全 文 ：第 30卷　第 2期
2012年 6月 　　　　
广西师范大学学报:自然科学版
Journa l o f Guangx i No rmal Univ ersity: Na tural Science Edition
　　　　　　 Vol. 30　No. 2
Jun. 2012
收稿日期: 2012-02-21
基金项目: 国家科技支撑计划资助项目 ( 2011BA101B03) ;国家自然科学基金资助项目 ( 30860379) ;广西药用资源保护
与遗传改良重点实验室基金资助课题
通信联系人: 彭培好 ( 1963— ) ,男 ,山东诸城人 ,成都理工大学教授 ,博导。 E-mail: peihaop@ 163. com
罗汉果主产区土壤安全评价与预警规划
曾其国 1, 2, 3, 4 ,彭培好 1 ,马小军 2, 3, 4 ,冯世鑫3, 4
( 1.成都理工大学地球科学学院 ,四川 成都 610059; 2.中国医学科学院药用植物研究所 ,北京 100193;
3.西南濒危药材资源开发繁育国家工程实验室 ,广西南宁 530023; 4.广西壮族自治区药用植物园 ,广西 南宁 530023)
摘　要: 本研究采用内梅罗综合污染指数法 ,对广西桂北的永福县、临桂县和龙胜县罗汉果主产区 8个地层进
行土壤安全评价。 评价结果表明: K地层土壤为清洁区 ; Z、 Pt21、γ2、εb、εq、 D1和 D2地层上的土壤为尚清洁区 ,
土壤污染综合指数处于污染临界值之内。 此外 ,采用 M APGIS对罗汉果种植区域进行土壤安全预警规划。
关键词: 罗汉果 ;土壤安全 ;评价 ;预警规划
中图分类号: K909　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1001-6600( 2012) 02-0138-05
在第二届土壤污染和修复国际会议上 ,我国明确指出: “正在推动土壤污染防治法律、法规的制定 ,完
善土壤各类环境标准和技术指导体系 ,加强重点区域土壤环境质量调查和监控 ,开展土壤污染风险评估 ,
开发和引进土壤污染修复技术 ,在此基础上逐步建立中国土壤环境安全预警系统”。当土壤中重金属含量
超过一定限值时 ,会对土壤产生污染 ,直接危害植物的生长发育并通过可食用植物危害人体健康。土壤安
全评价得到了许多研究者的关注 [1-6 ] ,其常用的方法主要有综合指数、层次分析、聚类分析和模糊数学评价
等 [7-10 ]。本研究以罗汉果 Siraitia grosvenorii种植区的各地层土壤安全现状为单元 ,采用内梅罗 ( N. L. Ne-
mero )综合污染指数法进行评价 ,并用 M APGIS对主产区进行预警规划 ,旨在为罗汉果种植区化和环境
保护建设提供科学依据。
1　研究区地质环境概况
罗汉果的主产区分布在广西桂北的永福县、临桂县和龙胜县。 三县位于广西壮族自治区东北部 ,桂林
市西北部 , 109°37′～ 111°15′E, 24°38′～ 26°17′N;地处华中、华南气候的过渡带和珠江、长江两大水系的分
水岭 ;越城岭山脉的大南山、天平山自东南向西北延伸经过三县 ;三县总面积为 7 378. 72 km2 ,山地面积占
70%左右。该地区属于西南岩溶地质从古生代至三叠纪有巨厚 ( 3 000～ 10 000 m)的碳酸盐类岩层分布的
华南地槽褶皱系 ,产区主要地层 (见图 1)为中元古界上板溪群 ( Pt21 )和上元古界的震旦系并层湘桂边境组
( Z) ,下古生界的前寒武系 (γ2 )和寒武系清溪组 (εq)、边溪组 (εb) ,上古生界的泥盆系莲花山组与那高岭组
并层 ( D1 )、郁江组与东岗岭阶并层 ( D2 ) ,中生界的白垩系红色碎屑岩 ( K) 8个地层上 [11 ]。第四纪以来 ,该岩
溶区为上升区 ,碳酸盐岩出露面积广而大 ,且连成一片。 该地区处于热带—亚热带 ,湿润气候条件下 ,年平
均气温 15～ 20°C,年降雨量 800～ 2 000 mm;干燥度小于 1,溶蚀速度大于 20 mm /ka,岩溶作用以溶蚀和
侵蚀为主 [12-13 ]。岩溶区主要是由于岩溶多重介质环境脆弱和承灾易损 ,致使当地农业与区域经济发展缓
慢 ,人民生活水平相对较低 [14-15 ]。
2　研究方法
2. 1　土壤样品采集与分析方法
根据罗汉果的栽培特点 ,用 M APGIS67软件叠加行政地图和地质图 (图 1) ,在叠加后的地图上采取
DOI : 10. 16088 /j . i ssn. 1001 -6600. 2012. 02. 017
图 1　罗汉果的产区地质图
Fig. 1　 Reg ion gedogical map o f Siraitia grosvenorii
分块随机布点。一般要求每个地层为一个目标监测单
元 ,在每个监测单元设立 3～ 7个采样点 ,每个地层为 4
个采样点。监测单元内的布点按照调查精度不同 ,分别
于 2. 5、 5、 10、 20、 40 km选择网距网格布点 ,网格节点
为采样点 ,采用 GPS进行定点定位。采样土壤样品时要
除去表面杂物 ,包括动植物残留体、砾石、肥料团块等 ,
均匀采集 0～ 30 cm土柱 ;每件样品在设计点附近采集
同种土壤类型的样点 3～ 5处 ,现场组合为 1件样品 ,
质量为 1～ 1. 5 kg;用样品袋封装系紧袋口后 ,用聚乙
烯塑料袋盛装 ,以防污染。 采集表层土壤样品共计 32
件 ,样品加工及编号流程按《土壤环境监测技术规范》
做好标签编号和登记工作。 样品装运和加工处理后都
要进行核实和登记 ,样品交接时双方要在交接单上签
字 ,双方各执一份以备查。
按照《土壤环境质量标准》中选配的分析方法和检
出限 (表 1) ,土壤样品送国土资源部成都矿产资源监督
检测中心进行重金属元素和 pH值测试分析。
2. 2　评价标准
以国土资源部成都地质矿产资源监督检测中心检
测的罗汉果在 8个不同地层的毒害元素为依据 ,参照
《国家土壤环境质量标准》 ( GB15618— 1995)、《国家绿
色食品产地环境技术条件》 ( N Y /T391— 2000)、国家药品监督管理局《中药材生产质量管理规范》 ( GAP)、
外经贸部药用植物及制剂进出口绿色行业标准 ( WM 2— 2001)和国家农业行业标准—罗汉果 ( NY /
T694— 2003) ,以 As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Pb、 Ni和 Zn为主要评价指标进行评价。
表 1　分析方法及检出限
Tab. 1　 Analytical method and test limit
指标 方法 单位 检出限
As HG-AFs μg /g 0. 5
Zn ICP-O ES μg /g 2. 0
Hg CV-AFS μg /g 3. 0
Pb ICP-M S、 ES μg /g 2. 0
Cd ICP-MS μg /g 0. 1～ 0. 4
Cu ICP-O ES μg /g 1. 0
Cr ICP-O ES μg /g 5. 0
N i ICP-O ES μg /g 2. 0
2. 3　评价方法
土壤的安全评价是以单项污染指数 (单项污染指数= 土壤污染实测值 /土壤污染质量标准 )进行单项
评价 ,再用内梅罗综合污染指数 Pn= { [ (P2ijave )+ ( P2i jmax ) ] /2}1 /2进行综合农业地质评价 ,式中 Pn为第 j个
样点综合指数 ,P ijmax为第 j个样点中所有评价污染物中单项污染指数的最大值 , Pijave为第 j样点中所评价
污染物单项污染指数的平均值。
当 Pn≤ 0. 7为清洁 (安全 ) , 0. 7 < Pn≤ 1. 0为尚清洁 (警戒限 ) , 1. 0 < Pn≤ 2. 0为轻度污染 , 2. 0 < Pn≤
3. 0为中度污染 , Pn> 3. 0为重污染。
进行综合评价后 ,不同地层土壤污染评价指数见表 2。
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表 2　研究区各地层表层土壤重金属元素含量
Tab. 2　 Contents of heavy metals in soils of various strata in the study region μg /g
地层 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
Z 7. 493 0. 174 51. 650 23. 250 0. 153 26. 000 30. 000 92. 700
Pt21 38. 725 0. 154 47. 725 25. 625 0. 128 22. 550 24. 450 88. 675
γ2 21. 550 0. 126 52. 800 32. 625 0. 154 20. 100 30. 700 60. 050
εb 5. 278 0. 209 83. 225 27. 050 0. 112 31. 725 38. 300 67. 700
εq 17. 875 0. 299 107. 000 52. 975 0. 243 47. 225 43. 075 114. 750
K 3. 948 0. 208 54. 000 20. 925 0. 163 20. 600 25. 300 60. 750
D1 10. 525 0. 204 83. 825 26. 925 0. 279 17. 925 29. 450 70. 250
D2 22. 100 0. 111 69. 125 5. 900 0. 273 12. 300 20. 900 22. 425
土壤环境标准一级 ≤ 15 ≤ 0. 2 ≤ 90 ≤ 35 ≤ 0. 15 ≤ 40 ≤ 35 ≤ 100
土壤环境标准二级 1 30 0. 3 150 50 0. 3 40 250 200
土壤环境标准三级 40 1 400 400 1. 5 200 500 500
　 1.为表层土壤均值 (pH < 6. 5)的取值。
3　结果分析
3. 1　土壤安全评价
采用土壤环境标准二级指标对研究区各地层内梅罗综合分级指数对表 2进行数理统计分析 ,分级指
数的变化为 0. 650～ 0. 866(见表 3)。 K地层土壤重金属综合指数为清洁区 , Z、 Pt21、γ2、εb、εq、 D1和 D2地层
表 3　各地层重金属分级指数
Tab. 3　 Heavy metals grading indices of various strata in the study region
地层 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Pn
Z 0. 500 0. 870 0. 574 0. 664 0. 510 0. 650 0. 857 0. 927 0. 819
Pt21 0. 968 0. 770 0. 530 0. 732 0. 853 0. 564 0. 699 0. 887 0. 866
γ2 0. 718 0. 630 0. 587 0. 932 0. 513 0. 503 0. 877 0. 601 0. 812
εb 0. 352 0. 697 0. 925 0. 773 0. 747 0. 793 0. 153 0. 677 0. 795
εq 0. 596 0. 997 0. 713 0. 132 0. 810 0. 236 0. 172 0. 574 0. 798
K 0. 263 0. 693 0. 600 0. 598 0. 543 0. 515 0. 723 0. 608 0. 650
D1 0. 702 0. 680 0. 931 0. 769 0. 930 0. 448 0. 841 0. 703 0. 846
D2 0. 737 0. 555 0. 768 0. 169 0. 910 0. 308 0. 597 0. 224 0. 746
土壤为尚清洁区。 从研究取得的整体统计结果来看 ,区内土壤综合情况较好 ,土壤质量尚清洁。 就研究区
各地层单指标指数来看 , Cd元素对土壤综合污染指数作用最大。 根据各地层单指标及内梅罗综合污染指
数 Pn的计算结果 ,参照各指标分级情况总结如下:
Z地层: As、 Cd、 Cr、 Cu、Ni、 Pb和 Zn为一级土壤标准 , Hg为二级土壤标准。该地层单项污染指数在
0. 500～ 0. 927,内梅罗综合分级指数为 0. 819,属尚清洁区 (警戒 )。
Pt21地层: Hg、 Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和 Zn为一级土壤标准 , As为三级土壤标准。该地层单项污染指数在
0. 530～ 0. 968,内梅罗综合分级指数为 0. 866,属尚清洁区 (警戒 )。
γ2地层: Cd、 Cr、 Cu、Ni、 Pb和 Zn为一级土壤含量 , Hg、 As为二级土壤标准。 该地层单项污染指数在
0. 503～ 0. 932,内梅罗综合分级指数为 0. 812,属尚清洁区 (警戒 )。
εb地层: As、 Cr、 Cu、Ni、 Hg和 Zn为一级土壤标准 , Cd和 Pb为二级土壤标准。 该地层单项污染指数
在 0. 153～ 0. 925,内梅罗综合分级指数为 0. 795,属尚清洁区 (警戒 )。
εq地层: As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Pb和 Zn为二级土壤标准 , Ni为三级土壤标准。 该地层单项污染指数在
0. 132～ 0. 997,内梅罗综合分级指数为 0. 798,属尚清洁区 (警戒 )。
K地层: As、 Cd、 Cr、 Cu、 Pb和 Zn为一级土壤标准 , Ni和 Hg为二级土壤标准。 该地层单项污染指数
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图 2　罗汉果产区的土壤评价图
Fig. 2　 Areas of soil ev alua tion o f Siraitia grosvenorii
在 0. 263～ 0. 723,内梅罗综合分级指数为 0. 650,属清
洁区 (安全 )。
D1地层: As、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和 Zn为一级土壤标
准 , Cd和 Hg为二级土壤标准。该地层单项污染指数在
0. 448～ 0. 931,内梅罗综合分级指数为 0. 846,属尚清
洁区 (警戒 )。
D2地层: Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和 Zn为一级土壤含
量 , As和 Hg为二级土壤标准。该地层单项污染指数在
0. 169～ 0. 910,内梅罗综合分级指数为 0. 746,属尚清
洁区 (警戒 )。
3. 2　土壤安全预警规划
罗汉果土壤安全预警规划是按照罗汉果产区各环
境因素 ,对不同地层上的土壤影响的大小关系进行规
划的。 采用 M APGIS软件分图层采集 ,所采集的文件
分面型和线型两类 ,主要为面型文件 ,构造图层为线型
文件。 数据文件为土壤安全预警的基础性资料数据。
在进行规划时 ,建立专属的罗汉果生长与环境影
响因素 (或要素 )关系。 M APGIS从基础资料图层中检
索出不同地层土壤安全评价图层 ,就可得到罗汉果适
宜生长的区域。对图层颜色的色标进行统计分析 ,依据
一定的原则 ,对不同的地层圈出罗汉果生长区域 (清洁
区、尚清洁区和未种植区 (见图 2) ) ;再通过查看区文件的属性和进行单属性进行面积统计 ,就可统计出各
块的面积及累计面积。
4　结论与讨论
通过对广西桂北罗汉果主产区土壤安全评价研究 ,得出如下结论:
①土壤环境质量单指标评价结果表明 ,研究区 8个地层单指标指数都在土壤环境质量二级标准以内 ,
土壤质量安全。
②土壤环境质量内梅罗综合污染指数评价结果表明 ,研究区 K地层土壤重金属综合指数为清洁区 ;
Z、 Pt21、γ2、εb、εq、 D1和 D2地层土壤为尚清洁区 ,土壤污染综合指数处于污染临界值之内。
③参照国家药品监督管理局《中药材生产质量管理规范》 ( GAP)要求 ,研究区 8个地层满足国家农业
行业标准——罗汉果 ( N Y /T694— 2003) ,总体情况良好。
罗汉果主产区土壤安全评价研究得出如下建议:该区土壤基本属于尚清洁区 ,满足发展《国家绿色食
品产地环境技术条件》 ( N Y /T391— 2000)需求。值得重视的是 , Z、 Pt21、γ2、εb、εq、 D1和 D2地层受到人类活
动影响 ,处于尚清洁区 ,与种植户不当施用化肥和农药等农业活动有直接的关系。 因此 ,加强环境管理 ,控
制污染应作为罗汉果种植区环境质量工作的重点。 建议采取一些生物措施 ,使之符合《外经贸部药用植物
及制剂进出口绿色行业标准 ( WM 2— 2001)》 ,以保障我国多重介质的岩溶区罗汉果产业的可持续发展。
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Assessment o f Soils Safety and Early Warning Plan in the Original
Producing Area fo r Siraitia grosvenorii
ZENG Qi-guo1, 2, 3, 4 ,MA Xiao-jun2, 3, 4 , PENG Pei-hao1 , FENG Shi-xin3, 4
( 1. Colleg e o f Ea rth Sciences, Chengdu Univ er sity o f Technolog y, Sich uan Chengdu 610059, China;
2. Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100193, China;
3. Na tional Pro ject Breeding Lab of Endanger ed Medicinal Plant Resour ces in Southwest China, Nanning
Guangx i 530023, China; 4. Guangxi Bo tanical Garden o f Medicina l Plants, Nanning Guangx i 530023, China )
Abstract: Using the Nemerow po llution index method, eight layer soil safety of Yong fu, Lingui and Long-
sheng County in no rthern Guangxi, o f Siraitia grosvenorii in the original producing area has been evalua t-
ed. The assessment resul t show ed that in this region, K st rata belong s to the pollution-free area , Z, Pt
2
1 ,
γ2 ,εb,εq, D1 and D2 st ra ta are slightly po lluted, and the comprehensiv e po llution index of soil pollution is
w ithin critical v alue. In addi tion M APGIS is used Siraitia grosvenorii a rea under cultiv ation soil for safe-
ty ea rly w ar ning plan.
Key words: Sirait ia grosvenorii; soi l safety; assessment; early w arning plan
(责任编辑　马殷华 )
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