摘要
蔬菜食用的安全性与人类的健康息息相关，蔬菜中的重金属主要来源于土壤，因此菜地土壤的重金属含量状况尤为重要。本文以武汉市新城区蔬菜种植基地为研究对象，对武汉市黄陂区、新洲区、东西湖区、汉南区、江夏区、蔡甸区的蔬菜种植基地进行样品采集，共采得耕作层土壤样品241份、不同深度分层取样的土壤样品51份，灌溉水样品24份，以及市场抽检的肥料样品21份；测定了土壤中养分指标（pH、有机质、硝态氮、速效磷、有效钾）及重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）元素的全态和生物有效态含量，以及灌溉水和肥料中8种重金属的含量；对土壤、肥料、灌溉水的污染状况进行了分析和评价；分析了不同种植年限、栽培方式及蔬菜种类对土壤中重金属含量的影响，并分析了土壤中各养分指标与重金属含量之间的相关性。主要研究结果如下： 1、研究区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的含量范围依次为0.08~10.85mg/kg、0.05~3.28mg/kg、11.13~84.04mg/kg、19.33~117.28mg/kg、0.02~2.37mg/kg、3.32~49.67mg/kg、2.95~27.25mg/kg、30.84~156.77mg/kg。土壤中As、Cr元素的含量都低于湖北省土壤背景值，部分土壤中Cd、Cu、Ni、Hg、Pb、Zn元素的含量高于湖北省土壤背景值；与国家一级标准相比，研究区域土壤中As、Cr、Pb元素均未超标，Cd、Cu、Ni、Hg、Zn元素的超标程度依次为Cu>Cd>Hg>Zn>Ni；与国家二级标准相比，土壤中As、Cr、Pb、Zn元素均未超标，Cd、Cu、Ni、Hg元素的超标程度依次为Cd>Cu>Hg>Ni。其中，在取样数最多的黄陂区，Cd超标的现象较为普遍；新洲区菜地土壤主要是Cd、Cu、Hg元素的污染；东西湖区主要是Cd、Hg的污染；江夏区和蔡甸区主要是Cd、Cu的污染。通过主成分分析，得出研究区域菜地土壤中Cr、Pb、Zn、部分Cu元素有相似的来源；Ni、部分Cu元素有相似的来源；Hg元素有单独的来源。 土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的有效态含量依次为0.00083~0.26 mg/kg、0~0.035mg/kg、0.01~0.12mg/kg、0.01~2.42mg/kg、3.65~4.69ug/kg、0.07~1.69 mg/kg、0~0.58mg/kg、0~13.57mg/kg；研究区土壤中As、Cd、Cr元素的全态含量与对应的生物有效态含量之间的相关性不显著，Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的全态含量与对应的生物有效态含量之间存在显著的正相关性。As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素的生物有效性系数的平均值大小依次为Ni>Cd>As>Pb>Zn>Cu>Cr>Hg。 2、研究区土壤中蔬菜种植年限与土壤重金属含量之间可能不是简单的递增关系，只有As、Cd、Ni、Pb元素的全态含量随种植年份的增加呈递增趋势；与种植根茎类和瓜果类蔬菜的土壤相比，种植叶菜类的土壤中重金属的含量较高，更容易富集重金属；设施和露地菜地土壤之间重金属全态含量存在一定的差异，相较于露地土壤，设施菜地土壤中Cr、Cu、Pb、Zn元素的全态含量较高，As、Cd、Hg、Ni元素的含量较低；As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb元素在不同取样深度中的含量分布没有规律性，Cu、Zn两元素在0~20cm深度的含量高于20~40cm和40~60cm的含量。 As、Cd元素的生物有效性系数在不同的种植年份土壤中差别不大，Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的生物有效性系数在种植年份较长的土壤中较大，Ni的生物有效性系数在种植年份较低的土壤中较大；叶菜类土壤中生物有效性系数比根茎类和瓜果类的土壤中的大；设施土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn元素的生物有效性系数大于露地的，Cr、Ni元素的生物有效性系数小于露地的。 3、以湖北省土壤背景值作为评价基准值，得出土壤中各项元素累积指数的平均值大小依次为Hg>Cu>Zn>Cd>Ni>Cr>As>Pb，累积贡献率平均值大小依次为Cu>Hg>Zn>Cd>Ni>Cr>As>Pb，土壤中主要是Cu、Hg的累积。以国家一级标准为评价基准，单因子污染指数评价结果显示，只有部分土壤中Hg、Cd、Cu达到了重度污染水平，分别占总体的2.07%、7.88%、0.83%；以综合污染指数法对研究区土壤进行评价，61.38%的土壤处于清洁水平，有5.39%的土壤处于重度污染水平。研究中常以国家土壤二级标准作为保障农业生产和维护人体健康的限值，以此为评价基准值，单因子污染指数评价结果显示，As、Cr、Pb、Zn均处于清洁水平，只有部分土壤的Cd、Hg元素达到了重度污染水平；综合污染指数法评价结果显示，90.46%的土壤在警戒线以下，即研究区大部分土壤处于清洁水平。 4、灌溉水的pH范围为7.23~8.58，符合农田灌溉水质标准（GB5084-2005）， EC的范围0.18~1.85ms/cm，所有水样中均未检出Pb元素，部分水样中未检出Cu、Zn、Cr、Cd元素，采用内梅罗综合污染指数评价法进行评价的结果表明，采集的灌溉水均处于尚清洁水平。 5、在抽检的肥料样品中，有机肥（禽畜粪便类）中重金属元素的含量普遍高于化肥中的含量；除有机肥（禽畜粪便类）中As、Hg元素以及水溶肥中Cd元素含量超过限值，其余大部分肥料的重金属元素含量都在标准限值以内。 6、研究区菜地土壤的pH大部分在中性范围内，有机质和有效磷含量较低，硝态氮和有效钾的含量较为丰富。Cr、Pb、As、Ni元素的全态含量与pH存在显著相关性，土壤中As、Cr、Ni、Pb元素的全态含量与有机质呈显著性正相关；土壤中Cd元素的全态含量与与有效磷呈显著性正相关；Cu、Ni、Pb的有效态含量与pH存在显著相关性，Hg、Ni、Cd、Pb的有效态含量与有机质含量呈显著相关性，As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素生物有效态含量都与有效磷含量呈显著性正相关。
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