是这一现象仍有待进一步证实。 根据本次研究结果可以看出,虽然目前已经停止污水污灌,但是沿岸土壤中重金属镉污染程度仍然很严重。土壤镉污染在短期内对其进行修复十分困难,该地区的农作物以及地下水都会受到污染,严重威胁该地区人群的健康,因此污水灌溉的危害仍然存在。 参考文献: [1 ] 陈竹君,周建斌. 污水灌溉在以色列农业中的应用[J]. 农业环境保护,2001 ,20(6) :462~464. [2 ] 刘丽. 小凌河污水灌溉对水稻作物影响的分析[J]. 辽宁城乡环境科技,1999 ,19(1) :43~46. [3 ] 黄正,王家玲. 城市污灌废水的致突变性检测及色谱P质谱分析[J]. 华中科技大学学报(医学版) ,1992 ,(21) :25~261 [4 ] 吴燕玉. 辽宁省土壤元素背景值研究[M]. 北京:ZG环境科学出版社,1994. [5 ] 吴燕玉,陈涛,张学询. 沈阳张士灌区镉的污染生态的研究[J]. 生态学报,1989 ,9 (1) :21~26. [6 ] 陈华勇,欧阳建平,马振东. 大冶有色冶炼厂附近农田镉污染的现状与治理对策[J]. 土壤,2003 , (1) :76 ~82. 7 4 ZG环境监 测第23 卷第5 期 2007 年10 月 向分布上,表层土壤镉含量Z高。