广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

典型碳酸盐岩区耕地土壤剖面重金属形态迁移转化特征及生态风险评价

碳酸盐岩土壤母质区是我国耕地土壤重金属高含量的主要分布区,且耕地重金属迁移转化受到自然过程与人为活动的交互影响.以广西碳酸盐岩母质水田9条土壤剖面为研究对象,在分析测试土壤Cd、As、Zn、Cr、Cu、Hg、Ni和Pb含量、pH、Corg含量等土壤性质指标以及Cd、As、Zn和Cr赋存形态基础上,重点探讨了研究区耕地土壤重金属形态垂向分布特征、重金属生态风险以及对比在自然成土过程中和人为活动干扰下重金属迁移转化的影响因素.结果表明,研究区土壤剖面中Cd、As、Zn和Cr存在样本超农用地（水田）污染风险筛选值,Cd和As部分超管制值.土壤剖面Cd各形态均有一定比例分布,且随剖面深度由浅至深,Cd生态风险较高的水溶态、离子交换态比例呈显著下降趋势;土壤剖面As、Zn和Cr各深度段均以残渣态为主,随深度加深,水溶态和离子交换态比例变化不大.风险评价编码法（RAC）和次生相与原生相分布比值法（RSP）评价结果显示,研究区土壤Cd污染风险相对较高,总体上As、Zn和Cr处于无污染或无风险状态.研究区自然发育的土壤,黏土矿物含量和土壤发育程度对Cd迁移活动性的影响较为显著,而受人为活动影响的耕作层中,土壤pH与有机质含量则成为其迁移活动性的主控因素;土壤As的迁移能力主要与土壤有机质、Fe₂O₃含量以及土壤发育程度有关,但在耕作层中,有机质对其控制作用明显增强;土壤中Zn、Cr迁移能力的主控因素均为pH,而在人类活动干扰下,pH对其影响更为强烈.     

广西典型碳酸盐岩区农田土壤-作物系统重金属生物有效性及迁移富集特征

为揭示碳酸盐岩地质高背景区土壤重金属生态风险,选择广西典型的成土母岩为碳酸盐岩的土壤重金属高背景区,采集水稻籽实及对应根系土样品68套,在分析测试土壤、农作物籽实样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)这8种重金属含量及土壤中重金属赋存形态的基础上,采用统计学、地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法开展土壤重金属生态风险研究.结果表明,研究区土壤中8种重金属平均含量明显高于全国和广西表层土壤的平均水平,其中Cd、As和Cr超过农用地土壤污染筛选值的比例分别达95. 6%、86. 8%和69. 1%,超过土壤污染管控值的比例分别为27. 9%、17. 6%和5. 9%.区内土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态为主(残渣态占比 80%),显示出较低的生物活性; Cd的生物活性相对较高,生物有效态组分占20. 99%,但仍明显低于全国其它非碳酸盐岩地区的土壤; Hg的潜在生物有效态组分占44. 04%,然而土壤中Hg全量较低,因此其潜在生物有效态的绝对含量较低.与土壤相比,研究区水稻籽实中重金属超标率明显较低,仅部分样品中Cd、Cr、Pb超过国家食品限量标准,超标率分别为8. 8%、2. 9%和23. 5%.相关性分析显示,研究区土壤重金属全量与对应的水稻籽实中重金属含量不存在显著正相关关系.水稻籽实重金属生物富集能力普遍较低,8种重金属生物富集系数(BCF)的均值均小于0. 1,其中As、Cr、Hg、Ni和Pb的BCF均值小于0. 05.上述结果表明,对于碳酸盐岩等地质高背景区,相关部门在制定污染土壤管控政策时不能仅以土壤重金属全量作为衡量标准,应综合考虑金属赋存形态、生物活性及农作物超标率等因素.