基于马铃薯质量安全的产地土壤重金属Cd污染程度分级

作     者：蔡娜 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何腾兵

授予年度：2019年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：马铃薯 土壤 重金属Cd 安全阈值 污染程度分级 

摘      要：以威宁县马铃薯产地土壤为研究对象,采用大田样品与盆栽试验相结合的协同检测方法,并结合单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法,根据贵州省土壤背景值和农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)对产地土壤和马铃薯中Cd、Pb、Cr、Hg、As、Cu和Zn7种重金属的含量进行风险评价,结合GIS软件分析其空间变化趋势。通过田间试验和盆栽试验,得到基于马铃薯质量安全的产地土壤Cd安全阈值,以安全阈值和GB15618-2018为标准运用单因子指数法和内梅罗综合指数法对马铃薯产地土壤进行污染程度分级,结果表明:(1)威宁县土壤重金属Cd、Pb、Cr、Hg、As、Cu和Zn的平均含量分别为2.21、62.26、131.98、0.13、14.68、101.56和186.77 mg/kg,均超过贵州省土壤背景值;与GB15618-2018相比,Cd、Cu和Zn超过了筛选值,且分别是筛选值的7.37、2.03、3.11倍,其余元素均在筛选值以下。Cd含量在马铃薯产地土壤上的空间分布呈现从东南向西北方向逐渐递减。(2)以贵州省土壤背景值和GB15618-2018为标准,内梅罗综合污染指数评价得到土壤受到不同程度污染,其主要污染因子为Cd。综合污染指数分别2.81和4.97,污染程度为中度污染、重度污染;潜在生态风险指数法表明土壤重金属均为中等危害水平,其单项潜在生态危害指数最大的均为Cd。(3)马铃薯产地土壤中Cd以可还原态为主,占总量的42.64%;其次为残渣态和可交换态,分别占总量的28.49%和22.62%;平均含量最少的为可氧化态,占比为6.25%。Cd有效态占比为65.26%,故其生物有效性较强。(4)马铃薯中Cd、Pb、Cr、Hg、As、Cu、Zn中的平均含量分别为0.095、0.205、0.124、0.004、0.014、0.952、4.172mg/kg。健康风险评价指标目标危险系数为0.774,TTHQ1表明马铃薯中重金属对人体健康不会造成的危害。(5)马铃薯安全种植的土壤Cd安全阈值:依据国家食品污染物限量标准GB2726-2012中Cd的限量值0.10mg/kg代入拟合方程得到土壤镉安全阈值pH≤5.5、5.57.5分别为0.68、2.59、4.82、12.52mg/kg,盆栽试验中石灰性土壤Cd的全量、有效量安全阈值为1.50、0.12mg/kg。(6)基于安全阈值对马铃薯产地土壤进行污染程度分级。土壤环境质量进行初步评价:采用GB15618-2018得到有2.07%点位属于优先保护类、66.84%为安全利用类、31.09%为严格管控类;基于安全阈值,属于优先保护类、安全利用类、严格管控类点位分别为17.10%、58.55%、24.35%。单因子污染指数评价结果:基于筛选值,Cd元素P≤0.7的比例为1.55%、0.73比例68.91%。基于安全阈值,Cd元素P≤0.7、0.73的比例分别为62.18%、10.88%、15.54%、6.22%、5.18%。内梅罗综合污染指数评价结果:基于筛选值,有63.73%土壤点位达到重度污染,21.76%达到中度污染,13.47%为轻度污染,1.04%处于警戒线,无安全水平的点位。基于安全阈值,有占总样点数23.83%的土壤样点综合污染指数达到重度污染,24.35%达到中度污染,39.38%为轻度污染,9.85%达到警戒线,2.59%处于安全水平。