20世紀80年代以來，隨著中國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展、城市化進程不斷加快，交通運輸、工業(yè)排放、化肥農(nóng)藥施用和大氣沉降等造成的土壤重金屬污染越來越嚴重[1~4]，一些原屬于偏遠地區(qū)農(nóng)村菜地逐漸轉變?yōu)槌鞘薪嫉?甚至被工業(yè)企業(yè)包圍,受污染影響的土壤重金屬含量顯著偏高[5]。菜地土壤中的重金屬不僅影響和改變土壤生態(tài)功能，而且通過蔬菜的富集和積累間接危害人類健康[6]。隨著鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟圈的建設，湖區(qū)的工農(nóng)業(yè)獲得快速發(fā)展的同時也帶來了較多的環(huán)境問題,其中重金屬污染就是一個重要方面，區(qū)域內(nèi)的農(nóng)家菜地土壤也受到了不同程度的重金屬污染[7]，由于農(nóng)家蔬菜大部分供農(nóng)家自給，因此農(nóng)家菜地土壤的重金屬污染將間接威脅鄱陽湖附近500多萬農(nóng)民的身體健康。近些年，國內(nèi)外學者對蔬菜地土壤重金屬的污染狀況進行較多研究，已經(jīng)取得較好的研究結果和結論。研究對象主要集中在對較發(fā)達城市郊區(qū)蔬菜地土壤[5,8~10]，但對發(fā)展落后的湖區(qū)菜地土壤重金屬的污染研究較少[6],尤其是廣大的偏遠農(nóng)村。徐明星等[11]分析不同經(jīng)濟指標對長江三角洲土壤累積影響表明，土壤重金屬與經(jīng)濟發(fā)展形式和水平有很強的相關性；楚純潔等[12]調(diào)查不同級別城鎮(zhèn)土壤重金屬污染狀況，不僅僅大中城市，甚至是一些小型城鎮(zhèn)的生態(tài)風險也較大。隨著社會主義新農(nóng)村的大力建設，廣大的偏遠農(nóng)村人口基數(shù)增大，城鎮(zhèn)化率提高，經(jīng)濟快速發(fā)展，加上鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的大力新辦，區(qū)域菜地土重金屬污染面臨重大壓力。本文以環(huán)鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土壤為研究對象，在野外土壤調(diào)查、采樣和重金屬含量分析的基礎上，利用潛在生態(tài)風險指數(shù)法，對土壤重金屬潛在生態(tài)風險進行評價，繼而對重金屬和環(huán)湖區(qū)9個社會經(jīng)濟指標間進行灰色關聯(lián)度分析探討重金屬的污染來源，旨在為治理鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土壤重金屬污染問題和保障人體健康提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域介紹和樣品采集

本研究中討論的區(qū)域僅指環(huán)鄱陽湖湖區(qū),包括南昌、進賢、九江、湖口、德安、星子、永修、都昌、鄱陽、余干10個行政縣(圖1),總面積達20781km2,占江西全省土地面積的13%，農(nóng)業(yè)人口536.7萬人，占全省的12.29%。湖區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候,年平均氣溫17.3℃,年平均水溫18℃,多年平均降水量l620mm。于2010年3月份，采集鄱陽湖區(qū)周邊九江、星子、德安、永修、南昌、進賢、余干、鄱陽、都昌、湖口10個縣（市）的具有代表性的農(nóng)家菜地土壤，根據(jù)每個縣農(nóng)村地區(qū)蔬菜種植面積大小、人口及經(jīng)濟狀況分別布設8~10個點，共采集92個樣品。為保證土壤樣品的代表性，每個樣點按梅花形布設5個分樣點，5個分樣點均采集表層（0~20cm）土壤并充分混合作為一個樣品，然后按“四分法”獲得1kg左右土壤樣品。

1.2樣品處理與重金屬分析方法

先將采集來的土壤樣品置于干燥通風處自然風干，用木棍碾碎，剔除植物殘體、石塊及其他雜質(zhì)，用瑪瑙研缽研磨，過100目篩，貯存?zhèn)溆谩悠凡捎萌?HF-HNO3-HClO4)消解法消解。采用ICP-AES原子吸收光譜儀測定Cd、Cr、Pb、Cu、Zn5種重金屬元素的含量。分析過程所用試劑均為優(yōu)級純，所用水均為Milli-Q超純水器產(chǎn)生的去離子水。

1.3潛在生態(tài)風險評價方法

1980年瑞典科學家LarsHakanson應用沉積學原理，提出了土壤和沉積物潛在生態(tài)風險指數(shù)（RI）評價方法[13]。本方法是一種應用較為廣泛的重金屬污染評價方法之一，該方法不僅考慮了土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應、環(huán)境效應與毒理學聯(lián)系在一起，采用具有可比的、等價屬性指數(shù)分級法進行評價，其公式為:RI=∑i=1nEir(1)Eir=Tir×Cif(2)Cif=Ci表層/Cin(3)式（1）~（3）中，RI為某一采樣點土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)；Eir為潛在生態(tài)風險單項系數(shù)；Tir為某一種金屬的毒性響應系數(shù)，采用Hakanson指定的標準化重金屬毒性系數(shù)為評價依據(jù)（TriZn=1＜TriCr=2＜TriCu=TriPb=5＜TriCd=30）；Cif為單項污染系數(shù)；Ci表層為土壤表層重金屬i的濃度實測值；Cin為土壤重金屬i的參比濃度值。根據(jù)Eir和RI的大小，將土壤重金屬的潛在生態(tài)風險狀況進行分級[14](表1)。

2結果與討論

2.1農(nóng)家菜地土壤重金屬含量分布特征

由表2分析可得，與國家土壤II級標準相比較，Cd在鄱陽湖區(qū)各采樣點超標嚴重，超標率達到90%，除南昌菜地土Zn和湖口菜地土Cu超標外，其余均未超標；5種重金屬的變異系數(shù)由大到小的順序是Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb,其中Cd變異系數(shù)最大，為52.5%，總體上5種重金屬變異系數(shù)相差不大,表明環(huán)鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土中重金屬含量空間分布均勻。通過研究重金屬元素之間的相關性可以推測重金屬的來源是否相同。若它們之間存在相關性,則它們的來源可能相同,否則來源可能不同[15]。利用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對環(huán)鄱陽湖區(qū)菜地土中重金屬含量作Pearson相關分析,計算出Zn、Cu、Pb、Cd、Cr之間的相關系數(shù),見表3。重金屬含量相關性分析結果表明：環(huán)鄱陽湖區(qū)菜地土中Cr-Zn、Cr-Pb呈極顯著的正相關關系,相關系數(shù)分別為0.844、0.812；Cu-Zn、Pb-Zn呈顯著正相關關系,相關系數(shù)分別為0.556、0.599；Pb-Cu、Cr-Cu、Cr與其他4種重金屬沒有相關關系。除Cd和Cu、Cr外,其余Zn、Pb、Cu、Cd、和Cr均存在不同程度的相關性,表明環(huán)鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土壤中這5種重金屬存在不同程度的復合污染或污染具有同源性。

2.2農(nóng)家菜地土壤重金屬潛在生態(tài)風險評價

在應用Hakanson提出的潛在生態(tài)風險指數(shù)評價重金屬污染時，所選擇的參比值對最終評定結果有很大影響，本文選擇《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》GB15618-1995作為比較基準。根據(jù)上述（1~3）式計算，得到鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土壤重金屬的潛在生態(tài)風險系數(shù)以及潛在生態(tài)風險綜合指數(shù)（表4）。從潛在生態(tài)風險單項系數(shù)的角度來看，在鄱陽湖區(qū)10個縣（市）中，各種重金屬平均生態(tài)風險大小的順序依次為：Cd＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr。其中以Cd的生態(tài)風險為最大，九江、德安、南昌、進賢、都昌等5個縣（市）Cd的潛在生態(tài)風險單項系數(shù)超過100，達到重度生態(tài)風險，永修和湖口的潛在生態(tài)風險單項系數(shù)大于40，達到中度生態(tài)風險，其他地區(qū)屬于輕微風險。根據(jù)環(huán)鄱陽湖各地區(qū)的總生態(tài)風險程度，結合ArcGIS軟件的空間分析工具做出環(huán)湖區(qū)各地區(qū)重金屬的空間分異圖（圖2），環(huán)鄱陽湖區(qū)農(nóng)家菜地土壤總體上屬于輕微污染，風險指數(shù)空間分異明顯，除都昌外，工業(yè)較發(fā)達地區(qū)重金屬潛在風險較高于工業(yè)落后偏僻地區(qū)。其中生態(tài)風險最大的是進賢和都昌，生態(tài)風險指數(shù)高達126.83和126.54；生態(tài)風險指數(shù)最低的是鄱陽，僅為8.35。另外，分析發(fā)現(xiàn)：環(huán)湖區(qū)生態(tài)總風險主要是Cd的貢獻造成的，Cd的潛在風險占總風險的66.53%~97.30%，其次為Cu，其他重金屬貢獻很小。