北京市郊污灌区镉、铜在小麦中的富集特征

为探讨污灌农田重金属Cd、Cu在小麦中的迁移富集特征及对人类健康的安全性影响,选取北京城郊污灌区17块代表性小麦(Triticum aestivum)样地,运用BCR顺序提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)测定了土壤中Cd、Cu不同化学形态质量比和土壤及小麦根、茎、颖壳、籽粒中消解态全量.结果表明,污灌土壤中Cd、Cu质量比均值分别为0.25mg·kg-1和26.67 mg·kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象.小麦植株各组织中中Cd质量比从大到小为:根(210.09 μg·kg-1)、茎(100.19 μg·kg-1)、颖壳(60.71μg·kg-1)、籽粒(38.33 μg·kg-1).植株地上部分Cd质量比的加权平均值为52.62 μg·kg-1.Cu质量比从大到小为:根(9.47mg·kg-1)、籽粒(6.03mg·kg-1)、茎(3.53 mg·kg-1)、颖壳(2.94mg·kg-1).植株地上部分Cu质量比的加权平均值为5.30mg·kg-1.Cd、Cu富集系数(BCF)分别为0.38和0.27,转移系数(TI)分别为0.25和0.69.土壤中Cd酸提取态(生物有效态)比例和风险评价(RAC)值显著高于Cu.小麦Cd和Cu的有效性系数(BEC)均值分别为0.18和0.28,表明Cu向地上部分转移能力强于Cd,Cu容易被小麦籽粒吸收;小麦籽粒中Cd、Cu最大质量比分别为0.125mg·kg-1和15.48 mg·kg-1,高于食品中污染物限量标准值25%和50%,应对食品安全给予更多关注.从保证粮食安全性角度出发,建议选择种植有效性系数较低的作物品种(如玉米、豆类),以减少重金属向食物链的迁移.     

种植陆地棉原位净化污灌区土壤中镉的可行性

为探讨非食源性作物陆地棉应用于土壤中镉原位净化的可行性,选取华北地区城郊污灌区6块代表性陆地棉样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS),测定了土壤及陆地棉根系、秸秆、果壳、纤维、籽粒中消解态全镉含量. 结果显示:污灌土壤中w(Cd)平均值为247.26 μg/kg,已出现积累现象;陆地棉植株各组织中w(Cd)为果壳(199.1 μg/kg)>秸秆(171.8 μg/kg)>根系(122.9 μg/kg)>籽粒(107.8 μg/kg)>纤维(44.8 μg/kg);陆地棉植株地上部分w(Cd)的加权平均值为150.2 μg/kg,其富集系数(BCF)为0.612,转移系数(TI)为1.22;按陆地棉生物量(干质量)为36000 kg/hm2计算,种植一季陆地棉可使土壤耕作层中w(Cd)降低2.02 μg/kg,降低了0.82%. 陆地棉属非食源性经济作物,其地域适应性广,对土壤镉的耐性较强,在污灌区土壤镉的原位净化中具有潜在应用前景.      

污灌区土壤-棉花系统中铊的分布特征

通过对位于华北平原北部,河北省与天津市接壤处的污灌区土壤-棉花(Gossypium spp.)系统进行实地调查,分样区采集耕作层土壤样品、土壤剖面样品和棉花全植株样品,运用Element2型高分辨电感耦合等离子体质谱仪测定土壤样品中Tl的质量分数和形态,以及棉花不同组织中T1的质量分数,结果显示:在土壤剖面中,T1质量分数依次为表土层(0～20 cm)>心土层(20～40 cm)>底土层(40-60 cm),表明污水灌溉使T1在表土层有所累积;在表土层中,T1的质量分数在0.257～0.420mg·kg-1之间,与研究区T1背景值(0.330 mg·kg-1)相比,个别样点有明显增高的趋势,T1的形态特征为残余态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态≥水溶态>铁锰结合态,较高的有机结合态表明长期污灌导致表土层中有机质含量增加,使得T1易于在表土层积累;在棉花植株各组织中,T1的质量分数在3.5～78.6 μg·kg-1之间,其分布规律为根系>果壳>茎杆>籽粒>纤维.研究表明,T1主要分布于污灌区土壤-棉花系统中的表土层、棉花根系、茎杆和果壳等生态分室中;棉花植株对T1的平均吸收系数为2.477,其中棉花根系对土壤中T1的平均吸收系数达6.186,因此,棉花对重金属的输出作用减缓了土壤中T1的积累速度,可以有效降低T1对土壤污染的风险.