20世紀80年代以來，隨著中國工農業的快速發展、城市化進程不斷加快，交通運輸、工業排放、化肥農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農村菜地逐漸轉變為城市近郊地,甚至被工業企業包圍,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]。隨著鄱陽湖生態經濟圈的建設，湖區的工農業獲得快速發展的同時也帶來了較多的環境問題,其中重金屬污染就是一個重要方面，區域內的農家菜地土壤也受到了不同程度的重金屬污染[7]，由于農家蔬菜大部分供農家自給，因此農家菜地土壤的重金屬污染將間接威脅鄱陽湖附近500多萬農民的身體健康。近些年，國內外學者對蔬菜地土壤重金屬的污染狀況進行較多研究，已經取得較好的研究結果和結論。研究對象主要集中在對較發達城市郊區蔬菜地土壤[5,8~10]，但對發展落后的湖區菜地土壤重金屬的污染研究較少[6],尤其是廣大的偏遠農村。徐明星等[11]分析不同經濟指標對長江三角洲土壤累積影響表明，土壤重金屬與經濟發展形式和水平有很強的相關性；楚純潔等[12]調查不同級別城鎮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的生態風險也較大。隨著社會主義新農村的大力建設，廣大的偏遠農村人口基數增大，城鎮化率提高，經濟快速發展，加上鄉鎮企業的大力新辦，區域菜地土重金屬污染面臨重大壓力。本文以環鄱陽湖區農家菜地土壤為研究對象，在野外土壤調查、采樣和重金屬含量分析的基礎上，利用潛在生態風險指數法，對土壤重金屬潛在生態風險進行評價，繼而對重金屬和環湖區9個社會經濟指標間進行灰色關聯度分析探討重金屬的污染來源，旨在為治理鄱陽湖區農家菜地土壤重金屬污染問題和保障人體健康提供依據。

1材料與方法

1.1研究區域介紹和樣品采集

本研究中討論的區域僅指環鄱陽湖湖區,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%，農業人口536.7萬人，占全省的12.29%。湖區屬亞熱帶濕潤氣候,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）的具有代表性的農家菜地土壤，根據每個縣農村地區蔬菜種植面積大小、人口及經濟狀況分別布設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，用瑪瑙研缽研磨，過100目篩，貯存備用。樣品采用三酸(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級純，所用水均為Milli-Q超純水器產生的去離子水。

1.3潛在生態風險評價方法

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風險指數（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效應、環境效應與毒理學聯系在一起，采用具有可比的、等價屬性指數分級法進行評價，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風險指數；Eir為潛在生態風險單項系數；Tir為某一種金屬的毒性響應系數，采用Hakanson指定的標準化重金屬毒性系數為評價依據（TriZn=1＜TriCr=2＜TriCu=TriPb=5＜TriCd=30）；Cif為單項污染系數；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Eir和RI的大小，將土壤重金屬的潛在生態風險狀況進行分級[14](表1)。

2結果與討論

2.1農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由大到小的順序是Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb,其中Cd變異系數最大，為52.5%，總體上5種重金屬變異系數相差不大,表明環鄱陽湖區農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統計軟件對環鄱陽湖區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,見表3。重金屬含量相關性分析結果表明：環鄱陽湖區菜地土中Cr-Zn、Cr-Pb呈極顯著的正相關關系,相關系數分別為0.844、0.812；Cu-Zn、Pb-Zn呈顯著正相關關系,相關系數分別為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,表明環鄱陽湖區農家菜地土壤中這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農家菜地土壤重金屬潛在生態風險評價

在應用Hakanson提出的潛在生態風險指數評價重金屬污染時，所選擇的參比值對最終評定結果有很大影響，本文選擇《土壤環境質量標準》GB15618-1995作為比較基準。根據上述（1~3）式計算，得到鄱陽湖區農家菜地土壤重金屬的潛在生態風險系數以及潛在生態風險綜合指數（表4）。從潛在生態風險單項系數的角度來看，在鄱陽湖區10個縣（市）中，各種重金屬平均生態風險大小的順序依次為：Cd＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr。其中以Cd的生態風險為最大，九江、德安、南昌、進賢、都昌等5個縣（市）Cd的潛在生態風險單項系數超過100，達到重度生態風險，永修和湖口的潛在生態風險單項系數大于40，達到中度生態風險，其他地區屬于輕微風險。根據環鄱陽湖各地區的總生態風險程度，結合ArcGIS軟件的空間分析工具做出環湖區各地區重金屬的空間分異圖（圖2），環鄱陽湖區農家菜地土壤總體上屬于輕微污染，風險指數空間分異明顯，除都昌外，工業較發達地區重金屬潛在風險較高于工業落后偏僻地區。其中生態風險最大的是進賢和都昌，生態風險指數高達126.83和126.54；生態風險指數最低的是鄱陽，僅為8.35。另外，分析發現：環湖區生態總風險主要是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。