佛山城郊菜地氮磷钾和重金属含量现状及代同分析

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珠三角地区近年经济发展速度快,工业和集约化农业(菜地)发展迅猛,但环境污染问题随之而来。以佛山地区为例,面源和重金属污染一直是热点话题。佛山地区工厂排污量大且不合理,城郊菜地复种指数高,部分菜地为一年三熟或两年五熟,加之存在肥料的过度施用与不合理地单一性使用等问题,是导致佛山城郊菜地重金属与氮磷面源污染的主要原因。然而,近几年对佛山地区城郊菜地氮磷钾等养分及土壤与蔬菜重金属含量现状缺乏调研,同时,该地区典型城中村菜地土壤与蔬菜重金属现状及人体健康状况之间关系并不清楚。本文首先选定代表性研究区域,开展调查问卷工作,总计收集有效问卷90份;同时在研究区域内采集典型的56个菜地土壤样品、28个农用灌溉水样、116个蔬菜样及103个人发样品,并测试其碱解氮、全氮、有效磷、全磷、速效钾与镉铜锰铝硒汞砷等重金属含量等相应指标,分析佛山市城郊菜地养分与菜地及蔬菜重金属含量现状。在此基础上,通过对样品的基本特征分析以及运用污染指数法等质量评价方法,讨论佛山地区的产业结构(主要是产业规模与大小两个方面)与城郊菜地氮磷面源与重金属污染之间的关系,并探究城中村居民健康(以人头发重金属含量指标作为反映)和菜地土壤/灌溉水及蔬菜重金属含量之间的潜在关系。本研究的主要结果与结论为:(1)佛山工业产地目前最主要集中于南海区与禅城区,因此南海、禅城两区的菜地土壤等采样频次加密。实地走访与调研结果表明:佛山各区菜地种植区潜在受工业污染程度顺序为:三水、禅城<高明<南海。同一区辖范围内,不同城中村菜地潜在污染风险与城中村周边的产业类型和密度及工业发展状况等显著相关。(2)佛山菜地土壤氮磷钾养分含量现状:(1)佛山市城郊菜地土壤碱解氮含量和全磷含量平均值分别为151.9 mg/kg和1.97 g/kg,处于全国第二次土壤普查养分分级的一级标准;有效磷与速效钾含量平均值分别为24.7 mg/kg与155.2mg/kg,处于二级标准;全氮含量平均值为1.48 g/kg,为三级标准。(2)变异系数从大到小依次为,有效磷(105.7%)、碱解氮(62.6%)、全氮(41.9%)、全磷(39.1%)、速效钾(34.9%)。(3)不同区域菜地土壤的养分含量现状显著不同,如:全氮从小到大依次为全氮从大到小为南海、高明、禅城、三水;碱解氮从大到小为南海、高明、禅城、三水;全磷从大到小为南海、高明、三水、禅城;有效磷从大到小为三水、禅城、高明、南海;速效钾从大到小为南海、禅城、高明、三水。(4)因此,针对佛山市城郊菜地种植区,需要根据其目前的养分含量现状及种植蔬菜的需肥特性,采取更优的水肥管理措施来控氮控磷,以此来避免佛山城郊菜地种植区的潜在面源污染风险。(3)佛山城郊菜地土壤、灌溉水与蔬菜重金属含量现状:(1)土壤镉超标率达71.4%,汞超标率达8.6%,砷超标率达0%;农用灌水镉超标率达100%,汞、砷超标率均为0。可见佛山城郊菜地土壤镉污染较严重,而汞、砷污染较轻,铜、锰也应受到及时的监控。(2)铜、锰、硒在土壤中含量远高于其在灌水中含量,而铝在灌水中含量平均值为2.58 mg/kg则高于其在土壤中含量0.47 mg/kg。(3)蔬菜中镉超标率从高到低为块茎类蔬菜(44.4%)、叶菜类蔬菜(43.7%)、豆类蔬菜(25.0%),汞超标率从高到低为块根和块茎类蔬菜(44.4%)、叶菜类蔬菜(33.6%)、豆类蔬菜(25.0%),砷超标率从高到低为块根和块茎类蔬菜(33.3%)、叶菜类蔬菜(12.6%)、豆类蔬菜(0%)。可见,3大类蔬菜对7种重金属的吸收和富集能力存在着一定差异,块根和块茎类蔬菜吸收重金属的能力最强,豆类蔬菜最弱。(4)基于调查问卷结果,对轻污染风险的禅城区堤田村和罗南村与南海区曾家村,中污染风险的南海区海舟村及重污染风险的南海区谭边村等5个城中村进一步调研分析。结果表明:城中村居民经营菜地规模、类型及水肥方式,食用自种蔬菜的量,饮食结构等因素对人发中各重金属含量具有综合影响。(1)菜地旁工业厂区越密布,人发中重金属含量相对越高;(2)经常采用底泥作肥,及河道水灌溉的居民人头发中重金属含量相对越高;(3)常年食用自种蔬菜的居民头发中重金属含量相对越高。可见,环境中的重金属元素能够通过“工业-土壤-农用灌溉水-蔬菜”的传递链危害城中村居民人体健康。
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