江西省栀子产区土壤重金属污染特征及其污染风险评价_洪家顺.pdf

1012023 年 6 月江西省栀子产区土壤重金属污染特征及其污染风险评价江西省栀子产区土壤重金属污染特征及其污染风险评价洪家顺，李道成，陈玉园，宁知贵，王裕成*（江西省道地药材质量评价研究中心，江西南昌，330029）摘 要：目的：为了探究江西省栀子产区土壤重金属污染特征及生态风险状况，本文选择了 11 个产区作为研究区域，测定土壤严格控制的 Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 含量，并测定土壤 pH 值。采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数、地累积指数、潜在生态风险指数、综合潜在生态风险指数评估 Hg、Pb、Cd、As、Cu、Cr 这 6 种重金属的含量特征及其风险。方法：采用微波消解/电感耦合等离子体质谱法测定Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 含量，电位法测定土壤 pH 值。结果：江西省栀子产区土壤重金属仅有莲花县路口镇的 Cr 超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB156182018）和仅有莲花县路口镇的 Cr 和 As 超过绿色食品产地环境质量标准（NY/T 3912021）规定的限值，总体属于无污染、清洁水平（除莲花县路口镇属于轻度污染）。栀子产区土壤重金属潜在生态风险低，适合栀子的种植。关键词：栀子；土壤重金属；污染指数；江西省中图分类号：X508 文献标志码：A 文章编号：1008-3103（2023）03-0101-05Pollution Characteristics of Heavy Metals in Soil of Fructus Gardeniae Habitats in Jiangxi Province and its Pollution Risk AssessmentHongJia-shun，LiDao-cheng，ChenYu-yuan，NingZhi-gui，WangYu-cheng*（JiangxiProvinceevaluationandresearchcenterofdaodiherbs，NanchangJiangxi330029，China）Abstract：Objective：InordertoexplorethecharacteristicsofheavymetalpollutionandecologicalriskinthesoilofGardeniaeFructushabitatsinJiangxiprovince，11differenthabitatswereselectedastheresearchobject，andthecontentsofCr，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg，Pbinthesoilunderstrictcontrolweredetermined，aswellasthesoilpHvalue.Singlefactorpollutionindex，Nemerowintergratedpollutionindex，geo-accumulationindex，potentialecologicalriskindexandcomprehensivepotentialecologicalriskindexareusedtoassessthecontentcharacteristicsandrisksofHg，Pb，Cd，As，CuandCr.Methods：ThecontentsofeightmetalsincludingCr，Ni，Cu，Zn，As，Cd，HgandPbweredeterminedbymicrowavedigestion/inductivelycoupledplasmamassspectrometry，andthesoilpHwasdeterminedbypotentiometry.Results：OnlyCrinLukouTown，LianhuaCountyinJiangxiProvinceexceededtheStandardforSoilEnvironmentalQualityRisk-ManagementandControlofSoilPollutiononAgriculturalLand（Trial）（GB 156182018）inallthetestedsoilheavymetalcontentsofGardeniaeFructushabitatsinJiangxiProvince，andonlyCrandAsinLukouTown，LianhuaCountyexceededthelimitsspecifiedinGreenFood-EnvironmentalQualityforProductionArea（NY/T 3912021），andsoilheavymetalcontentsofFructusGardeniaehabitatsinJiangxiProvincewasgenerallypollution-freeandclean（exceptforLukouTown，LianhuaCounty，whichwasslightlypolluted）.ThepotentialecologicalriskofheavymetalsinthesoilofGardeniaeFructushabitatsislow，whichissuitablefortheplantingofGardeniaeFructus.Keywords：GardeniaeFructus；Heavymetalsinsoil；Pollutionindex；JiangxiProvince基金项目：赣江新区科技计划项目（赣新管创发202026 号）。作者简介：洪家顺（1987），助理实验师，研究方向为中药材质量评价与研究，土壤质量评价与研究；通讯作者：王裕成（1996），硕士，研究方向为天然药物化学。DOI:10.14127/ki.jiangxihuagong.2023.03.0171022023 年第 3 期（总第 167 期）0 引言随着社会的不断发展，大量污水和固体废弃物的排放、农药化肥的不合理使用等环境污染现象严峻，土壤中的重金属污染物不仅会危害农田环境，还可通过食物链进入人体，危害人体健康1-4。此前，许多学者均报道了中药材中存在不同程度的重金属污染5-8，因此研究中药材种植地土壤重金属的含量、空间分布、环境质量和进行风险评级显得尤为重要。近年来，许多学者研究了栀子中的重金属含量并对其进行风险评估9-14，但研究栀子产区土壤重金属污染特征及其评价的报道尚未发现，本研究遵循点面结合、多种评价方法相结合、取长补短综合评价的原则，采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法、综合潜在生态风险指数法等方法对监测地区的产地土壤重金属污染状况进行评价，旨在探明栀子产地土壤重金属富集特征及其风险，为当地组织研判中药材质量安全研究提供依据，为重金属污染防治及风险管控提供土壤质量基础数据，为保障栀子药用安全，合理布局栀子种植，促进栀子种植产业可持续发展提供数据支撑和理论依据。1 材料与方法1.1 研究区域研究区域选择江西省内栀子种植产区各市县的乡镇：S1 为吉水县文峰镇，S2 为吉水县丁江镇，S3 为吉水县乌江镇，S4 为永丰县瑶田镇，S5 为安福县甘洛乡，S6为莲花县路口镇，S7 为樟树市义成镇，S8 为高安市龙潭镇，S9 为崇仁县杭桥乡，S10 为湖口县武山镇，S11 为武宁县澧溪镇。表 1 栀子产区土壤采集信息编号区域经度（）纬度（）土壤份数S1吉水县文峰镇115.203427.19293S2吉水县丁江镇115.272527.14163S3吉水县乌江镇115.302627.23425S4永丰县瑶田镇115.625527.09275S5安福县甘洛乡114.559227.22474S6莲花县路口镇114.071927.27635S7樟树市义成镇115.23127.99517S8高安市龙潭镇115.210528.43373S9崇仁县杭桥乡115.847227.69983S10湖口县武山镇116.320629.580519S11武宁县澧溪镇114.814129.210831.2 样品采集与处理样品采集时间为 2021 年 6 月，遵循土壤采样区域随机法，采集深度 020cm，各采集点采样量基本保持一致，每份土壤样品不少于 1.5kg，共采集 60份，采集的土壤样品于牛皮纸上自然风干，挑出碎石、树枝杂草等杂物，经球磨机研磨后过 100 目装于聚乙烯塑料瓶中，土壤 pH 按照土壤pH 的测定电位法（HJ 9622018）测定，土壤重金属按照土壤和沉积物 12 种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法 （HJ 8032016）测定。1.3 评价方法1.3.1 单因子污染指数法单因子污染指数法能够分别反映目标物中各个元素的污染程度，其计算公式为 Pi=Ci/Si式中 Pi为目标物中污染元素 i 的单因子污染指数，Ci为污染元素 i 的实测浓度值(mg/kg)，Si为 i 种污染元素的评价标准（mg/kg）。1.3.2 内梅罗综合污染指数法内梅罗综合指数法突出了高浓度污染物对环境质量的影响，同时兼顾单因子污染指数的平均值15。由于土壤同时被多种重金属元素污染，因而土壤污染评价要运用综合指数法进行评价。其计算公式如下。PN=1212nPiPiin=|+()max其中 Pi（max）为目标物中单项污染物的最大污染指数。1.3.3 地累积指数法地累积指数(Igeo)又称 Muller 指数，反映了单一重金属元素的污染水平，在计算过程中加入了岩石地质及其他因素的修正指数，充分考虑到人为活动对重金属污染的影响16，其公式为 Igeo=log2Ci/(1.5Bi)Bi为土壤中第 i 种重金属的地化学背景值(mg/kg)。一般认为土壤重金属 i 的 Igeo值越大，富集越严重；当Igeo0 时，表明土壤重金属主要源于人类活动而非成土母质等自然因素。1.4数据处理试验数据采用 Microsoftexcel2010 进行处理分析，常规制图采用 OriginPro2021，变异系数 CV（%）=（标准偏差 SD/平均值）100%。1032023 年 6 月江西省栀子产区土壤重金属污染特征及其污染风险评价2 结果与分析2.1 栀子各产区土壤重金属污染特征栀子各产区土壤重金属含量的描述性统计分析见表 2。背景值为江西省土壤重金属背景值17，标准值取自土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 151682018）中 pH 5.5 时，各重金属的风险值18和绿色食品产地环境质量标准（NY/T 3912021）规定的 pHCrHgCdCuPb，土壤中 As和 Cr 累积程度较严重，这与 As和 Cr 超过标准值倍数较高的结果一致。图 1 栀子各产区土壤重金属地累积指数比较3 讨论江西省 11 个栀子产区土壤除 Pb 的平均含量未超过背景值，其他 7 种重金属 Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg 的平均含量均超过背景值。以土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB15168-2018）为参比，莲花县路口镇的 Cr 平均含量超过限值；以绿色食品产地环境质量标准（NY/T 391-2021）为参比，莲花县路口镇的 Cr 和 As 的平均含量超限值的 1.27 倍和 1.36 倍。单因子污染指数法评价表明，以土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 151682018）为评价标准时，11 个栀子产区土壤重金属均属于无污染，超标率为 0%；以绿色食品产地环境质量标准（NY/T 3912021）为评价标准时，11 个栀子产区土壤重金属仅有 1 个产区（莲花县路口镇）属于轻微污染，超标率为 9%。内梅罗综合污染指数法评价表明，以 GB 151682018 为参比，11 个栀子产区土壤重金污染程度中 10 个是清洁，1 个是尚清洁；以 NY/T 3912021 为参比，8 个清洁，2 个尚清洁，1 个轻度污染，整体属于清洁水平。地累积指数法评价表明，11 个栀子产区土壤中 As和 Cr 累积水平相对较高，其次是 Hg、Cd、Cu，仅 Pb几乎无积累。重金属单因子指数表明，As和 Cr 存在部分中度积累点。对江西省 11 个栀子产区土壤重金属采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法进行评价，总体来看土壤环境质量较好，但土壤 As和 Cr 仍存在部分超标区域，可重点关注该区域，加强污染防治工作。参 考 文 献1 陈文轩，李茜，王珍，等.中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价J.环境科学，2020，41（06）：320-331.2 贾乐，朱俊艳，苏德纯.秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响J.农业环境科学学报，2010，29（10）：154-1603 田威，李娜，倪才英，等.江西省稻渔系统中土壤和稻谷重金属污染特征及健康风险评价J.生态毒理学报，表 4 栀子产区土壤重金属内梅罗综合指数法评价结果项目吉水县文峰镇吉水县丁江镇吉水县乌江镇永丰县瑶田镇安福县甘洛乡莲花县路口镇樟树市义成镇高安市龙潭镇崇仁县杭桥乡湖口县武山镇武宁县澧溪镇综合污染指数（GB5618）0.250.370.310.350.410.820.520.470.500.460.29污染程度清洁清洁清洁清洁清洁尚清洁清洁清洁清洁清洁清洁综合污染指数（NY/T391）0.350.390.630.550.651.130.800.730.520.490.44污染程度清洁清洁清洁清洁清洁轻度尚清洁尚清洁清洁清洁清洁地累积指数Cr10-1-2-3CuAsCdHgPb吉水县文峰镇樟树市义成镇高安市龙潭镇崇仁县杭桥乡湖口县武山镇武宁县澧溪镇吉水县丁江镇吉水县乌江镇永丰县瑶田镇安福县甘洛乡莲花县路口镇2.2.2 内梅罗综合污染指数法表 4 栀子产区依据土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 156182018）为评价标准时土壤重金属内梅罗综合指数法评分析结果：11 个栀子产区土壤呈清洁污染、尚清洁污染的比例分别为91%和 9%，表明研究区域土壤重金属总体累积程度较低。表 4 栀子产区依据绿色食品产地环境质量标准（NY/T 3912021）为评价标准时土壤重金属内梅罗综合指数法评分析结果：11 个栀子产区土壤呈清洁污染、尚清洁污染、轻度污染的比例分别为 73%、18%、9%，表明少部分样品被污染了，污染较轻，但也需要注意该区域土壤重金属污染加重。（下转第 119 页）1192023 年 6 月教育信息化 2.0 行动计划下中职院校药物化学课堂教学改革实践研究学生与学生之间、教师与学生之间沟通增加。此外，智慧学习环境也是现代教与学的重要组合模式，在构建智慧学习环境时，不仅要满足教与学相结合，同时也要借助于智能化技术，对课堂采取多元化管理。例如在中职药物化学智慧学习环境中结合物联网技术，能够保证课堂效率，同时采用大数据分析模式，对学生行为轨迹进行分析预警。智慧学习环境构建也需要采取“够用”原则，并不只是过度追求高科技技术，而偏离整体教学方案，要与新课改下教育发展目标结合。4 结语教育信息化 2.0 行动计划的提出并不只是教学模式创新，更是现在新时代下教学发展必然要求，需要将教育教学与教育技术完美融合，坚持以时代发展所需为原则。传统药物化学教学方法已经不符合现在药物化学教学质量需求，中职院校在展开教育过程中要采取创新药物化学课堂的教学方式，使整节课堂质量得到提高，符合新形势下的社会需求。中职院校药物化学课堂教育改革策略有很多，教师要按照本校具体教育模式进行合理选择，只有这样才能够做到因材施教，培养学生成为新时代医药行业高素质人才。参 考 文 献1 何伟.教师信息技术应用能力如何升级为“2.0”J.江苏教育，2022（44）：76-77.2 SeInKim，HyeonheeRoh，MaesoonIm.NeuralinformationofartificialvisionvariesdependingonmeanfiringrateandspikingdurationJ.InvestigativeOphthalmology&；VisualScience，2022，63（7）：337-348.3 艾文娟.转换信息学科执教思维，赋予信息课堂生机活力教育信息化 2.0 背景下任务驱动型教学策略探究J.新教师，2022（5）：59-60.4 李云春.教育信息化 2.0 背景下信息技术教师知识评价量表构建研究D.贵阳：贵州师范大学，2022.5 王晓莉.基于“互联网+”中职院校融合课堂教学改革与实践J.电脑知识与技术，2021，17（5）：174-176.6 张迪.高职院校中药学专业药物化学课程教学改革探索J.中国中医药现代远程教育，2018，16（13）：45-47.7 张迪.信息化教学在高职院校药物化学教学中应用与探索J.中国科技投资，2019（9）：289.8 周惠燕，计竹娃，李卫宏，等.高职院校药物化学融入课程思政的探索与实践J.化学教育，2020，41（20）：70-75.9 赵东升，张玲玲，郭幼红.高职药物化学课程信息化教学设计与实施J.海峡药学，2020，32（4）：106-108.10 徐缓，王澈，邢永恒，等.化学化工类院校药物化学专业课程设置的思考J.药学教育，2016，32（4）：25-29.2021，16（03）：336-344.4 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NY/T391-2021，绿色食品产地环境质量标准S.（上接第 105 页）