20世纪80年代以来，随着中国工农业的快速发展、城市化进程不断加快，交通运输、工业排放、化肥农药施用和大气沉降等造成的土壤重金属污染越来越严重[1~4]，一些原属于偏远地区农村菜地逐渐转变为城市近郊地,甚至被工业企业包围,受污染影响的土壤重金属含量显著偏高[5]。菜地土壤中的重金属不仅影响和改变土壤生态功能，而且通过蔬菜的富集和积累间接危害人类健康[6]。随着鄱阳湖生态经济圈的建设，湖区的工农业获得快速发展的同时也带来了较多的环境问题,其中重金属污染就是一个重要方面，区域内的农家菜地土壤也受到了不同程度的重金属污染[7]，由于农家蔬菜大部分供农家自给，因此农家菜地土壤的重金属污染将间接威胁鄱阳湖附近500多万农民的身体健康。近些年，国内外学者对蔬菜地土壤重金属的污染状况进行较多研究，已经取得较好的研究结果和结论。研究对象主要集中在对较发达城市郊区蔬菜地土壤[5,8~10]，但对发展落后的湖区菜地土壤重金属的污染研究较少[6],尤其是广大的偏远农村。徐明星等[11]分析不同经济指标对长江三角洲土壤累积影响表明，土壤重金属与经济发展形式和水平有很强的相关性；楚纯洁等[12]调查不同级别城镇土壤重金属污染状况，不仅仅大中城市，甚至是一些小型城镇的生态风险也较大。随着社会主义新农村的大力建设，广大的偏远农村人口基数增大，城镇化率提高，经济快速发展，加上乡镇企业的大力新办，区域菜地土重金属污染面临重大压力。本文以环鄱阳湖区农家菜地土壤为研究对象，在野外土壤调查、采样和重金属含量分析的基础上，利用潜在生态风险指数法，对土壤重金属潜在生态风险进行评价，继而对重金属和环湖区9个社会经济指标间进行灰色关联度分析探讨重金属的污染来源，旨在为治理鄱阳湖区农家菜地土壤重金属污染问题和保障人体健康提供依据。 1材料与方法 1.1研究区域介绍和样品采集 本研究中讨论的区域仅指环鄱阳湖湖区,包括南昌、进贤、九江、湖口、德安、星子、永修、都昌、鄱阳、余干10个行政县(图1),总面积达20781km2,占江西全省土地面积的13%，农业人口536.7万人，占全省的12.29%。湖区属亚热带湿润气候,年平均气温17.3℃,年平均水温18℃,多年平均降水量l620mm。于2010年3月份，采集鄱阳湖区周边九江、星子、德安、永修、南昌、进贤、余干、鄱阳、都昌、湖口10个县（市）的具有代表性的农家菜地土壤，根据每个县农村地区蔬菜种植面积大小、人口及经济状况分别布设8~10个点，共采集92个样品。为保证土壤样品的代表性，每个样点按梅花形布设5个分样点，5个分样点均采集表层（0~20cm）土壤并充分混合作为一个样品，然后按“四分法”获得1kg左右土壤样品。 1.2样品处理与重金属分析方法 先将采集来的土壤样品置于干燥通风处自然风干，用木棍碾碎，剔除植物残体、石块及其他杂质，用玛瑙研钵研磨，过100目筛，贮存备用。样品采用三酸(HF-HNO3-HClO4)消解法消解。采用ICP-AES原子吸收光谱仪测定Cd、Cr、Pb、Cu、Zn5种重金属元素的含量。分析过程所用试剂均为优级纯，所用水均为Milli-Q超纯水器产生的去离子水。 1.3潜在生态风险评价方法 1980年瑞典科学家LarsHakanson应用沉积学原理，提出了土壤和沉积物潜在生态风险指数（RI）评价方法[13]。本方法是一种应用较为广泛的重金属污染评价方法之一，该方法不仅考虑了土壤重金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起，采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价，其公式为:RI=∑i=1nEir(1)Eir=Tir×Cif(2)Cif=Ci表层/Cin(3)式（1）~（3）中，RI为某一采样点土壤重金属综合潜在生态风险指数；Eir为潜在生态风险单项系数；Tir为某一种金属的毒性响应系数，采用Hakanson指定的标准化重金属毒性系数为评价依据（TriZn=1＜TriCr=2＜TriCu=TriPb=5＜TriCd=30）；Cif为单项污染系数；Ci表层为土壤表层重金属i的浓度实测值；Cin为土壤重金属i的参比浓度值。根据Eir和RI的大小，将土壤重金属的潜在生态风险状况进行分级[14](表1)。 2结果与讨论 2.1农家菜地土壤重金属含量分布特征 由表2分析可得，与国家土壤II级标准相比较，Cd在鄱阳湖区各采样点超标严重，超标率达到90%，除南昌菜地土Zn和湖口菜地土Cu超标外，其余均未超标；5种重金属的变异系数由大到小的顺序是Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb,其中Cd变异系数最大，为52.5%，总体上5种重金属变异系数相差不大,表明环鄱阳湖区农家菜地土中重金属含量空间分布均匀。通过研究重金属元素之间的相关性可以推测重金属的来源是否相同。若它们之间存在相关性,则它们的来源可能相同,否则来源可能不同[15]。利用SPSS17.0统计软件对环鄱阳湖区菜地土中重金属含量作Pearson相关分析,计算出Zn、Cu、Pb、Cd、Cr之间的相关系数,见表3。重金属含量相关性分析结果表明：环鄱阳湖区菜地土中Cr-Zn、Cr-Pb呈极显著的正相关关系,相关系数分别为0.844、0.812；Cu-Zn、Pb-Zn呈显著正相关关系,相关系数分别为0.556、0.599；Pb-Cu、Cr-Cu、Cr与其他4种重金属没有相关关系。除Cd和Cu、Cr外,其余Zn、Pb、Cu、Cd、和Cr均存在不同程度的相关性,表明环鄱阳湖区农家菜地土壤中这5种重金属存在不同程度的复合污染或污染具有同源性。 2.2农家菜地土壤重金属潜在生态风险评价 在应用Hakanson提出的潜在生态风险指数评价重金属污染时，所选择的参比值对最终评定结果有很大影响，本文选择《土壤环境质量标准》GB15618-1995作为比较基准。根据上述（1~3）式计算，得到鄱阳湖区农家菜地土壤重金属的潜在生态风险系数以及潜在生态风险综合指数（表4）。从潜在生态风险单项系数的角度来看，在鄱阳湖区10个县（市）中，各种重金属平均生态风险大小的顺序依次为：Cd＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr。其中以Cd的生态风险为最大，九江、德安、南昌、进贤、都昌等5个县（市）Cd的潜在生态风险单项系数超过100，达到重度生态风险，永修和湖口的潜在生态风险单项系数大于40，达到中度生态风险，其他地区属于轻微风险。根据环鄱阳湖各地区的总生态风险程度，结合ArcGIS软件的空间分析工具做出环湖区各地区重金属的空间分异图（图2），环鄱阳湖区农家菜地土壤总体上属于轻微污染，风险指数空间分异明显，除都昌外，工业较发达地区重金属潜在风险较高于工业落后偏僻地区。其中生态风险最大的是进贤和都昌，生态风险指数高达126.83和126.54；生态风险指数最低的是鄱阳，仅为8.35。另外，分析发现：环湖区生态总风险主要是Cd的贡献造成的，Cd的潜在风险占总风险的66.53%~97.30%，其次为Cu，其他重金属贡献很小。#p#分页标题#e# 2.3农家菜地土壤重金属与区域相关社会经济指标关联分析 利用DPS3.0统计软件对各重金属含量与2010年环鄱阳湖区10个县区9个社会经济指标间进行灰色关联度分析（表5），分析过程采用均值化，分析系数为0.5。Zn、Cu、Pb、Cr、Cd与社会经济指标的关联度排序前3位见表6。由表6可以看出，蔬菜产量、城镇化率和重金属的关联度相对较稳定，除蔬菜产量与Zn、Cu、Cr的关联度大于0.9，其他参数之间的关联度均小于0.9，而地区生产总值、农药使用量对各种重金属含量的影响最弱。 2.4讨论 总体上环鄱阳湖区农家菜地土重金属属于轻微污染，Cd超标率达90%，污染情况最严重，其次为铜污染。各种重金属平均生态风险大小的顺序依次为：Cd＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr，与新[8]、白玲玉[16]等对蔬菜种植地研究结果相对一致，均以Cd、Cu污染为主，同刘苹等[17]对山东省露地蔬菜产地土壤以Cu、Pb污染为主的结果差异较大，可能与两者的施肥习惯、栽培方式、污染源分布等因素不同有关。研究表明，由于Cd的毒性系数大造成的较高的生态风险，同时蔬菜对重金属Cd的富集系数最大，最容易吸收土壤中的Cd并在其体内富集[18]，通过食物链富集影响人体健康，应该引起极大关注。另外，环鄱阳湖区农家菜地土重金属空间污染特征分异明显，工业较发达地区重金属生态风险较大于工业落后地区。环湖工业发达地区湖口、九江、德安、永修以及南昌、新建等县由于靠近省会城市南昌和昌九工业走廊，工业发展实力较强，各类工业企业相对较多，污染源普遍，工业“三废”和生活污水的大量排放导致重金属污染严重。另外密集的人口和发达的交通也对菜地土壤重金属含量有一定影响；而工业落后地区都昌、余干、鄱阳等滨湖偏僻地区，整体经济发展水平滞后，工业发展滞后，交通闭塞，土壤重金属的污染可能较多来自于施用化肥、有机肥等和重金属大气沉降等。 由表6可知，蔬菜产量与Zn、Cu、Pb、Cr4种重金属的关联度均最大，这是因为蔬菜产量的提高意味着相应的化肥、农药、灌溉水、地膜等配套农用品、设施使用量的增加，考虑到上文中化肥、农药和重金属的关联度较小，因此灌溉水、地膜等是蔬菜种植过程中土壤重金属的重要来源；工业总产值和企业数量反映的是工业化水平，环湖地区企业众多，且多以乡镇企业的形式存在，其成为重金属元素排放的重要来源，Zn的工业污染源主要是冶炼、镀锌、纺织等工业废水和污泥、废渣,化工、电子类企业往往导致Cd、Cr等多元素的积累[19]，故工业总产值和Zn的关联度最高，而工业企业数与Cr、Cd关联度较高；化肥使用量和Cu、Pb关联度较高，排在第二位，与Cd、Cr关联较弱，环鄱阳湖区农村种植蔬菜主要肥料品种为氮肥、含磷复合肥和主要以猪粪和鸡粪为主的有机肥，白玲玉[17]等认为部分有机肥特别是猪粪中Cu、Cd的含量较高，重金属含量超高的化肥、有机肥的施用是土壤中Cr、Cu、Cd的重要来源，对Pb污染不明显。另外，也有较多研究认为磷肥和有机肥中Cd含量较高，大量使用会导致土壤Cd的累积超标[12,16,17]，与本研究结果有差异，表明环湖区菜地土中Pb、Cd更可能来源于交通和大气沉降[20]而不是化肥施用输入，交通发展情况和Pb和Cd关联度最高便很好的得到佐证；城镇化水平的提高，导致城镇居民的生活垃圾和其它废弃物排放增加，增加包括重金属元素在内的土壤外源物质输入，因此城镇化率和Zn、Cr、Cd的关联度较高；农药使用量对重金属影响较弱，滕彦国等[21]认为农业生产过程中长期施用农药化肥会改变土壤的理化状态,使土壤化学元素特别是有毒有害元素重金属等活动性增强,使土壤重金属释放进入环境，因此注意农药合理使用。本研究在一定程度上揭示环鄱阳湖区农家菜地土重金属污染分布及差异，从湖区社会经济指标上解释不同重金属的最可能来源,由于受条件限制,各研究区域社会经济指标偏重不一,也未对各县区土壤重金属区域性背景值和不同种社会经济指标对重金属的综合污染效应做研究，今后研究将进一步补充并探讨。 3结论 1）环鄱阳湖区农家菜地土重金属属于轻微污染，Cd超标率达90%，污染情况最严重，除部分地区Cu超标外，其余均未超标。潜在风险评价表明：单项重金属风险程度依次为Cd＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr，Cd的潜在风险占总风险的66.53%~97.30%，其他重金属贡献很小。环鄱阳湖区工业较发达地区农家菜地土重金属生态风险较大于工业落后地区，工业发展情况对湖区的空间污染分异具有较大的影响。 2）农家菜地土壤重金属与区域相关社会经济指标关联分析表明：蔬菜产量、工业发展情况、城镇化率、交通业发展情况和菜地土壤不同重金属具有较高关联度，是不同种重金属的重要污染来源，由于重金属存在不同程度的复合污染或同源性，需要综合考虑不同种社会经济指标的治理。农药施用量与重金属含量关联度较弱，但仍然不能忽视。
