《農(nóng)田土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)證探究》10000字

農(nóng)田土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)證研究摘要如今由于社會(huì)的快速發(fā)展的同時(shí)污染也會(huì)隨著帶來(lái)當(dāng)前農(nóng)田土壤污染中農(nóng)田土壤重金屬是現(xiàn)在社會(huì)的研究熱點(diǎn)，其對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境的質(zhì)量、農(nóng)作物生產(chǎn)和質(zhì)量的危害廣受關(guān)注。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，重金屬沿著食物鏈最終向人體富集，給人體健康和生態(tài)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅?！皳?jù)調(diào)查：目前，全世界平均每年向環(huán)境中排放的Hg約為1.5×104t，Cu約為3.4×106t，Pb約為5×106t，Mn約為1.5×107萬(wàn)t，Ni約為1×106萬(wàn)t”[[]張從.污染土壤生物修復(fù)技術(shù)!M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版.2000，41-42]。這些有毒元素均是在人類生產(chǎn)的并排放于自然界中，最終這些元素絕大部分會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入到土壤中。宜興是著名的[]張從.污染土壤生物修復(fù)技術(shù)!M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版.2000，41-42關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤；重金屬污染；風(fēng)險(xiǎn)；因子分析目錄TOC\o"1-3"\h\u4207致謝 引言我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染及研究概況污染現(xiàn)狀重金屬元素含量在4.5g/cm以上是重金屬元素，總共可以含有四十五種重金屬元素，不同重金屬元素之間的毒性往往有非常顯著的變化，我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境科學(xué)中有十幾種土壤重金屬元素。根據(jù)土壤環(huán)境中有害重金屬對(duì)土壤微生物健康危害的嚴(yán)重程度，可大致分為兩類，第一類是與健康風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的重金屬元素，可能直接威脅到人和畜生的健康。第二類是化學(xué)重金屬元素，它可能直接危害到植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。近這些年來(lái)，由于農(nóng)村的生活和健康受到重金屬的嚴(yán)重影響，他們可開(kāi)始引起關(guān)注重金屬的普及知識(shí)。農(nóng)田是當(dāng)代食品安全和質(zhì)量的保障，如果土壤受到重金屬污染那直接影響他們的質(zhì)量，這個(gè)關(guān)系到全國(guó)的民生，所以進(jìn)一步加強(qiáng)重金屬污染防治迫在眉睫。中國(guó)用所有土壤的百分之九的耕地養(yǎng)活了全球百分之二十一的人口，因此減少我國(guó)農(nóng)田土壤中的重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于保證我國(guó)的食品的數(shù)量和質(zhì)量安全非常重要。研究人員對(duì)我國(guó)目前130多個(gè)農(nóng)業(yè)地區(qū)、顯著的人類工程農(nóng)業(yè)地區(qū)的農(nóng)田土壤中的重金屬含量進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)果表明，我國(guó)典型農(nóng)業(yè)地區(qū)的農(nóng)田土壤中重金屬污染的面積約占我國(guó)全國(guó)顯著農(nóng)田面積的百分之十幾，其中以鎘和鎳元素的污染在所有重金屬當(dāng)中最為嚴(yán)重，污染的程度很顯著大于其他重金屬元素的污染程度和概率。根據(jù)全國(guó)污染調(diào)查報(bào)告顯示，我國(guó)的所有污染調(diào)查中我國(guó)的土壤污染最為嚴(yán)重，同時(shí)質(zhì)量也總體上受到影響。而對(duì)土壤質(zhì)量影響的因素很多，但我國(guó)受到重金屬污染和危害是我國(guó)農(nóng)田土壤質(zhì)量嚴(yán)峻的主要因素之一。根據(jù)重金屬化學(xué)元素污染物的土壤點(diǎn)位類型超標(biāo)情況分析來(lái)看，土壤中Cd重金屬元素和Ni重金屬元素的點(diǎn)位超標(biāo)率都已經(jīng)超過(guò)了4%，而且分別在整個(gè)污染或危害的土壤中占比很大，其中Cd約占到一半。鎘和鎳元素在排放土壤污染情況來(lái)看的話，這兩元素危害的主要是中性和溫和的，但公報(bào)的數(shù)據(jù)分析顯示這兩元素的不同程度污染點(diǎn)位比例都是輕微中度，而且在這兩種元素污染的土壤中其占90%以上。表1-1我國(guó)典型土壤重金屬污染點(diǎn)位超標(biāo)率污染物類型點(diǎn)位超標(biāo)率（%)不同程度污染點(diǎn)位比例（%）輕微輕度中度重度Cd7.005.200.800.500.50Ni4.803.900.500.300.10As2.702.000.400.200.10Cu2.101.600.300.150.05Hg1.601.200.200.100.10Pb1.501.100.200.100.10Cr1.100.900.150.040.01Zn0.900.750.080.050.02研究現(xiàn)狀土壤重金屬污染物具備區(qū)域、異質(zhì)、長(zhǎng)期等特征。其影響的因素產(chǎn)業(yè)體系、生態(tài)地區(qū)規(guī)劃的面積、土壤的類型和每個(gè)耕耘的結(jié)構(gòu)等等。每個(gè)地區(qū)的海拔和環(huán)境不一樣，所以每個(gè)農(nóng)田地區(qū)受到重金屬元素的污染和危害的嚴(yán)重表現(xiàn)特征不一樣。與此同時(shí)每個(gè)地區(qū)的土壤給農(nóng)產(chǎn)品帶來(lái)的安全和生態(tài)安全的風(fēng)險(xiǎn)也各有所不相同。在我國(guó)普片認(rèn)為在耕地土壤中的重金屬污染含量總體上比較高的是西南地區(qū)，而總體比較低的重金屬污染是東北地區(qū)。因此，我國(guó)好多研究員在我國(guó)的西南地區(qū)進(jìn)行農(nóng)田土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估健康評(píng)估。而東北地區(qū)相對(duì)研究和評(píng)估的較少。根據(jù)多種資料顯示，宜興地區(qū)的土壤已經(jīng)受到了程度不一樣的重金屬元素的污染和危害。其中鎘元素在該地區(qū)農(nóng)田土壤中點(diǎn)位超標(biāo)率已經(jīng)超過(guò)了10%以上，累計(jì)系數(shù)高達(dá)5%左右。還有局部地區(qū)的污染土壤的點(diǎn)位超標(biāo)率超過(guò)半，這表明了宜興地區(qū)具有明顯的社會(huì)現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)和潛在利用的風(fēng)險(xiǎn)。此外，距今為止世界各國(guó)對(duì)農(nóng)田土壤重金屬有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估大部分研究集中在現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)土壤重金屬怎么形成的、為什么累積的那么多、是怎么累積的、累積的變化趨勢(shì)等方面研究的比較少。所以對(duì)這些很少關(guān)注到的進(jìn)行分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，這也有可能是被研究員所忽略的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，與此同時(shí)我們也必須采取相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行措施。重金屬污染概述重金屬對(duì)土壤和生態(tài)的危害我們生活的環(huán)境中也有重金屬元素的存在，但這些重金屬元素在自然界中比較穩(wěn)定，更不會(huì)物質(zhì)循壞和能量循壞過(guò)程中被分解吸收和快速分解，更難以從自然土地中自由搬運(yùn)和快速移走。雖然環(huán)境中的重金屬不易分解，但歸結(jié)低這些不同環(huán)境中重金屬元素人為或自然地被吸入到土壤當(dāng)中。也由此我國(guó)土壤重金屬元素的污染和危害不斷上升，甚至是污染的主要來(lái)源之一。然后農(nóng)田土壤中的重金屬含量達(dá)到一定的境界或彼此之間緩沖時(shí)，重金屬元素逐漸地在土壤當(dāng)中發(fā)生化學(xué)、物理性質(zhì)和生物性質(zhì)，導(dǎo)致對(duì)農(nóng)田土壤產(chǎn)生不良影響。進(jìn)而地破壞農(nóng)田土壤的生態(tài)調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)功能的穩(wěn)定。重金屬元素慢慢進(jìn)入農(nóng)田土壤，累積到一定的限度時(shí)，首先破壞農(nóng)田土壤中的生物群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)植物的主要生命活動(dòng)，然后慢慢減弱農(nóng)田土壤動(dòng)植物得微生物得生命活動(dòng)的功能和它們得作用。農(nóng)田土壤中的微生物得功能和作用減弱，會(huì)直接影響農(nóng)田土壤得肥力和土壤得質(zhì)量得結(jié)果大大降低。結(jié)果表明，土壤中某些酶的活性隨著鎘濃度的增加而降低，土壤受到鎳的污染，脯氨酸、硫醇和脲酶的含量也隨著鎳濃度的增加而受到影響。土壤重金屬對(duì)栽培各種植物的危害土壤重金屬不同元素和栽培植物的類型不同對(duì)植物生理的毒害效果也有各異，但隨著這些植物中對(duì)于重金屬的用藥劑量的不斷增加最終往往都會(huì)對(duì)這些農(nóng)作物個(gè)體造成直接的生理危害，過(guò)量使用重金屬元素可能或甚至引發(fā)植物生理和發(fā)育受到限制，最終可能造成絕收或死亡。植物有很多必須營(yíng)養(yǎng)元素得重金屬元素，可是鎘不屬于植物的的必須營(yíng)養(yǎng)元素，但是植物里面它含量是很多的。是因?yàn)橹参镦k元素的來(lái)源都是土壤和水，從土壤和水中吸收鎘元素并輸送到每個(gè)植物的莖、葉等部分。由于鎘元素不是植物的必須營(yíng)養(yǎng)元素，因此隨之它含量增加會(huì)影響植物細(xì)胞組織間接受到傷害。而且鎘元素還對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有劑量作用，讓植物生長(zhǎng)發(fā)育階段緩慢，植物的每個(gè)植株變得矮小，植物生長(zhǎng)的時(shí)間緩慢，植物組織的生產(chǎn)代謝加快，更容易衰老、并且植物的農(nóng)作物產(chǎn)量直線下降等癥狀。而且與C鎘元素相比，鎳元素對(duì)于植物來(lái)說(shuō)具有營(yíng)養(yǎng)和生理毒性的雙重作用，其中Ni既是某些高級(jí)植物所必須的基本營(yíng)養(yǎng)成分，又是一種對(duì)植物造成危害和污染的元素，鎳具有致癌的植物生理毒性成分。研究表明，鎳元素也對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有劑量作用，當(dāng)植物組織里鎳元素的含量一定值時(shí)，它便會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)。若高于這一定值時(shí)，便會(huì)抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育。如果再高于一定值時(shí)植物組織受到極嚴(yán)重?fù)p失，甚至?xí)苯铀劳觥Ｒ驗(yàn)楦哂谶@一定值時(shí)，植物組織里面會(huì)中毒，中毒表現(xiàn)會(huì)有植物生長(zhǎng)受到限制，根系不發(fā)達(dá)，植株變矮小，葉片變黃等等。重金屬對(duì)人類健康的危害每個(gè)人的身體狀況不同而對(duì)重金屬的所需也是不同的，同樣不同重金屬元素對(duì)人體的影響也是大不相同的。部分重金屬元素是人體內(nèi)所必須的元素，而部分重金屬元素是非必須的。并且有些重金屬元素帶有明顯的毒害性作用。因此，鋅元素是人體健康的所必須的元素，當(dāng)人體缺少鋅元素時(shí)，會(huì)影響人體組織內(nèi)部的正常新陳代謝活動(dòng)紊亂。而過(guò)量使用或攝入鋅元素時(shí)，會(huì)對(duì)人體內(nèi)表現(xiàn)具有毒性的元素，影響人體的健康。隨著我國(guó)重金屬污染的嚴(yán)重增加，民眾也慢慢關(guān)注起污染的狀況。最為嚴(yán)重的鎳元素的污染，現(xiàn)在已經(jīng)是民眾的最熟悉的污染元素。越來(lái)越多民眾也開(kāi)始關(guān)注，鎘元素對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和質(zhì)量的影響、對(duì)人體健康的影響等等。研究人員對(duì)鎘元素進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)和評(píng)估時(shí)，一致地決定健康人體是評(píng)估因子的受體，他們通過(guò)鎘元素在健康人體的組織中遷移、轉(zhuǎn)化、富集的過(guò)程來(lái)測(cè)定或確定鎘元素對(duì)人體各個(gè)組織和各個(gè)器官所產(chǎn)生的危害程度，如致癌程度[[]安玉琴，裴秀坤，金紅，等.河北省農(nóng)田土壤重金屬污染及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).中國(guó)公共衛(wèi)生，2016，32(9):1235-1238.]?！皩?duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，農(nóng)田土壤中的鎘元素的主要通過(guò)食物鏈向下傳遞，在生物體內(nèi)的含量隨生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而升高，使生物體內(nèi)鎘元素的含量超過(guò)環(huán)境中的含量”[[]向云,劉利軍,楊雄杰,賈靜,張敏.定襄縣農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2019,47(09):1612-1617.]。并造成對(duì)人體健康嚴(yán)重的影響和威脅[[]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，[]安玉琴，裴秀坤，金紅，等.河北省農(nóng)田土壤重金屬污染及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).中國(guó)公共衛(wèi)生，2016，32(9):1235-1238.[]向云,劉利軍,楊雄杰,賈靜,張敏.定襄縣農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2019,47(09):1612-1617.[]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999:178-183，30-33.[]曹翠萍，王雪莉.重金屬-Ni對(duì)人體健康的危害及預(yù)防.中國(guó)現(xiàn)代藥物應(yīng)用，2013，7(9):78-79.農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一項(xiàng)層次性極強(qiáng)的工作，由于每個(gè)人的農(nóng)田土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)和目的不相同，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)測(cè)量的指標(biāo)和實(shí)行的辦法或方法也具有一定的差異。農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)首次評(píng)估到至今有六十余年，其開(kāi)展以來(lái)對(duì)農(nóng)田土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具體方法在國(guó)內(nèi)外分兩種階段。第一階段比較單一性，只從土壤本身安全的各個(gè)多方面問(wèn)題進(jìn)行展開(kāi)評(píng)估工作，現(xiàn)在我國(guó)還大部分都在用這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其方法主要有模型、指數(shù)法和其他評(píng)估等；其中指數(shù)法類型有：污染負(fù)荷指數(shù)、污染指數(shù)、環(huán)境污染指數(shù)、地累計(jì)指數(shù)、潛在生態(tài)危害指數(shù)法等等；模型指數(shù)又包括:富集因子法、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法、物元分析法、灰色聚類數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法、綜合響應(yīng)因子評(píng)價(jià)法等。其他評(píng)價(jià)法包括:環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量法、次生原生比值法、基于GIS的地統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià)法和基于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法。第二階段是農(nóng)田土壤中由于重金屬元素的危害，而且危害部分的元素具有毒性。所以土壤污染和農(nóng)作物的毒性進(jìn)行開(kāi)展評(píng)估研究。這第二個(gè)階段比較適用于農(nóng)作物而且還未廣泛使用過(guò)。評(píng)估方法的優(yōu)勢(shì)宜興農(nóng)田土壤重金屬污染特征研究基礎(chǔ)資料及數(shù)據(jù)來(lái)源宜興市位于江蘇省南部，介于31°07'~31°37N.111°30′~120°03E之間。為典型北亞帶寒熱帶季風(fēng)氣候，年均累計(jì)降雨量1158.0mm，年累計(jì)平均氣溫15.7℃，由于該縣全境地勢(shì)南高北低，可將該地理區(qū)域總體劃分表現(xiàn)為低山、丘陵和平原三大自然地貌地理特征區(qū)和形態(tài)地理單元。根據(jù)當(dāng)?shù)氐奈锢淼匦螝夂蚯闆r和植物群落，植被大致情況可以分別細(xì)分為低丘天然作物植被、平原區(qū)和圩區(qū)的糧油植被和經(jīng)濟(jì)作物的人工天然植被。其中斤陵嵐山盆地也常被人們認(rèn)為主要是一種利用人工耕地栽培的如手竹、茶葉和高山板栗等多種經(jīng)濟(jì)性食用林果;丘陵平原區(qū)和圩區(qū)主要以各種水稻、小麥和其他油菜籽的種植而較為聞名。近年來(lái)，菜地使用范圍經(jīng)過(guò)拓寬后的幅度已經(jīng)增加得比較大。相應(yīng)地，在人為技術(shù)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的不斷推廣下，形成了南北向區(qū)域過(guò)渡型、微細(xì)向區(qū)域過(guò)渡分布型、垂直向過(guò)渡分布型等多種不同的天然土壤土質(zhì)空間形態(tài)分布結(jié)構(gòu)類型，以及十種土壤肥力優(yōu)良、豐富多樣的天然土壤分布類型，在天然土壤環(huán)境好的條件下卻也形成了天然的砂質(zhì)土壤。主要的砂壤類型主要成分有:黃褐色棕壤、石灰土、棕紅色砂壤(亞綱)、紫色土、水稻用砂壤土、石灰質(zhì)、沼澤質(zhì)土和農(nóng)用花卉土及園林用砂壤基質(zhì)土。根據(jù)前期研究中地區(qū)內(nèi)的自然地貌、植被和耕地土壤的密度差別等實(shí)際情況，本文選擇了位于平原區(qū)和圩區(qū)的水稻田、蔬菜園、丘陵地區(qū)崗地等作為人工作物栽培基地種植的大型茶園、竹林等地作為一個(gè)比較典型的工業(yè)農(nóng)用地[[][]陳懷滿.耕地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)土壤-農(nóng)產(chǎn)品同時(shí)采樣的重要性和必要性.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35(3):封二.主要重金屬污染元素分析在宜興市丁蜀鎮(zhèn)的農(nóng)田土壤表層(土層深度0~20cm)重金屬元素含量變化特征表2-1顯示，六種元素的表層土壤重金屬含量的線性變異系數(shù)從小到大依次為Cr、Ni、As、Pb、Cd、Hg，其中除了重金屬Hg元素的變異系數(shù)之外其他五種元素的變異系數(shù)均小于1mg/kg。在算數(shù)表準(zhǔn)偏差中Cr元素的含量最大，而且最大算數(shù)偏差的含量是第二的兩倍。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995），發(fā)現(xiàn)宜興市農(nóng)田土壤中前面所講的六種元素的重金屬含量的平均值還沒(méi)有超過(guò)土壤環(huán)綜合境質(zhì)量一級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，低于人工綜合利用土壤自然資源背景平均值，低于人工綜合利用土壤自然資源背景平均值[[]陳林華，倪吾鐘，李雪蓮，等.常用肥料重金屬含量的調(diào)查分析.浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，26(2):223-227.[]陳林華，倪吾鐘，李雪蓮，等.常用肥料重金屬含量的調(diào)查分析.浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，26(2):223-227.表2-1宜興市表層土壤重金屬含量特征項(xiàng)目As（mg/kg)Cd（mg/kg)Cr（mg/kg)Hg（mg/kg)Ni（mg/kg)Pb（mg/kg)最小值0.610.026.200.0042.69.8最大值187.95.671053.9210.799277.0718.3算術(shù)平均值9.460.1465.230.04327.722.9中位值9.510.1464.710.03527.522.3算數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.860.0814.310.0946.47變異系數(shù)0.2190.590.132.1790.1440.225表2-2宜興市深層土壤重金屬含量特征項(xiàng)目As（mg/kg)Cd（mg/kg)Cr（mg/kg)Hg（mg/kg)Ni（mg/kg)Pb（mg/kg)最小值1.2410.02110.6910.00411.2918.191最大值37.7910.461168.7911.102161.39139.691算術(shù)平均值9.7010.09163.6910.017128.20119.781中位值9.3910.09163.1910.014128.19119.391算數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.4410.02112.6910.01816.9613.471變異系數(shù)0.3460.2910.191.10310.2380.167土壤表層砂質(zhì)土壤的6項(xiàng)砂質(zhì)土壤中的重金屬化學(xué)元素的濃度空間變化分布構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行相關(guān)資料收集分析，參考目前中國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(gb15618-1995)，對(duì)我國(guó)宜興市境內(nèi)農(nóng)田土壤表層砂質(zhì)土壤中的重金屬化學(xué)元素平均含量及其在表層土壤環(huán)境中的濃度空間變化分布及其特點(diǎn)數(shù)據(jù)做了初步的分析比較。研究區(qū)不同農(nóng)田土壤重金屬污染等級(jí)劃分結(jié)果如圖2-1。調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)分析報(bào)告結(jié)果顯示，宜興市園區(qū)農(nóng)田中以重金屬用地As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等六種元素屬于一級(jí)土地標(biāo)比例最高，占到該農(nóng)業(yè)研究所園區(qū)土地總體農(nóng)田土地規(guī)模面積的93.3~99.0%;其次是所采取的超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占到整個(gè)研究區(qū)和園區(qū)土地總面積的0.94~6.08%;而三級(jí)和高于三級(jí)土地標(biāo)準(zhǔn)下所有的占農(nóng)田土地規(guī)?？偯娣e相對(duì)較少，分別僅為所占0~0.350%和0.005~0.180%，其所占土地的面積分布主要按土地規(guī)模面積大小順序可以大致細(xì)分為以下兩類，第一類土地是沿城市污水處理河道分布呈現(xiàn)的條狀土地分布;第二種同類型的則為土地呈現(xiàn)線形點(diǎn)狀或片態(tài)的土地分布[[]陳奕云，唐名陽(yáng)，王淑桃，等.基于文獻(xiàn)計(jì)量的中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià).土壤通報(bào)，2016，47(1):219-225.[]陳奕云，唐名陽(yáng)，王淑桃，等.基于文獻(xiàn)計(jì)量的中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià).土壤通報(bào)，2016，47(1):219-225.宜興農(nóng)田重金屬污染源研究“各種土壤重金屬輸入源在不同地區(qū)的農(nóng)田土壤上的種植量和輸入源之間存在明顯的差異，不同地區(qū)種植模式下的土壤重金屬輸入源匯也可能存在較大的差異”[[]石陶然.基于輸入輸出清單的浙江省農(nóng)田土壤重金屬預(yù)測(cè)預(yù)警及污染狀況研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2019.]。成因根據(jù)研究顯示宜興市地面表層土壤的重金屬鎘和鎳元素的污染含量上升是我們?nèi)藶閷?dǎo)致的?！坝捎谖覈?guó)農(nóng)田土壤中Cd、Ni的輸出途徑比較少而呈現(xiàn)為凈輸出的狀態(tài)，并且經(jīng)淋洗破壞和植物吸附等途徑將其從土壤中的傳播介質(zhì)移除的總量比較小”[[]石陶然.基于輸入輸出清單的浙江省農(nóng)田土壤重金屬預(yù)測(cè)預(yù)警及污染狀況研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2019.]。因此，農(nóng)田土壤中鎘元素的鎳元素大致會(huì)出現(xiàn)慢慢積累狀態(tài)，然后隨著土壤中的元素的數(shù)量增加。同時(shí)也會(huì)慢慢地影響農(nóng)田土壤的質(zhì)量，由于質(zhì)量受到污染，隨之農(nóng)作物的產(chǎn)率和品種也會(huì)產(chǎn)生影響，甚至人們不注意的瞬間重金屬元素通過(guò)手和口等途徑對(duì)人體健康帶來(lái)了危害。因此，確定宜興市丁蜀鎮(zhèn)的鎘和鎳元素特征，對(duì)后期農(nóng)田土壤的危害制定這兩種元素的控制力，末端治理等措施，實(shí)現(xiàn)有效地、科學(xué)地控制農(nóng)田土壤中的鎳和鎘兩種元素[]石陶然.基于輸入輸出清單的浙江省農(nóng)田土壤重金屬預(yù)測(cè)預(yù)警及污染狀況研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2019.[]石陶然.基于輸入輸出清單的浙江省農(nóng)田土壤重金屬預(yù)測(cè)預(yù)警及污染狀況研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2019.[]叢艷國(guó)，魏立華.土壤環(huán)境重金屬污染物來(lái)源的現(xiàn)狀分析.2002，(1):18-20.[]叢源，鄭平，陳岳龍，等.北京農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤重金屬元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).地質(zhì)通報(bào)，2008，27(5):681-688.[]董同喜，楊海雪，李花粉，等.華北農(nóng)田小麥-玉米輪作體系下土壤重金屬積累特征研究.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，31(4):355-365.方法與原理大氣沉降大氣沉降數(shù)據(jù)主要依據(jù)近年來(lái)(20016~2019年)公開(kāi)分析發(fā)表的宜興市耕地和農(nóng)田土壤沉降數(shù)據(jù)(詳見(jiàn)表3-1)進(jìn)行匯總、計(jì)算所得到的[[]范拴喜，甘卓婷，李美娟，等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010[]范拴喜，甘卓婷，李美娟，等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(17):310-315.[]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.式（3-1）其中，Ai表示大氣干濕沉降量；Ci為平均沉降通量；S為農(nóng)田面積。畜禽糞便目前對(duì)于畜禽動(dòng)物糞便的農(nóng)田污染主要的處理技術(shù)手段依舊是將其通過(guò)農(nóng)田土壤堆積堆積成型的農(nóng)家肥后再通過(guò)施肥進(jìn)入到當(dāng)?shù)剞r(nóng)田，“同時(shí)這些進(jìn)入畜禽動(dòng)物糞便土壤中的各種有害重金屬有毒物質(zhì)也可能會(huì)隨之通過(guò)排放進(jìn)入到農(nóng)田土壤”[[]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.[]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.式（3-2）其中，“Ai為畜禽糞便對(duì)農(nóng)田土地上的重金屬（i）輸入量；f為牲畜糞便的耕地農(nóng)用率；Nj為一個(gè)年飼養(yǎng)的畜禽(j)；Pj為一個(gè)畜禽(j)糞便排尿時(shí)的系數(shù)；fwj是畜禽（j）糞便的含水量；Cij是畜禽糞便中重金屬（i）的濃度（干重）”[[][]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.肥料與農(nóng)藥“由化肥輸入到農(nóng)田土壤重金屬數(shù)據(jù)根據(jù)每年宜興市化肥施用量和化肥中Cd、Ni元素的含量計(jì)算?！庇?jì)算公式如下：式（3-3）其中，Ai為從肥料中被帶入到耕地的土壤中所含有的重金屬(i)含量；Nj為每年肥料（j）年施用量；Cij為肥料（j）中使用的重金屬（i）含量。[[][]羅磊，等.典型持久性污染物的來(lái)源與環(huán)境化學(xué)行為研究.中國(guó)農(nóng)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，：46-58結(jié)果分析根據(jù)上文中關(guān)于大氣下沉、灌溉用水、畜禽糞便、化肥的相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果和對(duì)比分析方法，分別從各種途徑計(jì)算了經(jīng)由不同方式進(jìn)入宜興市農(nóng)田土壤的Cd、Ni總輸出通量，其不同的污染源輸出量及總排放通量見(jiàn)下表3-1?！案鶕?jù)表3-1所示”[[]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.]，現(xiàn)階段，大氣沉降作物是宜興市部分地區(qū)農(nóng)田土壤Cd，Ni的主要輸入源，分別約占總土壤輸入量的80.51%和64.90%，除了大氣沉降外，土壤Cd污染主要的輸入項(xiàng)為灌溉用水，Ni主要的輸入項(xiàng)為牲畜糞便[[]封朝暉，劉紅芳，王旭.我國(guó)主要肥料產(chǎn)品中有害元素的含量與評(píng)價(jià).中國(guó)土壤與肥料，[]熊孜.河北農(nóng)田土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2017.[]封朝暉，劉紅芳，王旭.我國(guó)主要肥料產(chǎn)品中有害元素的含量與評(píng)價(jià).中國(guó)土壤與肥料，2009，(4):44-47.[]郭德杰，吳華山，馬艷，等.集約化養(yǎng)殖場(chǎng)羊與兔糞尿產(chǎn)生量的監(jiān)測(cè).生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，27(1):44-48.表3-1農(nóng)田土壤Cd、Ni輸入通量項(xiàng)目CdNi大氣沉降8.78071.300畜禽糞便0.69025.200肥料0.4957.530灌溉水0.9452.750總輸入10.900110.000農(nóng)田土壤重金屬含量分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估農(nóng)田重金屬含量分析首先，將稱取已烘干至恒重的植物樣品0.1左右放入燒杯中，記錄樣品此時(shí)的實(shí)際重量，然后加入5ml濃硝酸和1ml高氯酸，將燒杯放在加熱板上低溫消煮約4h，直到黃煙消散，只剩少量液體時(shí)停止加熱燒杯。冷卻后，加入0.5毫升過(guò)氧化氫，置于110°C的加熱盤(pán)中，直到煙霧消散[[]李亞瑾[]李亞瑾，孫志高，李曉，黎靜，王華，王杰.閩江大樟溪下游沿線濕地沉積物中重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].水土保持學(xué)報(bào)，2020，34(02):331-339.在植物樣品消解過(guò)程中加入空白樣品，符合植物樣品消解方法。采用感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜分析儀電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定了重金屬中Cd、Zn、Pb、Cu、Cr和Ni含量。為了大大提高元素測(cè)定的精度和準(zhǔn)確性，每隔兩個(gè)樣品便要對(duì)一次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07602進(jìn)行一次校正。農(nóng)田土壤重金屬含量宜興地區(qū)農(nóng)田中的土壤重金屬元素的含量由大到小分別為Cr、Cu、Pb、Ni、Co、As、Se、Cd、Hg。其中重金屬Hg、Se、Cd三種元素含量均小于1；而Cr、Pb、Cu、Ni、Co、As等6種重金屬元素含量都均兩位數(shù)，區(qū)域的分布比較廣。Cr、Pb、Cu、Ni元素的含量都很大其均值分別為74.31、35.24、28.3、25.75。所有樣品的PH值最大達(dá)到7.32和最小達(dá)到5.87，平均約5.87；雖Cr元素含量最大，但標(biāo)準(zhǔn)偏差和方差Cu元素值最大，具體測(cè)量結(jié)果如下表4-1：表4-1宜興農(nóng)田土壤重金屬數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)元素N最小值最大值均值標(biāo)準(zhǔn)偏差方差Cr2061.482.274.316.0736.84Co2010.227.615.753.3911.52Ni2015.63425.755.6531.96Cd200.070.320.190.060Pb2028.341.82As206.7520.910.76415.96Hg200.050Se200.370.650.480.070.01Cu2019.270.628.310.58111.89pH204.687.325.870.680.46風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)該方法是瑞典物理學(xué)家j.hakanson于1980年提出的[[]HakansonLars.Anecologicalriskindexforaquaticpollutioncontrol.asedimentologicalapproach[J].WaterResearch，1980，14(8):975-1001.]，根據(jù)固體土壤學(xué)中重金屬元素的不同性質(zhì)和造成環(huán)境污染的不同行為，提出了大氣排放和降塵過(guò)程中土壤重金屬污染的長(zhǎng)期綜合分析評(píng)價(jià)方法(張曉靜等，2010)。通過(guò)與其他科學(xué)評(píng)價(jià)和測(cè)量模型的比較，引入潛在的重金屬生態(tài)環(huán)境危害效應(yīng)指數(shù)來(lái)反映不同重金屬潛在毒性效應(yīng)系數(shù)的水平和微生物對(duì)各種重金屬潛在毒性效應(yīng)系數(shù)的水平Ti，在科學(xué)評(píng)價(jià)中充分表達(dá)不同化學(xué)品中各種重金屬潛在毒性系數(shù)的水平，而且不同重金屬潛在生物毒理學(xué)、生態(tài)危害和環(huán)境影響效應(yīng)密切有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用一種具有一定可比性、等價(jià)性、分級(jí)評(píng)價(jià)方法對(duì)其進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)[[]\o"WeeksJM,CombrSDW.Ecologicalriskassessmentofsoil[J].MineralogicalMagazine,2005,69(5):601-613."WeeksJM，CombrSDW.Ecologicalriskassessmentofsoil[J].MineralogicalMagazine，[]HakansonLars.Anecologicalriskindexforaquaticpollutioncontrol.asedimentologicalapproach[J].WaterResearch，1980，14(8):975-1001.[]\o"WeeksJM,CombrSDW.Ecologicalriskassessmentofsoil[J].MineralogicalMagazine,2005,69(5):601-613."WeeksJM，CombrSDW.Ecologicalriskassessmentofsoil[J].MineralogicalMagazine，2005，69(5):601-613. （4-1） （4-2）式中Ei為某種重金屬元素在該地區(qū)的潛在生態(tài)危害指數(shù)；Ci是樣品中某種重金屬元素i的含量；C0該重金屬元素在環(huán)境中的背景值；Ti為重金屬元素的毒性響應(yīng)系數(shù)。農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用農(nóng)業(yè)部制定的NY861—2004作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表4-2）。表4-2農(nóng)田土壤重金屬元素的背景值和毒性系數(shù)參考表項(xiàng)目CrNiCdPbAsHgCu背景值77.826.70.1326.2100.2922.3毒性系數(shù)2530510405表4-3Ei和RI的分級(jí)與生態(tài)危害程度Table2-7Theclassificationanddegreeofecologicalharm危害指數(shù)分級(jí)與危害程度輕微中等強(qiáng)很強(qiáng)極強(qiáng)潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei＜4040-8080-160160-320≥320潛在生態(tài)危害指數(shù)RI＜5050-100100-200200-400≥400根據(jù)上文的計(jì)算公式（4-1）、（4-2）得出結(jié)論：Cd、Cr、Pb、Ni、Cu、Zn元素存在不同的污染情況，其中，只有Cd元素潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei的分級(jí)和危害度為中等，其它Cr、Ni、Pb、As、Hg、Cu元素危害系數(shù)Ei的分級(jí)程度均為輕微度。元素Cr的潛在生態(tài)的危險(xiǎn)指數(shù)RI的分級(jí)與危害程度為輕微，其次Ni、Pb、Cu元素的危害程度強(qiáng)，然后As元素的危害程度很強(qiáng)，最后Cd、Hg元素的危害程度最高，達(dá)到了極強(qiáng)。詳細(xì)如下表4-4：表4-4潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)元素CrNiCdPbAsHgCuEi最大值2.1136.36773.8467.97720.933.10315.83Ei最小值1.5782.92115.9235.4016.756.8974.305RI38.20696.423873.462134.485215.16383.172126.883地累積指數(shù)地累積指數(shù)（IndexofGeoaccumulation，Igeo）是由德國(guó)科學(xué)家Muller在20世紀(jì)60年代提出的[[]\o"MüLLERG.IndexofgeoaccumulationinsedimentsoftheRhineRiver[J].GeoJournal,1969,2(3):108-118．"[]\o"MüLLERG.IndexofgeoaccumulationinsedimentsoftheRhineRiver[J].GeoJournal,1969,2(3):10