Heavy Metal Pollution on Farmlands Near Coal Mines in Minzhong Region
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摘要: 调查地处闽中的大田县以煤矿为主的污灌区农田土壤中Cd、Pb、Ni、Cu、Zn的污染状况，分别以全量和有效量为基础，对土壤的污染程度进行了评价、对土壤安全性进行了分级。结果表明，调查区域土壤Cd污染最为严重，Pb、Ni和Zn污染程度次之，Cu污染程度较轻。土壤重金属全量和有效量之间呈极显著正相关。土壤有机质含量与土壤Cd、Cu、Ni和Zn的全量和有效量均呈极显著正相关；土壤pH值仅与土壤Ni有效量呈显著负相关，与其他重金属有效量相关性不显著。调查区域土壤Cd对农产品质量的安全风险极高，Pb、Ni和Zn的风险中等偏高，Cu的风险中等偏低。总体而言，调查区域土壤重金属污染程度高，应引起高度重视，采取具有针对性的治理措施，保障农产品质量安全。Abstract: Cd, Pb, Ni, Cu and Zn pollution in the soil of farmlands within the irrigation areas covered dominantly by effluent from the coal mines in western Datian County in Fujian Province (Minzhong) was surveyed for evaluation. Data on total metal contents and effective quantities of the pollutants were collected. It was found that Cd pollution was most serious, followed by Pb, Ni and Zn, and Cu least in severity. A significant correlation existed between the total amount and the effective quantity of the heavy metals in the soils. The content of organic matters significantly correlated with those of Cd, Cu, Ni and Zn. Soil pH was significantly correlated inversely with Ni content, but not with the others. The safety risk of Cd pollution in the area was considered very high, while those of Pb, Ni and Zn high, and that of Cu low. Therefore, much attention must be paid to the problem and focused efforts implemented to safeguard the safety of agricultural products produced in the affected areas.
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Key words:
- Minzhong coal mining area /
- soil /
- heavy metal /
- pollution assessment /
- safety grading
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表 1 土壤重金属含量及其理化性质
Table 1. Heavy metal contents and physio-chemical properties of sampled soils
项目 最小值 最大值 平均值 限值 pH值 4.53 6.50 5.28 - 有机质(g·kg-1) 16.4 49.8 35.2 - CEC(cmol·kg-1) 4.43 7.09 5.57 - 黏粒(g·kg-1) 31.9 58.0 46.1 - 全Cd(mg·kg-1) 0.34 2.41 0.84 0.3 全Pb(mg·kg-1) 65.40 229.50 153.25 80 全Ni(mg·kg-1) 18.20 69.00 33.07 35 全Cu(mg·kg-1) 21.30 133.50 60.55 50 全Zn(mg·kg-1) 64.90 533.30 204.96 200 有效Cd(mg·kg-1) 0.17 1.94 0.53 0.16 有效Pb(mg·kg-1) 10.79 97.66 31.72 18 有效Ni(mg·kg-1) 0.54 11.01 3.21 1.2 有效Cu(mg·kg-1) 3.03 31.09 10.21 12 有效Zn(mg·kg-1) 5.22 100.58 26.77 20 
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表 2 土壤重金属有效度
Table 2. Effective levels of heavy metals in soil
(单位/%) 项目 Cd Pb Ni Cu Zn 最小值 44.64 8.12 2.42 11.37 5.87 最大值 82.34 43.04 16.45 23.29 36.14 平均值 59.43 19.72 9.04 16.08 12.76 标准差 10.53 7.56 4.22 2.76 6.31
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表 3 有机质含量与土壤重金属含量及其有效性之间的相关系数
Table 3. Correlation coefficient between organic matter and heavy metal contents, and between organic matters and effective quantities of heavy metals in soil
项目 Cd Pb Ni Cu Zn 全量 0.837** NS 0.592** 0.599** 0.743** 有效量 0.838** NS 0.698** 0.644** 0.851** 有效度 0.582* NS 0.563* 0.452* 0.536* 注：NS为无显著相关性。
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表 4 基于全量土壤污染指数评价结果
Table 4. Pollution evaluation indices of soil samples based on total heavy metal content
统计量 单因子污染指数(Pi) 综合污染指数(P综) Cd Pb Ni Cu Zn 最小值 1.12 0.82 0.52 0.43 0.32 2.40 最大值 8.03 2.87 1.97 2.67 2.67 12.74 平均值 2.79 1.92 0.94 1.21 1.02 5.69 标准差 1.75 0.54 0.36 0.62 0.55 2.38 无污染比例/% 0.00 4.55 50.00 40.91 50.00 0.00 轻微污染比例/% 50.00 54.55 50.00 50.00 45.45 0.00 轻度污染比例/% 18.18 40.91 0.00 9.09 4.55 9.09 中度污染比例/% 22.73 0.00 0.00 0.00 0.00 31.82 重度污染比例/% 9.09 0.00 0.00 0.00 0.00 59.09
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表 5 农产品产地土壤重金属污染程度分级指标和各安全级别单元比例
Table 5. Indices for classification and proportion of heavy metal pollution severity on agricultural production areas
级别 元素及含量分级指标/(mg·kg-1) 元素及各安全级别比例/% Cd Pb Ni Cu Zn Cd Pb Ni Cu Zn 安全值 0.14 15 0.8 12 20 0 9.09 13.64 72.73 54.55 警戒级 - - - - - 22.73 59.09 22.73 22.73 36.36 限制值 0.30 35 2.0 25 60 40.91 27.27 36.36 4.55 4.55 高危值 0.65 80 4.0 50 90 36.36 4.55 27.27 0 4.55
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