Heavy Metal Pollution Evaluation and Correlation Analysis of Farmland Soil and Crops in Dongyang City

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0566

Abstract

Abstract:

Taking the farmland area of Dongyang as the research object, the safety of agricultural products was investigated mainly in the basic farmland protection area and the abnormal heavy metal area of soil geochemical investigation. The contents of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn in the soil and crops of Dongyang were determined by point-to-point collaborative sampling method. Soil heavy metal pollution was evaluated by soil accumulation index and potential ecological risk index. The results showed that Cd and Pb pollution existed in the study area, compared with the risk screening value of agricultural land, the over-standard rates were 11.67% and 5.0%. There were Cd and As pollution in crops, compared with the limit of food pollutants, the content of heavy metals As and Cd in 70 pieces of rice samples exceeded the standard, and the over-standard rates were 25.71% and 10.0%; The heavy metal Cd in 14 pieces of taro samples exceeded the standard, and the over-standard rate was 42.86%. Soil pollution evaluation showed that heavy metals such as Cd had strong ecological risk, while other heavy metals had slight ecological risk acceptable range. Correlation analysis showed that As and Cr in soil had antagonistic effects on the absorption of rice, while Cu and Ni in soil had promoting effects on the absorption of Cd in rice. As and Ni in soil had antagonistic effects on the absorption of Cu, Cr, Pb and Zn in taro, while As and Ni in soil had promoting effects on the absorption of Cd in taro.

Key words: farmland soil, heavy metal, crop, potential ecological risk assessment, correlation

HUANG Dongrong, NIE Wenchang, ZHANG Xu, WAN Chuan, XIA Ming, LEI Tianhao, JIN Leihua. Heavy Metal Pollution Evaluation and Correlation Analysis of Farmland Soil and Crops in Dongyang City[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(17): 56-62.

Figures/Tables 11

地累积指数	污染等级
Igeo≤0	无污染
0<Igeo≤1	轻-中度污染
1<Igeo≤2	中度污染
2<Igeo≤3	中度污染-强污染
3<Igeo≤4	强污染
4<Igeo≤5	强污染-极强污染
5<Igeo≤6	极强污染

风险评价指标		风险等级
$E r i$ <40	RI<100	轻微
40≤ $E r i$ <80	100≤RI<200	中等
80≤ $E r i$ <160	200≤RI<400	强
160≤ $E r i$ <320	400≤RI<800	很强
$E r i$ ≥320	RI≥800	极强

风险评价指标		风险等级
$E r i$ <40	RI<100	轻微
40≤ $E r i$ <80	100≤RI<200	中等
80≤ $E r i$ <160	200≤RI<400	强
160≤ $E r i$ <320	400≤RI<800	很强
$E r i$ ≥320	RI≥800	极强

项目	pH	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
最大值	6.3	38.7	0.475	106	32.6	0.309	49.6	70.2	108
最小值	4.94	1.19	0.105	11.7	9.8	0.046	4.03	24.6	43.8
平均值	5.34	6.74	0.183	37.35	18.16	0.114	13.09	37.97	71.45
标准差	0.29	6.22	0.063	20.50	5.45	0.058	9.507	8.53	16.40
变异系数	5.30	92.22	34.43	54.87	30.00	50.88	72.63	22.47	22.94
背景值	—	9.20	0.07	52.90	17.60	0.086	24.60	23.70	70.60
风险筛选值超标率	—	0.0	11.67	0.0	0.0	0.0	0.0	5.0	0.0

项目	As	Hg	Cr	Ni	Cu	Zn	Cd	Pb
最大值	0.456	0.080	0.962	2.648	6.81	36.64	0.327	0.105
最小值	0.05	0.003	0.109	0.317	3.093	24.175	0.082	0.05
平均值	0.158	0.001	0.085	0.057	1.0	13.24	0.012	0.038
标准差	0.081	0.003	0.153	0.39	3.14	4.135	0.097	0.053
变异系数	51.27	300.00	180.00	684.21	314.00	31.23	808.33	139.47
食品污染物限量（稻谷）	0.2	0.02	1.0	—	10	50	0.2	0.2
超标率	25.71	0.0	0.0	—	0.0	0.0	10.0	0.0

项目	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
最大值	0.029	0.18	0.3	3.78	0.004	2.31	0.07	20.46
最小值	0.009	0.03	0.1	1.27	0.001	0.34	0.03	8.95
平均值	0.015	0.10	0.19	2.48	0.003	0.83	0.04	13.93
标准差	0.006	0.039	0.057	0.659	0.001	0.52	0.013	3.109
变异系数	40.00	39.00	30.00	26.57	33.33	62.65	32.50	22.32
食品污染物限量（根茎块）	0.2	0.1	0.5	6	0.01	—	0.4	15
超标率	0	42.86	0	0	0	—	0	21.43

地累积指数	污染等级	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
Igeo≤0	无污染	96.67	5.00	95.74	93.62	73.33	93.33	51.67	95.00
0<Igeo≤1	轻-中度污染	1.67	73.33	4.26	6.38	21.67	5.00	48.33	5.00
1<Igeo≤2	中度污染	1.66	20.00	0.00	0.00	5.00	1.67	0.00	0.00
2<Igeo≤3	中度-重度污染	0.00	1.67	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
3<Igeo≤4	重度污染	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
4<Igeo≤5	重度—极重度污染	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
5<Igeo≤6	极重度污染	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00

项目	范围	平均值	轻微	中等	强	很强
As	3.65~42.07	6.90	98.33	1.67	0.00	0.00
Hg	29.30~143.72	53.26	46.67	36.67	16.67	0.00
Cr	1.29~7.26	1.47	100	0.00	0.00	0.00
Ni	1.24~29.88	3.19	100	0.00	0.00	0.00
Cu	2.73~18.98	5.32	100	0.00	0.00	0.00
Zn	0.76~1.98	1.0	100	0.00	0.00	0.00
Cd	42.86~203.57	74.13	0.0	71.67	25.00	3.33
Pb	5.19~14.81	7.80	100	0.00	0.00	0.00
RI	78.38~336.39	153.08	51.67	45.00	3.33	0.00

相关性	As	Hg	Cr	Ni	Cu	Zn	Cd	Pb
As	1
Hg	-0.34	1
Cr	-0.13	0.11	1
Ni	-0.23	0.02	0.06	1
Cu	-0.48	0.32	-0.23	0.60	1
Zn	0.12	0.18	-0.15	0.05	0.43	1
Cd	-0.31	0.00	-0.05	0.39	0.41	0.06	1
Pb	-0.23	0.22	0.69	0.37	0.19	0.02	0.23	1

相关性	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
As	1.00
Cd	-0.18	1.00
Cr	0.76	-0.23	1.00
Cu	-0.27	0.59	-0.43	1.00
Hg	-0.44	0.62	-0.39	0.44	-0.14
Ni	-0.44	0.62	-0.39	0.44	-0.14	1.00
Pb	-0.06	-0.08	0.02	0.00	0.12	-0.34	1.00
Zn	-0.08	0.33	-0.26	0.39	0.37	0.02	0.63	1.00

相关性	As	Hg	Cr	Ni	Cu	Zn	Cd	Pb
R（稻谷）	0.33	-0.01	0.45	0.25	0.17	0.06	0.28	0.54
R（芋头）	0.42	-0.03	-0.13	0.50	-0.14	-0.35	0.10	-0.48

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