滇东北高原盆地土壤—苹果作物系统硒时空分布及影响因素

在滇东北典型高原盆地地区以岩石、土壤和农作物(苹果)为主要研究对象,采用元素赋存形态和生物富集系数等研究方法,对土壤Se元素开展持续监测与分析研究,获取高原盆地土壤Se时空变化规律及其影响因素信息.结果表明:昭阳区富硒土壤集中分布于洒渔和旧圃两镇,土壤Se主要为碳酸盐岩、含煤黏土岩、玄武岩和四纪沉积物的岩石继承性富集,碳酸盐岩和黏土岩区同时受表生富集作用影响强烈.不同母质区土壤表现出在不同深度Se活动态比例变化,在20～60cm深度尤为明显.Se生物累积研究结果显示:玄武岩区>含煤黏土岩区>第四系沉积物区≈碳酸盐岩区, Se在盆地复杂母质区显示更高的生物活性,而土壤Se更倾向于向苹果树叶中累积,其次是根系、树枝和果实.对区内土壤多年持续监测结果表明,成土母质、pH值和有机质是影响土壤及作物Se迁移累积的三个主要因素,土壤Se趋向于在pH值在6.05～7.15向作物内迁移.区内土壤Se随时空变化主要受土地耕作方式差异和非自然来源带入的影响,变化主要发生在“高Se”和“边缘Se”区域.非自然Se源的带入同时伴随其他污染物的累积,建议加强源区监测与污染物风险评估.     

基于乡镇尺度的西南重金属高背景区土壤重金属生态风险评价

西南地区土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源具有重要意义.以往工作主要以区域尺度的调查工作为主,调查精度难以满足空间规划和自然资源管理的需求,迫切需要在乡镇尺度上进行生态风险评价.云南省宣威市热水镇是典型的碳酸盐岩覆盖区,重金属来源复杂,潜在生态风险较高.本文在热水镇采集土壤表层样品(0～20 cm)1 092件,分析表层土壤中8种重金属(Cd、 Cr、 As、 Hg、 Pb、 Cu、 Zn和Ni)含量,采用统计学、地理信息系统、地累积指数、生态风险指数和正定矩阵因子分析模型(PMF)等方法开展生态风险评价和重金属源解析.研究发现,土壤中重金属Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni和Zn含量平均值和中位数均超过云南省土壤背景值,Cd、 Cr、 Cu和Ni平均含量均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)规定的筛选值.地累积指数结果表明,研究区表层土壤污染最严重的是Cu,其次是Cr和Cd.土壤重金属Cr、 As、 Pb、 Cu、 Zn和Ni多以残渣态存在,多来自于地质背景,生物有效性较低,Hg的潜在有效组分较高,但是Hg全量较低,污染风险较小.Cd生物有效性比例较高,易于进入土壤溶液并被农作物吸收,是研究区污染风险最高的重金属元素.土壤重金属潜在生态风险指数统计结果显示,生态风险较低、中等生态危害和强生态危害比例分别为44.23%、 54.40%和1.37%,无很强生态危害样品,贡献率最高的元素为Cd和Hg,贡献率分别为34.62%和34.33%.PMF结果显示研究区重金属来源包括人类日常活动来源、自然来源、煤矿开采及交通排放引起的综合污染源和农业生产来源,各种来源的贡献率分别占9.29%、 53.67%、 11.23%和25.81%.PMF可以有效识别和量化污染物来源,为政府部门进行土地规划提供重要的参考依据.     

基于成土母质分区的土壤-作物系统重金属累积特征与健康风险评价

滇东北是中国西南典型的土壤重金属高背景地区,土壤中重金属普遍富集,土壤重金属分布和区域内农作物的安全性值得关注.根据滇东北土壤成土母质分区,以1137组农作物和对应的根系土壤为研究对象,采用元素赋存形态分析和慢性健康风险评价法开展土壤-作物系统重金属累积特征和农作物健康风险评价.结果表明,铅锌矿集区土壤Cd和Pb重金属均高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)土壤污染管制值,其余母质区土壤Cd介于筛选-管制缓冲区内,Pb则低于最低土壤风险筛选值.依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017),区内土豆和黄豆中重金属Cd超标严重,苦荞和核桃中重金属Pb超过限量值,农作物重金属Cd超标率为:碎屑岩母质区＞玄武岩母质区＞铅锌矿集区＞碳酸盐岩母质区≈第四系沉积物区＞砂(泥)岩母质区.同时,根据美国环保署对于人体摄入重金属慢性健康风险评估方法可知,谷薯类主食和水果类均存在重金属摄入慢性健康低风险,其中碎屑岩母质区、砂(泥)岩母质区、第四系沉积物区和铅锌矿集区这4个区域内农作物显示较高的人体健康风险,且随着土壤理化性质改变和食用农作物种类的增加,风险将逐渐增大.