基于DGT和化学提取法研究浙西北地质高背景区土壤镉生物有效性

地质高背景区相较于人类活动引起的土壤镉污染影响范围更广,在区域尺度上对生态系统和人类健康构成危害。土壤镉生物有效性是决定其生物可利用性、生物毒性的关键因素,因此探寻可行的土壤镉生物有效性评价方法对污染农用地安全利用和风险管控具有重要的理论和实际意义。DGT技术、单一提取法、连续提取法和土壤溶液法常用于测定土壤有效镉,但已有研究成果主要基于同种土地利用类型土壤的室内盆栽实验,难以代表自然污染土壤中的复杂情况。为探明各土壤重金属有效态提取技术对地质高背景区不同土地利用类型土壤Cd生物有效性评估效果,本文以浙江西北部土壤Cd高地质背景区水田土壤-水稻籽实和旱地土壤-小白菜样品为研究对象,实验应用DGT技术、单一提取法(0.01mol/L氯化钙提取)、连续提取法(七步连续提取)和土壤溶液法评价土壤中镉生物有效性。结果显示:①研究区水田和旱地土壤Cd平均含量分别为1.07mg/kg和0.73mg/kg,显著高于浙江和全国土壤平均水平,Cd的异常富集主要与浙西北地区广泛分布的黑色岩系有关。②相较于碳酸盐岩区,黑色岩系区土壤中Cd的生物有效组分占比较高,水田和旱地土壤Cd的活动系数(MF)高达59.9%和51.8%,Cd易在土壤-作物系统中发生迁移富集;③植物体内镉含量Cd-P与不同方法测定的有效镉含量均呈显著正相关,但Cd-P与DGT技术测定的有效镉含量相关性优于其他三种方法,水田土壤测得的有效Cd与水稻籽实相关关系:C_(soln)>C_(DGT)>C_(Cacl_(2))>C_(F_(1)+F_(2)+F_(3)),旱地土壤测得的有效Cd与小白菜相关关系:CDGT>C_(Cacl_(2))>C_(F_(1)+F_(2)+F_(3))>C_(soln)。综合比较不同土壤有效Cd测定方法的优缺点,DGT技术可以模拟植物体对Cd的动态吸收过程,更能准确地反映土壤Cd生物有效性,预测作物Cd含量水平,这与已有研究成果一致。此外,本文研究成果表明DGT技术评价土壤Cd生物有效性,不仅适用于人为污染区,也可应用于地质高背景区。

京津冀地区永清县土壤重金属地球化学特征及绿色食品产地的土壤质量评价

为保障京津冀地区食品安全,以河北省廊坊市永清县作为研究区,采集全县域412件表层土壤和410件深层土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8种重金属元素含量,采用富集因子法和潜在生态风险法对重金属污染程度及生态风险进行评价。结果表明,永清地区表层(深层)土壤中8种重金属的平均含量分别为As 9.44 mg/kg(8.93 mg/kg)、Cd 0.16 mg/kg(0.10 mg/kg)、Cr 64.4 mg/kg(62.3 mg/kg)、Cu 24.6 mg/kg(20.7 mg/kg)、Hg 0.41 mg/kg(0.20 mg/kg)、Ni 27.7 mg/kg(27.7 mg/kg)、Pb 20.7 mg/kg(18.2 mg/kg)和Zn 72.8 mg/kg(57.5 mg/kg),重金属元素含量空间分布上整体呈现“西南高,东北低”的特征。富集因子(EF)评价结果显示8种重金属大体分为三类:(1)Hg(2.18),受到较强的人为活动影响;(2)Pb(1.14)、Cu(1.22)、Zn(1.29)和Cd(1.63),由自然地质背景和人为活动共同作用控制;(3)Ni(1.01)、Cr(1.05)和As(1.09),主要受控于自然地质背景。环境质量评价结果显示,研究区土壤以可安全利用为主,风险区面积仅为1.1 km^(2),占调查总面积的0.14%。永清地区符合《绿色食品产地环境质量》评价标准的土壤总面积为756.62 km^(2),占调查总面积的99.43%,水浇地、旱地、果园符合该标准的面积占各自土地类别总面积的98.94%、99.29%和99.59%。生态风险方面,研究区旱地、水浇地、果园农业用地土壤综合潜在生态风险指数以低等风险为主,分别占比95.63%、77.37%和98.35%,仅旱地(0.13 km^(2))和水浇地(0.03 km^(2))存在少许高等生态风险区域,值得进一步关注并开展生态效应评价。综合以上结果,虽然永清地区部分区域重金属元素受到人为活动影响,但大部分地区生态风险较低,本文推荐既满足《绿色食品产地环境质量》评价标准,又属于综合潜在生态风险低等区域,作为最适宜大规模发展的绿色食品种植区域的总面积为669.12 km^(2),占调查总面积的87.93%。研究成果为永清县域绿色农产品的生产种植和规划管理提供科学依据。

中国城市土壤化学元素的背景值与基准值

通过对中国31个省会城市3 799件表层土壤样品（0－20 cm）和1 011件深层土壤样品（150－180 cm）中52种化学元素（Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O和K2O）及pH和有机碳（Corg）数据分布结构的研究，采用中位数绝对中位差法、正态和对数正态法计算出中国及31个省会城市土壤52种化学元素的地球化学背景值、基准值及它们的变化区间。数据显示，城市土壤中Corg、N、Ca、Hg、Ag、Au、Bi、Cd、Cu、Mo、Pb、S、Sb、Se、Sn、Zn元素的自然背景发生了显著变化，清晰显示出中国大规模的城镇化和工业化对这些元素在城市土壤中累积的重要贡献。这对全面认识中国城市土壤环境质量现状具有重要的现实意义，也是土壤环境质量保护立法及执法标准制定的重要依据。

全国土地质量地球化学调查二十年

土地质量地球化学调查计划是我国继区域化探全国扫面计划之后一个新的国家地球化学填图计划,该计划实施20年来,在支撑土壤环境污染防控、土地资源管理、国家重大立法、精准扶贫等方面做出了重大贡献,显著拓展了地质工作服务链。本文从计划的提出背景、项目的组织实施、主要进展、调查技术的进步和分析测试技术的提高与质量控制方案的完善等方面回顾了该计划的发展历程。从全国耕地地球化学状况、全国省会城市土壤环境质量状况、中国主要淡水湖泊沉积物环境质量状况、中国主要农耕区20年来土壤碳库变化4个方面对调查成果做了全面总结。全方位介绍了调查应用成果在土地管理、土壤污染防治、农业种植结构调整、脱贫攻坚、地方病防治、油气勘查、固体矿产勘查等7个领域中的应用。并在调查技术革新、评价方法创新和调查与研究融合三个方面对土地质量地球化学调查工作的未来发展趋势做了展望。

表生地球化学动力学与中国西南土壤中化学元素分布模式的驱动机制

地球表层是由山水林田湖草等要素构成的互动和互馈的复杂系统,这些要素中化学元素的互动和互馈过程均可驱动化学元素分布模式的变化。本文以系统的1∶25万土地质量地球化学调查数据为基础,讨论了中国西南地区土壤中常量元素、亲生物元素、卤族元素、重金属元素分布模式的驱动机制和互动过程。结果发现成土母质决定了土地资源中化学元素的自然状况,表生地球化学动力学过程重塑了表层土壤中元素分布模式,生物地球化学过程驱动了土地质量的演化趋势,强烈的人类活动(如矿业活动)破坏了元素分布的自然演化规律。表生地球化学动力学理论的提出将引领山水林田湖草生命共同体知识体系构建和土地资源地球化学综合调查技术的革新。

中国大宗农作物及根系土中硒的含量特征与富硒土壤标准建议

植物中的硒主要来自于土壤,植物不仅可用于减轻硒缺乏的问题,还可用于管理环境硒毒性。本文基于6917件根系土—水稻籽实样品、1489件根系土—小麦籽实样品和1816件根系土—玉米籽样品,提出水稻种植区富硒土壤硒含量0.22×10^-6≤w(Se)<3.0×10^-6,小麦种植区富硒土壤硒含量0.31×10^-6≤w(Se)<1.0×10^-6,玉米种植区富硒土壤硒含量0.94×10^-6≤w(Se)<4.91×10^-6的标准,对全国富硒土壤资源的科学利用和开发富硒农产品具有重要意义。

四川省沐川县西部地区土壤硒含量特征及影响因素

硒是人体和动物必需的微量有益元素,摄入适量硒是提高人群生活质量的重要标志。食用富硒农产品是缺硒地区人体获取和补充硒元素的重要途径。调查土壤硒的含量特征、圈定富硒土壤资源分布区、查明土壤硒迁移富集的影响因素,是高效利用富硒土壤资源和科学开发富硒农产品的重要依据。本文选择四川省沐川县西部地区采集土壤样品,采用原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱/发射光谱法等方法测定土壤中Se、Al_(2)O_(3)、TFe_(2)O_(3)、OrgC、Cd等元素含量和pH值,利用统计学及相关分析等方法研究了土壤硒等元素含量和分布特征,并对土壤硒含量的主要影响因素进行探讨。结果表明:①研究区表层土壤硒含量范围为0.08~1.30mg/kg,平均含量为0.39±0.15mg/kg,满足富硒土壤条件的土壤面积为112km^(2),占研究区总面积的52%,其中无公害富硒土壤面积为35km^(2)。土壤Cd含量是造成富硒土壤和无公害富硒土壤面积具有较大差异性的主要因素。②地质背景与土壤硒含量密切相关,富硒土壤主要受含碳酸盐岩及夹碳质地层的砂岩、粉砂岩等地层控制,土壤硒来源稳定;③土壤硒含量随pH值、风化程度的降低而升高,随有机质、TFe_(2)O_(3)、S含量的升高而升高,其中有机质对土壤硒的影响显著大于TFe_(2)O_(3),表明该区域铁氧化物对硒的吸附能力低于有机质。综上所述,研究区富硒土壤资源丰富,建议当地充分利用相关资源开发富硒农产品,同时应注重有机肥的平衡施肥,并进一步加强土壤-作物系统中硒迁移富集影响因素的协同分析。

中国城市土壤微量金属元素的管理目标值和整治行动值

随着城市土壤重金属含量的升高,土壤环境质量标准的建立一直是城市土壤污染管理的关键。而最近的城市土壤地球化学调查和城市土壤重金属元素背景的研究提供了设置合理调节值的可能性,如管理目标值(MTV)和整治行动值(RAV)。本文介绍了如何用土壤背景数据确定MTV和RAV的方法,也给出了全国城市土壤及31个省会城市土壤中20种元素的MTV和RAV值。这对全面认识我国城市土壤环境质量现状、建立土壤环境质量管理法及执法标准具有重要的现实意义。

浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价

富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别作物重金属超标风险。结果显示:研究区富硒土壤占38%,足硒土壤占62%,水稻和莲子富硒率分别为85.71%和100%;受黑色岩系风化成土影响,研究区土壤镉含量介于污染筛选值和风险管控值之间的样品比例为26%,且Cd活动态和潜在活动态所占比例分别为57%和40%,水稻籽实中Cd超标率为31%,莲子Cd含量均不超标。基于土壤重金属总量和形态的风险评价表明,富硒土壤开发利用的风险区主要位于西皮山岗和腰塘边一带,建议禁止种植农产品,其他黑色岩系发育的富硒丘陵地区,虽然土壤镉含量较高,但因土壤Cd的生物有效性和水稻中Cd的超标率较低,应加以保护和合理开发利用。

浙江省江山市猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价

果园土壤环境与果品产量和质量及食用安全性关系密切。已有研究表明目前我国猕猴桃果园土壤中普遍存在养分含量不足、分布不均的问题,个别地区发现有重金属含量超标的现象。浙江省近年来猕猴桃种植面积连年扩大,已是我国重要的猕猴桃产区之一。为查明该省江山市猕猴桃果园土壤环境质量现状,本文选择了两处典型猕猴桃果园采集土壤、岩石、果实样品,采用原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等技术测定土壤和岩石样品中的重金属、养分元素、土壤理化指标和果实样品中的重金属含量。以果园土壤中养分元素丰缺与影响因素、重金属元素含量与果实食用安全性为主要研究内容,开展了猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价。结果表明:①两处果园土壤中Ag、Bi、Co、Cr、Ni、Sb、Se、V、SiO2等含量低于衢州市和浙江省土壤背景值,Pb、Al2O3等高于衢州市和浙江省土壤背景值,土壤中元素含量受自然地质背景控制的特征明显;②土壤pH值范围为4.61~6.30,按DZ/T0295—2016《土地质量地球化学评价规范》中土壤酸碱度分级标准,属于强酸性和酸性土壤;③养分元素K、Ge、Mo、Zn较丰富,但N、P、Mn、S较缺乏;④土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量最大值分别为21.84、0.22、23.53、20.47、0.06、8.82、53.84、133mg/kg,远低于农用地土壤污染风险筛选值(pH≤5.5时标准限值分别为40、0.3、150、150、1.3、60、70、200mg/kg),土壤污染风险低;⑤猕猴桃果实中的重金属含量低于绿色食品限值和食品卫生标准限值,如As含量最高为0.009mg/kg,其限值分别为0.2mg/kg和0.5mg/kg。整体上,研究区土壤具有养分分布不均匀、重金属含量低、酸性强的特点,建议采取科学措施补充和平衡土壤养分,防范土壤酸化导致的重金属活化风险。

内蒙古洛恪顿铅锌多金属矿区1:5万地电化学测量试验

随着地电化学测量技术向“轻便化”方向的不断发展,中小比例尺地电化学测量已成为可能。笔者在内蒙古风成砂浅覆盖洛恪顿热液型铅锌多金属矿区约40 km 2范围内开展了1∶5万地电化学测量与土壤测量效果对比试验,结果表明:①地电化学测量可圈定与已知矿体元素组合相同的Pb-Zn-Ag-As-Bi-Cd等多元素综合异常,且异常位置与已知矿(化)体空间分布范围较一致;②与土壤测量结果相比,地电化学异常范围、衬度及连续性均远优于土壤测量,土壤测量异常仅在小山头残积土出露区呈点状分布;③在试验区西北部风成砂浅覆盖区发现多元素组合地电化学测量异常,根据此异常部署开展了1∶1万激电中梯扫面及钻探验证工作,在540余m深处发现6 m厚富Ag、Cu矿体,实现找矿突破。以上试验结果表明,在风成砂浅覆盖区开展1∶50000地电化学测量能有效圈定找矿靶区,可在今后工作中加以推广应用。

应用梯度扩散薄膜技术评价天然富硒土壤中硒的生物有效性

有效硒是评价土壤中硒对植物供给能力的重要指标,中国目前尚无测定土壤有效硒的统一方法。化学提取法、土壤溶液法常用于测定土壤有效硒含量,但存在缺乏普遍适用提取剂类型、目标态提取不完全和对非目标态溶解等问题。梯度扩散薄膜(DGT)技术是一种基于解离、扩散动力学的有效态测定方法,已有学者将其应用于土壤有效硒的测定并取得良好效果,但是否适用于天然富硒土壤中硒生物有效性评价尚不明确。为探明梯度扩散薄膜技术评价天然富硒土壤中硒生物有效性的可行性,本文以浙江省上墅乡和汾口镇分布的天然富硒土壤为研究对象,实验应用化学提取法、土壤溶液法和DGT技术[包括Fe-oxide(水铁矿型)DGT、Zr-oxide(水合氢氧化锆型)DGT]评价土壤中硒的生物有效性。结果表明:①Fe-oxide DGT测得的有效硒平均含量为0.17±0.076μg/L,Zr-oxide DGT测得的有效硒平均含量为0.20±0.13μg/L。两种类型DGT测得有效硒含量差异不大,但由于Zr-oxide DGT对Se^(4+)具有专性吸附特征,导致Zr-oxide DGT无法有效反映植物体内硒含量水平。对于检测土壤硒生物有效量,Fe-oxide DGT要优于Zr-oxide DGT;②植物体内硒含量C_(plant-Se)与三种方法测定的有效硒含量均呈显著正相关,但C_(plant-Se)与Fe-oxide DGT测定的有效硒含量相关系数(r=0.705)大于其他两种方法;③基于DGT技术计算得出的R值(土壤颗粒向土壤溶液补充硒的能力)和K_(d)值(土壤固相与液相之间的分配系数)表明上墅研究区相较于汾口研究区土壤中硒具有更强的迁移性,但其土壤固相向土壤溶液补充硒离子的速率小于汾口研究区。综上认为,对于评价天然富硒土壤中硒生物有效性而言,DGT方法优于化学提取法和土壤溶液法,在测试性能和反映土壤动力学过程信息方面更具优势。

基于随机模型的土壤重金属元素空间分布特征研究——以浙江绍兴地区为例

土壤中重金属元素的空间分布特征,受到成土母质、地形地貌、土地利用、pH和Corg等多种因素控制。在多目标区域地球化学调查工作的基础上,以绍兴地区为研究区,应用随机森林模型定量,评估了不同环境变量对重金属元素空间分布特征的影响程度,并基于有限混合分布模型(FMDM),拟合出表层土壤中重金属元素自然源和人为源分布特征及其权重占比。结果表明,影响土壤重金属元素空间分布最重要的因素为成土母质,其次为pH和Corg,As和Hg相比于Cd、Cu和Zn受土壤类型和土地利用的影响更加显著。研究区内As、Cd、Cu和Zn的自然源权重占比大于90%,受人类活动干扰小,Hg的空间分布特征则显著受到自然源和人为源共同控制,拟合结果表明,区域上表层土壤中平均约62%的Hg来源于自然背景,约38%的Hg来源于人为输入。

丘陵山区多目标区域地球化学调查不同成因表层土壤代表性研究——以浙江绍兴地区为例

当前,多目标区域地球化学调查工作已逐步进入丘陵山区,与平原区不同,丘陵山区地质背景更复杂,土壤成因类型和土地利用方式多变,土壤类型多样。如何布设土壤样点以客观真实地反映区域土壤地球化学分布特征是值得关注的问题。选择浙江绍兴市区以南40 km^(2)的丘陵山区,按照多目标区域地球化学调查规范样品布设原则及采样要求,以4点/km^(2)密度采集表层土壤样品,测定了38项元素指标含量。通过对比不同采样密度及不同成因土壤元素含量及其空间分布特征,开展丘陵山区表层土壤采样代表性研究。结果表明,多目标区域地球化学调查规范中的小格采样、大格组合分析方案能够很好地反映土壤元素区域地球化学分布模式;对于大多数元素指标而言,在丘陵山区以1点/km^(2)密度采集能够代表采样单元格物质组成的冲积成因土壤,可更好地满足样品代表性要求。在评价As、Mn、Mo、Al_(2)O_(3)、MgO、K_(2)O等元素指标异常时,可倾向性地采集残坡积成因土壤。研究成果为丘陵山区多目标区域地球化学调查土壤样品采集方法的完善提供了理论依据。

中国西南典型地质背景区土壤重金属分布及生态风险特征

中国西南有22.3%的耕地重金属含量超标,区内广泛分布的峨眉山玄武岩和碳酸盐岩被认为是土壤中重金属的主要母质来源。目前,中国西南地区,尤其是峨眉山玄武岩分布区土壤重金属生态风险的研究程度仍有待提升,不同地质背景区(成土母岩)土壤中重金属含量、空间分布与生态风险缺乏对比。本文选择四川省典型地质背景区采集土壤样品,采用原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱/发射光谱等方法测定重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)含量和pH数据,结合地累积指数法和潜在生态风险指数法,研究了重金属元素的含量、空间分布特征和土壤重金属生态风险。结果表明:①玄武岩区土壤中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn的含量高于碳酸盐岩区,也高于四川和全国背景值。各元素含量分别为四川背景值的3.25、1.08、5.08、1.72、1.55、1.63倍和全国背景值的2.60、1.40、6.87、1.47、1.87、1.91倍;②As、Cr、Pb的高含量区域与碳酸盐岩分布区对应,Cd、Cu、Hg、Ni、Zn的高含量区域与峨眉山玄武岩的空间分布对应;③地累积指数表明玄武岩分布区土壤中Cd、Cu、Ni、Zn污染程度高于碳酸盐岩区;④研究区内生态危害程度较高的元素为Cd、Cu和Hg;其在玄武岩分布区“强生态危害”及以上的比例比碳酸盐岩区分别高出22.4%、1.15%和26.0%。本研究揭示:①研究区内土壤中重金属元素的含量、分布及生态风险与地质背景密切相关;②产生这一规律的原因在于母岩中元素含量的差异、成土过程中元素的地球化学行为及元素次生富集等因素综合作用的结果;③研究区土壤酸碱度偏低(pH平均值为5.5),需预防土壤进一步酸化引起的重金属活化风险。

福建龙海土壤重金属含量特征及影响因素研究

为有效预防土壤重金属生态风险,以福建龙海市表层土壤为研究对象,应用经典统计分析、随机森林等方法,研究重金属元素含量特征及其影响因素。结果表明:(1)第四纪冲洪(海)积成因水稻土中多数重金属元素含量较高;(2)燕山期中酸性岩风化形成的残坡积红壤中重金属元素活动态含量较高;(3) As、Cu、Ni形态含量与全量相关性较好,而Cd、Cr、Hg的多数形态含量与全量相关性较差;(4)除元素全量外,土壤有机质对弱有机结合态重金属(不包括Ni、Pb元素)以及离子交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn有重要影响,阳离子交换量对各形态Ni,(Fe×Al)/Si对各形态Cu具有重要影响,而土壤成因、土壤类型对重金属形态组成的影响较小。研究表明土壤重金属形态组成及其富集区与其全量不尽一致,土壤重金属生态风险评价应考虑土壤重金属形态分布特征。

珠江三角洲西部典型乡镇稻米与根系土重金属元素含量关系研究

农田土壤环境质量与稻米食用安全性关系非常密切,已有研究表明在采矿、交通、电子工业等影响下,珠三角地区积累了大量环境问题,镉汞砷等污染越来越严重。重金属在土壤-稻米系统中的迁移转化,受其总含量、土壤理化性质、有机质以及微量或大量元素的交互作用影响。为查明广东省佛山市高明区典型乡镇重金属在土壤-稻米系统中的迁移影响因素,为稻米食用安全性预测提供依据,本文在高明区明城镇、更合镇主要农田区,采集了151组稻谷及对应根系土样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、原子荧光光谱法(AFS)等技术测定了土壤重金属、养分元素含量、土壤理化指标以及稻米重金属含量,分析了重金属含量特征及其迁移的影响因子,建立并验证了稻米中重金属含量定量预测模型。结果表明:①土壤重金属含量均低于第一次全国土壤污染调查获得的广东省土壤重金属含量均值,并且均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)中的土壤风险管制值,土壤污染风险低;②稻米中除Cd、Pb存在轻微超标外,其余重金属含量均低于食品卫生标准限值;③土壤重金属总量、土壤理化性质(土壤pH,土壤质地,土壤有机质含量,土壤N、P、K等)是重金属在土壤-稻米系统中迁移的关键控制因素。如土壤Cd、Cu总量与其在稻米中含量呈显著正相关;除Pb外,土壤有机质土壤全氮与各稻米中各重金属含量呈显著负相关;除Cd外,土壤全磷与稻米重金属含量呈显著负相关;土壤质地(SiO 2/Al 2 O 3)与稻米各重金属含量均呈显著正相关;④根据随机抽取的130组数据,以土壤重金属总量及土壤理化指标为自变量,建立了稻米As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb含量多元回归方程,均达到显著相关,经剩余21组数据的验证,预测方程的平均误差的中位数与平均数最大为31%,最小为7.8%,总体来说预测效果较好,模型可以用来预测高明区及其相似地区的稻米重金属含量。本研究通过探讨土壤理化性质的影响,引入土壤大量营养元素作为影响因素进行探究,可为研究大量营养元素对土壤重金属迁移至稻米的影响以及科学施肥指导提供参考;同时获得的土壤-稻米系统元素迁移影响因素,可对开展重金属生物有效性研究以及水田土壤污染修复、相似地区生态风险评价提供参考;简单探讨了降低研究区重金属生物有效性的方法以及抑制重金属的迁移、降低重金属生物危害的措施,为探究重金属迁移规律特征与地方病、流行病之间的关系提供了思路。

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明:①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关(P<0.01)。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数(BCF)高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。

科学构建土壤重金属高背景区生态风险评价方法的探讨

为了科学地识别和评价重金属含量高背景区中土壤重金属污染情况和生态风险,在贵州省赫章县河镇乡采集玉米及其对应的根系土样品309组,并采集20件玉米根茎叶不同部位样品,测定其砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)8种重金属含量,根系土样品还分析了各重金属的形态(Cr未测)。研究发现:土壤重金属含量较高,表层土壤中8种重金属含量平均值远超过全国表层土壤背景值,Cd元素含量超出全国表层土壤背景值近7倍,土壤以酸性土为主,从重金属全量来看,研究区生态风险很高;土壤重金属As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn多以强有机结合态和残渣态形式存在,生物有效性较低,Cd的有效态组分较高。基于土壤重金属形态的生态风险统计结果显示,研究区生态风险主要是由Cd引起的,需要加强这部分土地的监管。在土壤-玉米系统中,生物富集系数和转运系数均较低,重金属难以在玉米中富集,玉米籽实中重金属含量不超标,农作物重金属等级评价为安全级。本结果为进一步研究重金属元素在岩-土-气-生介质间迁移转化规律,融合地质学、土壤学和生物学分析建立统一标准,科学评价生态环境风险和健康风险奠定了理论基础。

四川昭觉县中部乡镇表层土壤硒地球化学特征

硒元素是人体必需的微量元素之一,食用富硒农产品是人体获取和补充硒元素的主要途径,调查区域硒地球化学特征是有效地利用富硒土地资源以及开发富硒农副产品的重要依据。本文选择四川省昭觉县域内较为重要的农耕乡镇采集表层土壤样品,采用原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱/发射光谱法等方法测定1328件土壤、19件玉米及20件土豆中硒等地球化学指标含量,利用相关分析与统计学等方法,结合距离加权反比插值法,探讨研究区硒含量、分布和影响因素等地球化学特征,评价土壤与作物的富硒情况及安全性。结果表明:①研究区表层土壤硒含量范围为0.04~1.50mg/kg,平均值为0.33mg/kg,划定富硒土壤面积为7.23km^(2),占全区土壤面积的30.31%,玄武岩发育的土壤硒含量最高,平均值为0.4mg/kg,表明区内地质背景与土壤硒含量密切相关,区内富硒土壤主要受含玄武岩夹苦橄岩、凝灰质砂泥岩的峨眉山玄武岩组地层控制;②不同的用地类型和土壤类型对硒元素的富集能力不同,人为农业活动导致土壤对硒的吸附能力下降,黄棕壤土层中黏粒或铁氧化物等易与硒结合富集;酸性土壤中硒含量与pH值成反比;土壤有机质与硒含量呈显著的正相关;土壤质地对硒含量具有一定的控制作用;③富硒土壤产出的玉米和土豆富硒率极低。研究结果认为昭觉县在开发利用富硒土壤时,旱地与水田等农耕区应及时补充有机肥并调节土壤酸碱度,并积极利用富硒资源开发其他农业产品。