地质高背景区土壤-玉米重金属综合质量评价

为了研究地质高背景区土壤及农产品的污染程度及原因,为农产品安全生产及土壤重金属风险管控提供依据,在重庆市巫山县抱龙镇耕地区采集了土壤-玉米协同样品36套,分析了土壤-玉米中重金属(Cd、 Hg、 Pb、 As和Cr)含量及土壤pH,利用内梅罗综合污染指数法(P_N)和综合质量影响指数(IICQ)对土壤-玉米中重金属的污染程度进行了评价,并分析了土壤重金属来源及玉米重金属超标的影响因素.结果表明,研究区土壤重金属含量的平均值高于全国及重庆土壤背景值,土壤重金属富集效应明显.Cd是土壤-玉米超标的主要因子,土壤和玉米Cd的总体超标率分别为91.67%和30.55%.内梅罗综合污染指数评价结果显示,土壤以重度污染为主,占比63.89%,玉米轻度污染、中度污染和重度污染的占比分别为5.56%、 11.11%和11.11%.土壤-玉米综合质量影响指数以中度和重度污染为主,分别占比44.44%和47.22%.从重金属污染空间分布来看,玉米与土壤污染区域不一致.土壤重金属污染主要受到二叠系和三叠系地层的影响,与黑色岩系和灰岩区次生富集作用有关.玉米Cd含量主要受到土壤pH的影响,...     

典型地质高背景区土壤硒-镉迁移累积特征及其生物有效性

地质高背景区土壤中普遍存在的硒-镉（Se-Cd）共生现象直接影响富Se土地资源的安全利用.为探究西南地质高背景区土壤-作物系统Se-Cd迁移累积特征及生物有效性,实现地质高背景区天然富Se土地资源的安全利用,系统采集分析84件农作物（玉米）及其配套根系土壤样品中Se-Cd含量及理化性质,采用地统计、生物富集因子及地理探测器等分析方法,开展土壤-作物系统中Se-Cd累积特征、影响因素及生物有效性评价.结果表明,研究区土壤Se-Cd含量显著高于全国和云南省土壤背景值,受地质背景、成土过程中次生富集作用和农业活动的影响呈现不同程度的积累富集特征,根系土壤Se地累积指数等级为无富集到轻微富集等级,赋存形态以残渣态为主;土壤Cd地累积指数等级以中度污染等级为主,赋存形态以残渣态和铁锰结合态为主.作物籽实富Se率达98.8%（DB 50/T 524-2013）,生物富集因子均值为5.8%;作物籽实Cd含量超标率仅1.19%（GB 2762-2022）,Cd生物富集因子平均值为2.11%,作物籽粒Cd的生态风险相对较低.地质背景成因的Se-Cd共生区,土壤弱碱性环境能有效降低区内作物籽实Cd的生物有效性,土壤富Se对于作物吸收Cd有一定抑制效果.相关分析显示,土壤-作物系统中Se和Cd从土壤向作物籽实的迁移累积受元素赋存形态和土壤理化性质（pH）等因素的影响,同时,土壤-作物系统中Se与Cd相互之间也存在一定的拮抗作用.     

黑色岩系地质高背景区土壤锌富集特征与环境活性

锌（Zn）既是生物体必需元素又是有害元素,在复合污染的情况下,Zn在植物吸收、转运和富集镉的过程中发挥着重要作用。以往研究主要关注镉的活性,忽略了Zn的环境活性。基于此,本研究以黑色岩系地质高背景区自然富Zn土壤为对象,重点研究了土壤Zn的活性态和潜在活性态,讨论了Zn活性的影响因素和环境意义。结果表明,研究区土壤Zn富集,平均含量可达457 mg/kg,80%的土壤样品超过我国农用地土壤污染风险筛选值。CaCl₂提取态Zn含量平均值为0.92 mg/kg,平均提取率仅为0.26%,说明研究区土壤Zn的生物活性低,且随着pH升高而降低。EDTA提取态Zn的平均含量为12.7 mg/kg,平均提取率为2.74%,潜在有效态比例也较低。活性态在潜在活性态中占比为7.63%,活化潜力较大,且随着土壤pH的升高而降低。研究区土壤溶液中Zn∶Cd比较低,可能有利于植物对镉的吸收。开展土壤Zn活性的研究,对理解复合污染区土壤镉的活性变化及调控具有重要意义。     

广西典型酸性火成岩地质低背景区土壤-水稻重金属积累特征及生态风险

为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性。结果显示:研究区土壤呈酸性,pH值为4.66～5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7%。土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32%。水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关。酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注。     

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...     

典型硫铁矿区农田土壤-作物系统重金属生态风险及迁移富集特征

为揭示硫铁矿区地质高背景和人为活动影响叠加区下土壤-作物系统重金属生态风险,分析测试了某硫铁矿区农田土壤-作物系统中重金属含量及其赋存形态,利用生物富集系数(BFC)、潜在生态风险指数(RI)、风险评估指数(RAC)和相关分析等方法开展了重金属生态风险评估及迁移富集影响因素研究.结果表明,土壤中Cd、 Cu、 Pb和Zn含量均值均显著高于浙江省和全国表层土壤背景值.土壤中Cd单指标潜在生态风险危害最大,其次是Hg;重金属综合潜在生态风险(RI)以轻微等级为主,占比为52%.土壤中Cd的生物有效组分和潜在生物有效组占比分别为46%和33%,生物有效性相对较高;Cu和Pb以潜在生物有效组分为主,占比分别为60%和73%; As、 Cr、 Hg、 Ni和Zn均以残渣态为主(残渣态占比>60%).RAC评价显示,元素风险等级大小依次为：Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>As>Cr>Hg,土壤Cd潜在生态风险最大,以高和极高风险等级为主,其他各元素RAC均为无风险或低风险.与土壤中Cd含量相比,研究区作物中Cd含量超标率明显较低,仅8件水稻籽实样品Cd...     

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...     

典型黑色岩系地质高背景区土壤和农产品重金属富集特征与污染风险

土壤重金属污染是我国的重要环境问题,而区域地质高背景是土壤重金属富集的重要影响因素.黑色岩系风化土壤普遍存在重金属富集的现象,潜在生态环境风险较高,但目前农产品重金属富集的基础数据较缺乏,限制了黑色岩系地质高背景区的土地安全利用与农产品安全生产.对重庆典型黑色岩系地质高背景区313件土壤和289件主要农产品重金属的富集特征、污染风险和土壤重金属赋存形态进行研究.结果表明,相对于我国土壤环境背景值和重庆市表层土壤,研究区土壤Cd、 Cr、 Cu、 Zn和Se富集,Pb不富集;其中98.7%的土壤Cd含量超过风险筛选值,47.3%的土壤Cd含量超过风险管制值,Cd的污染水平和潜在生态风险最高,是研究区土壤的特征污染物.土壤Cd主要以离子交换态存在(40.6%),其次为残渣态(19.1%)和弱有机结合态(16.6%); Cr、 Cu、 Pb、 Se和Zn主要以残渣态存在,Se和Cu的有机结合态、 Pb的铁锰结合态也占较高比例;说明Cd的迁移能力和活性高于其它重金属.研究区主要农产品富集重金属的能力较弱,约18.7%的农产品Cd超标,超标倍数相对较低,重金属污染风险较低.研究可为黑色岩系地质高...     

基于乡镇尺度的地质高背景区耕地土壤重金属来源分析与风险评价

西南地区由于广泛发育碳酸盐岩导致土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属地质高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源对土壤污染防治、农产品安全保障具有重要意义.基于乡镇尺度,在重庆市奉节县青龙镇采集耕地表层土壤样品307件,分析了土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn重金属含量及pH,采用地统计学,绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区域内8种重金属污染空间分布特征及来源,利用内梅罗指数(P_综)和潜在生态风险指数(RI)开展土壤风险评价.结果表明,耕地土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的平均值和中位数超过重庆市土壤背景值,其中Cd、As累积效应较为明显.与农用地土壤筛选值相比,Cd超标率最高,达52.12%.土壤中重金属含量空间分布格局呈现出南部整体高,高值区呈条带状分布;北部整体低,高值区呈点状分布.APCS-MLR模型表明研究区耕地土壤重金属Cr、Zn、Ni和Cu以自然来源为主,主要受地质背景控制,贡献率分别为86.62%、85.46%、76.44%和64.34%;As、Pb和Hg的来源以工业源为主,受煤矿...     

地质高背景农田土壤下不同水稻品种对Cd的累积特征及影响因素

选取2种地质高背景农田土壤(马岭和云表),盆栽条件下种植7种不同水稻品种(宁两优1号、Y两优1号、深两优、泰两优、粤晶丝苗、油占八号和黄华占),分析比较不同水稻对Cd的吸收累积特征,并探究可能的影响因素.结果 表明:①两种地质高背景土壤下种植的7种水稻稻米Cd含量均未超标(GB 2762-2017),其中深两优稻米Cd...     

贵州丹寨县土壤-水稻中硒和重金属的积累及迁移特征

通过测定贵州丹寨县主要水稻种植区30件水稻土及对应的水稻中硒和重金属的含量,分析硒和重金属Cd、Hg、As、Pb在根系土及对应水稻中的分布特征,研究了土壤有机质和pH对硒和重金属在土壤-水稻系统中迁移的影响。结果表明：该地区水稻根系土中硒含量变化范围为0.27～0.98 mg/kg,平均值为0.65 mg/kg, 70%的样品达到富硒土壤标准,但是仅23.3%水稻籽实样品达富Se大米标准。土壤重金属污染风险较大,特别是Hg和Cd,其中80%的样品Hg超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中污染风险筛选值,但水稻籽实中尚无重金属超标现象。水稻根系对硒的富集能力相对最强,其次为茎、叶和籽实。重金属也主要积累在根系中。水稻籽实Se含量与土壤Se总量的相关性不显著,与土壤pH和有机质含量呈显著负相关。水稻籽实中Cd与土壤Se和pH呈显著的负相关关系。土壤中As和Hg向水稻的迁移则主要受总量的控制。水稻各部位Se的吸收能力与土壤重金属存在极显著负相关性,据此可采取措施如降低土壤中的重金属尤其是Cd和Hg的含量及减少有机肥的施用来提高Se在籽实中的积累。     

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.     

钒钛磁铁矿尾矿库复垦土地及周边土壤-玉米重金属迁移富集特征

选取承德中部典型钒钛磁铁矿集中区为研究区,分尾矿库复垦土地、尾矿库周边农用地和对照区农用地系统采集了土壤样品和玉米样品各86件,尾矿砂样品50件,矿石和矿石围岩样品33件.在分析土壤和玉米籽实样品Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg、Ti、Mn和Mo元素含量和土壤、尾矿砂和矿石围岩重金属赋存形态基础上,采用描...     

土壤-水稻体系中污染重金属的迁移及其对水稻的影响

在温室条件下通过水稻盆栽试验,研究了植物对添加Pb、Cd、Cu、Zn等重金属的吸收.结果表明,供试元素的迁移受本身的性质、交互作用、添加量以及土壤吸持强度所影响.植物对Pb、Cd、Cu、Zn的吸收系数与用等温吸附方程所表示的土壤吸附强度和金属元素的第一级水解常数值有关.离子冲量与稻谷产量的关系表明,它有可能作为一种污染总量控制指标,反映了总量控制中“有效态”的重要性.     

西南高镉地质背景区农田土壤与农作物的重金属富集特征

为探明高地质背景区农田土壤与农作物系统中重金属富集与转运特征,通过对采自重庆黑色岩系高镉地质背景区的土壤和农作物样品进行分析,并与其他典型黑色页岩区域进行对比研究.发现研究区部分农田土壤pH极低; Cd、Cr、Ni和Zn显著富集.土壤样品Cd的超标率为100%,其次为Cr和Ni,91. 3%的土壤样品Cd污染级别为严重污染及以上.土壤Zn、Cu、Cr和Ni的残渣态占比为80%以上,Cd和Pb较低;弱酸提取态Cd占比27. 0%±6. 4%,Zn和Ni次之.黑色岩系母质风化导致研究区土壤重金属富集,Cd是区域内的特征污染元素,其生物有效性较高,并易于在农作物中富集. Cd的转运系数高于其他元素,农作物中Cd的富集和污染程度最高,特别是叶类蔬菜,平均Cd含量(干重)高达11. 5 mg·kg~(-1),不适于种植和食用;部分农作物Cr超标,存在一定风险.因此,有必要对研究区农田土壤进行污染等级划分,实行科学管控,并进行农作物种植结构调整,以保障当地人群健康.     

重金属地质高背景区及工业区农作物重金属健康风险评价——以重庆市梁平区现代农业示范区为例

以重庆市梁平区现代农业示范区内分别受重金属地质高背景影响及工业活动影响的玉米、水稻、红苕、莲藕、柚子为研究对象,探讨重金属地质高背景区及工业区农作物重金属元素差异性的健康风险问题。通过对比研究,得到以下认识:1)以As、Hg、Cd、Cu、Zn和Ni为研究对象,水稻中As、Hg及Cd的平均含量总是大于玉米中对应元素的平均含量,水稻中Cu、Zn及Ni的平均含量总是小于玉米中对应元素的平均含量。水稻、玉米对于不同的重金属元素具有不同的富集特征。2)农作物的重金属危害商与重金属浓度呈正比关系。横向对比发现,工业区植物玉米中As、Hg、Cd、Zn及Ni元素的危害商皆大于地质高背景区玉米中对应元素的危害商,为工业活动对土壤中重金属形态的影响所致。3)柚子的重金属危害商在全区普遍偏低。地质高背景区植物莲藕中As元素的危害商达到了2.08,具有显著的健康风险。4)不同重金属元素对总危害商的贡献率表明,As、Cu元素的贡献率是最高的,Cd元素对地质背景区总危害商的贡献率高于工业区,应引起对Cd米污染的重视。     

土壤-水稻系统镉迁移富集影响因素研究进展

重金属镉（Cd）经过土壤-水稻系统富集,通过食物链进入人体,威胁人体健康。Cd在土壤-水稻系统中迁移转化规律越来越受到人们的关注。而土壤和水稻本身的差异及气候环境的不同是影响Cd在土壤-水稻系统中迁移、转化和积累的重要原因。因此在修复稻田Cd污染的土壤和降低稻米Cd含量时,需综合考虑这些因素。文章从外在环境因素和内在因素2个方面综述了土壤主要性质（质地、类型、p H、有机质、水分）、气候环境（温度、光照、雨水）、不同重金属间互作以及水稻类型（常规/杂交稻、籼/粳稻、早/中/晚稻）和不同器官、生育期对水稻吸收和积累Cd的影响,并提出稻米Cd污染防治提供相应的治理措施。其次,对该领域的研究方向进行了展望,为Cd污染稻田实现农业安全生产和Cd污染土壤修复提供理论依据。     

中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究

在统计有关我国农田土壤重金属相关文献数据的基础上,探讨了我国农田土壤重金属Pb、Cd、Cu、Zn和Cr的空间富集现状.收集到有关土壤Pb、Cd、Cu、Zn和Cr含量的研究分别为173、138、156、139、140个.首先剔除异常值,然后利用剩余样本进行克里金插值,并统计各省地区重金属含量平均值.结果表明我国重金属空间分布具有明显的区域特征,西南地区土壤重金属含量较高,其他地区相对较低;与分省的土壤背景值相比较,农田土壤Pb和Cd的含量明显高于背景值.土壤Pb在云南省超出背景值最高,为背景值的1.91倍;Cd在辽宁省超出背景值最高,为23.02倍;Zn在云南省富集最为严重,是背景值的1.55倍,Cu最高的是广东省,达到背景值的2.92倍.     

土壤中重金属生物有效性研究

土壤重金属污染问题是当前主要的环境问题,结合中国人多耕地少的国情,中国面临的土壤环境安全问题更加严峻.已有大量实验研究表明,土壤环境中能被生物吸收利用的重金属才是衡量重金属元素对生态环境影响的关键参数.文章在分析国内外土壤重金属生物有效性相关文献的基础上,介绍了生物有效性的定义以及影响土壤重金属生物有效性的因素,讨论了两种常用研究土壤有效态重金属方法(化学提取法和生物学评价法)的原理和优缺点,在此基础上,提出今后的研究方向,以供研究者参考.     

不同含磷物质对重金属污染土壤-水稻系统中重金属迁移的影响

通过水稻盆栽试验研究磷酸氢二钠(DSP)和羟基磷灰石(HAP)对污染土壤中重金属(Pb、Cd、Zn)向水稻迁移的影响.结果表明,①DSP和HAP都显著提高了土壤pH值和有效磷含量(p0.05),降低了土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且HAP降低重金属交换态的效果较DSP好.水稻地上部分重金属含量与土壤中重金属交换态含量呈明显正相关关系,说明DSP和HAP通过降低土壤中重金属交换态含量从而达到减少重金属向水稻中迁移的目的.②DSP和HAP明显降低了水稻各器官Pb、Cd的含量,同时使水稻根、壳、糙米中Zn含量降低,但增加了茎叶中Zn的含量.与对照相比,DSP和HAP分别使糙米中Pb、Cd、Zn最大降低了48.72%、22.22%、25.35%和62.82%、66.67%、39.88%,但是糙米中Pb、Cd含量仍未达到食品卫生标准限值(GB2762—2012).③DSP和HAP处理都使水稻根干重逐渐减少,使茎叶、壳、糙米干重先增加后降低,在0.12 g·kg-1时使水稻糙米产量最大.综上,DSP和HAP都能有效控制土壤中Pb、Cd、Zn向水稻中迁移,且HAP效果比DSP好,但磷添加量不宜过高.