广西贵港市覃塘区土壤Cu地球化学特征与生态健康研究

【研究目的】铜(Cu)是人体必需的微量元素之一,适量摄入Cu十分重要,但缺乏或过量摄入Cu,对人体健康也有损害。因此,通过获知每个人日摄入Cu含量范围,进而确定农产品与土壤的Cu含量最佳范围对保障人体健康至关重要。【研究方法】本文以广西贵港市覃塘区为研究区,依据研究区内居民膳食结构调查结果,以及1∶5万土地质量地球化学调查获取的土壤、农作物及根系土中Cu含量,研究了土壤与水稻籽实中Cu含量特征与空间分布规律,分析了水稻籽实吸收Cu元素的影响因素,研究构建了水稻籽实Cu含量预测模型,推算出研究区内安全开发、种植水稻的土壤Cu含量最佳范围。【研究结果】研究区土壤Cu含量范围为6~74 mg/kg,平均值、中位值分别为28 mg/kg、26 mg/kg,仅有1.6%超过了GB15618中规定的Cu含量风险筛选值,且主要分布在碳酸盐岩出露区,该地区土壤中普遍发育铁锰结核,土壤Cu等重金属生物活性较低。研究区水稻Cu含量范围为0.790~4.440 mg/kg,平均值、中位值为2.452 mg/kg、2.718 mg/kg,60件水稻样品均未超过NY861-2004规定的Cu限量值。【结论】研究区内为保障人体健康、降低生态风险的水稻Cu含量最佳范围为0.615~8.204 mg/kg。研究区内安全开发、种植水稻的土壤Cu含量最佳范围为684 mg/kg。

地质高背景地区土壤中铁锰结核形成机理——以广西桂中地区为例

地质高背景的岩溶区土壤中普遍发育铁锰结核,且含量远高于非岩溶地区。为了解岩溶区土壤中铁锰结核的成因,选择广西桂中地区土壤(0~20 cm)中的铁锰结核为研究对象,通过光学显微镜(OP)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及能谱分析(EDS),结合岩溶区复杂的成土过程,对地质高背景地区土壤中铁锰结核的形成过程进行分析。结果表明:岩溶区土壤中普遍发育两种结核,分别是铁结核和锰结核,宏观上结核呈现次圆状至椭圆状,粒径范围主要为0.5~4.0 mm,且均发育有环带结构和无环带结构结核。锰结核主要是以铁氧化物和锰氧化物为主,而铁结核内部是以铁氧化物为主。据上述结果和岩溶成土过程,提出地质高背景土壤中铁锰结核发育的过程:1)岩溶地区土壤在成土过程中,铁锰等元素发生不同程度的"浓集"作用,为结核的形成提供了丰富的物质来源;2)特殊的季节性干湿交替气候条件导致铁元素和锰元素的交替性沉淀,促进典型环带结构的形成,而无环带结构则可能代表结核形成的早期阶段;3)结核内部的微孔隙结构可以为微生物活动提供空间和物质流动提供通道,特殊气候环境条件富含有机质和微生物可能会促进铁锰结核的形成,最终形成岩溶区土壤中普遍发育的铁锰结核。

地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征

研究地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征,有助于厘清岩溶地区土壤中铁锰结核对重金属异常富集的影响及对重金属吸附固定的主控因素。本研究以广西南宁市和崇左市大新县表层土壤大样(0~20 cm)为对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(0.3~0.5、0.5~1、1~2、2~4、4~6、6~8、>8 mm)和对应土壤(<2 mm)样品进行化学分析,研究不同粒径铁结核和锰结核重金属元素变化和主控因素以及重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)在铁锰结核和对应土壤中的分布分配规律。结果显示:铁结核和锰结核中,随着粒径变化,Fe2O3与Cr元素显示同步变化趋势,而Mn O2与Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属变化趋势同步,重金属元素随粒径变化特点反映了铁锰结核形成及生长过程中铁元素控制着Cr元素的地球化学行为,而锰元素控制着Cd、Cu、Ni、Pb、Zn元素的地球化学行为。通过计算土壤中铁锰结核重金属元素含量的贡献比例,在铁结核中平均贡献比例为Cr(47.76%)>Cd(24.91%)>Pb(18.44%)>Cu(16.26%)>Zn(14.77%)>Ni(10.41%),而在锰结核中平均贡献比例为Cr(45.25%)>Cd(37.94%)>Pb(25.86%)>Cu(15.59%)>Zn(13.79%)>Ni(12.15%),说明岩溶区土壤中大部分重金属实际是被固定在铁锰结核中,且生物活性很低。因此,对高地质背景区土壤进行生态风险评价时,应扣除固定在铁锰结核中的重金属,这样才更科学更精确。