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有色冶金区土壤-玉米系统汞累积及健康风险

环境科学 2015年第10期36卷 3845-3851页

作者：纪小凤郑娜王洋刘强张静静中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室长春130102 中国科学院大学北京100049

有色冶金区土壤重金属污染,尤其是汞污染一直受到广泛关注.为了了解葫芦岛市稻池村玉米地汞在土壤-玉米农田系统中的迁移转化,以葫芦岛市稻池村为研究对象,对该区域玉米地土壤Hg含量、分布特征、污染现状及玉米植株各器官Hg含量进行分析... 详细信息

有色冶金区土壤重金属污染,尤其是汞污染一直受到广泛关注.为了了解葫芦岛市稻池村玉米地汞在土壤-玉米农田系统中的迁移转化,以葫芦岛市稻池村为研究对象,对该区域玉米地土壤Hg含量、分布特征、污染现状及玉米植株各器官Hg含量进行分析.玉米地土壤Hg含量范围为0.25~3.49 mg·kg-1,平均值1.78 mg·kg-1,是辽宁省土壤环境背景值的48倍.在锌厂周围2~3 km范围内,以锌厂为中心,随着距离的增大土壤Hg含量逐渐增加.地累积指数法评价结果表明,研究区玉米地土壤Hg污染均在中等污染以上,其中,属于严重污染的土壤样品占总样品的54.6%.运用Hakanson潜在生态危害指数法对玉米地土壤Hg潜在生态风险进行评价.潜在生态风险为极强的占72.7%.运用目标危险系数法(THQ)对暴露人体进行健康风险评价,结果表明,虽然土壤中富含汞,但是由于汞较难在土壤-玉米系统中迁移,因此籽粒中的汞富集并不高,食用玉米对人群没有明显的健康风险,但是儿童遭遇Hg健康风险要远高于成人,危险指数达到0.056.

关键词：汞有色冶金区土壤-玉米系统生态风险评价健康风险评价

NPK养分对Pb在土壤-玉米系统中转化行为的影响

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水土保持学报 2010年第2期24卷 122-125页

作者：谢文军申宝忠赵艳云杨红军周健民王火焰滨州学院山东省黄河三角洲生态环境重点实验室山东滨州256603 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008

采用根袋技术,研究了NPK养分对土壤-玉米系统中Pb转化行为的影响。试验设5个处理:NPK、NP、NK、PK和CK(不施肥)。结果表明,P对土壤中Pb有显著的固定作用,与不施P处理相比,根际与非根际土壤中交换态Pb降低了4%～9%,根际土壤残渣态Pb增加... 详细信息

采用根袋技术,研究了NPK养分对土壤-玉米系统中Pb转化行为的影响。试验设5个处理:NPK、NP、NK、PK和CK(不施肥)。结果表明,P对土壤中Pb有显著的固定作用,与不施P处理相比,根际与非根际土壤中交换态Pb降低了4%～9%,根际土壤残渣态Pb增加了5%～8%,非根际土壤增加了5%～12%。加入N后,土壤pH显著下降,P固Pb作用显著增强,交换态Pb降幅增加了1%～4%,残渣态增幅提高了3%～6%。根际土壤残渣态Pb含量较非根际显著降低,根际过程对土壤中残渣态Pb的形成有显著的抑制作用。这可能与根际土壤较高的可溶性有机物含量、微生物活性以及酸性环境等有关。CK处理玉米地上部Pb含量最高,施P大大降低了玉米地上部Pb含量,其约为CK处理的1/2。与NK相比,CK地上部Pb含量也显著增加。因此,Pb在低肥力污染土壤中,生物有效性更大。

关键词：土壤-玉米系统根际 NPK Pb 转化

宿南矿区土壤—玉米系统重金属含量特征及迁移规律研究

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宿南矿区土壤—玉米系统重金属含量特征及迁移规律研究

作者：黄大伟安徽理工大学

学位级别：硕士

由于煤及围岩矿物中富含多种有毒有害的微量元素,煤炭资源的开采极易将它们释放到周边环境中,这必然会导致大气、水体、土壤等固有环境受重金属污染,甚至以食物链富集的方式威胁到人类健康。本文选定淮北煤田宿南矿区为研究区,采集了59... 详细信息

由于煤及围岩矿物中富含多种有毒有害的微量元素,煤炭资源的开采极易将它们释放到周边环境中,这必然会导致大气、水体、土壤等固有环境受重金属污染,甚至以食物链富集的方式威胁到人类健康。本文选定淮北煤田宿南矿区为研究区,采集了59件表土样、8件煤矸石样、24件剖层样及67棵玉米植株,重点对该矿区煤矸石山附近土壤-玉米系统中重金属污染分布特征、赋存形态及垂向运移、植株累积特性进行探究,并就食用玉米进行健康风险评估。主要研究成果如下:(1)除Mn无标准限值外,其它6种元素未超过土壤环境质量Ⅱ级标准,其中Cu、Ni和Cd分别超出安徽土壤背景值1.25、1.63和2.58倍,Mn和Zn均值含量高于煤矸石样。综合评价表明,矿区生态风险起主导作用的是因子Cd,其余重金属隶属于轻度危害。依据多元统计结果,Pb、Cu和Zn可解析为煤矿区交通运输源;Mn和Cd代表煤尘与农业活动的复合污染,而Ni和Cr可表示为母质与煤矿开采的联合作用。Kriging空间插值显示,除宿南矿区东南部局部区域外,Mn与Cu具有比较类似的空间分布,其余重金属区域分布各具差异性。(2)在非成熟期时,玉米植株中Mn、Cu和Zn主要蓄积于叶部,Pb、Cd和Ni蓄积于茎部,Cr蓄积在根部;成熟期Pb由富集于茎部转变为根部,而Cd和Ni由富集于茎部转变为叶部。表土形态以残渣态百分比为主,且可利用态Cd最高,而环境中Cr最稳定;除芦岭剖层样外,其余样点Mn、Cu、Ni和Zn向深部逐渐降低,均表现出明显的垂向迁移特征。(3)各部位对Cd的富集转运最显著,重金属从玉米根部向可食用器官的潜在迁移力较强。土壤各形态对玉米根部吸收重金属有促进或抑制作用。在膳食摄入这一途径下,儿童承受的健康威胁要高于成人,且健康风险指数的大小为Cr>Cd>Zn>Pb>Ni>Cu。

关键词：宿南矿区土壤-玉米系统重金属元素分布特征迁移规律健康风险

土壤—玉米系统中铜、镉生物有效性及其影响因素研究

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土壤—玉米系统中铜、镉生物有效性及其影响因素研究

作者：纪小凤中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)

学位级别：硕士

本研究以东北地区典型冶金区辽宁省葫芦岛市稻池村以及传统玉米种植区吉林省榆树市为研究区,通过对比研究两区域土壤-玉米系统中Cu、Cd累积特征,全面了解研究区内Cu、Cd在土壤-玉米系统中生物有效性,探究土壤-玉米系统中Cu、Cd生物有效... 详细信息

本研究以东北地区典型冶金区辽宁省葫芦岛市稻池村以及传统玉米种植区吉林省榆树市为研究区,通过对比研究两区域土壤-玉米系统中Cu、Cd累积特征,全面了解研究区内Cu、Cd在土壤-玉米系统中生物有效性,探究土壤-玉米系统中Cu、Cd生物有效性的影响因素,为东北地区土壤-玉米系统重金属污染水平做出准确评估、粮食安全生产业提供了一定的理论参考。主要研究结论如下:(1)稻池村玉米地Cu、Cd平均含量为57.90 mg·kg-1、1.76 mg·kg-1,富集程度远高于榆树市,玉米地土壤受人类活动干预强烈,外源重金属输入量大。地累积指数结果表明,稻池村玉米地大部分都存在不同程度Cu富集,土壤中Cd均存在偏重度污染情况,而榆树市土壤Cu、Cd累积不明显,仅有11.11%玉米地土壤存在轻度污染。稻池村玉米地Cu、Cd污染程度都比榆树市高,这与葫芦岛市当地的锌厂冶炼-氯碱工业密切相关。(2)稻池村玉米地土壤中Cu、Cd有效态含量均高于榆树市,但是榆树市玉米地Cu、Cd生物有效性系数高于稻池村,另外,Cu有效性系数明显高于Cd。这与土壤基本理化性质以及重金属存在形式有关。玉米植株根部Cu、Cd含量较高,果粒中含量最低,相同玉米器官中,葫芦岛市玉米植株中Cu含量要明显高于榆树市。研究区内植株各器官Cu转移系数从大到小依次为:叶>根>茎>苞叶>果粒,研究区内Cd转移系数从大到小依次为:根>叶>苞叶>茎>果粒。(3)相关性分析以及回归模拟表明,当稻池村玉米地土壤pH土壤呈碱性时,Cu有效态含量随着pH值不断升高而迅速下降,Cd有效态含量与土壤pH呈显著线性正相关关系(R2=0.62,p玉米地土壤Cu有效态含量对数值与pH值呈显著正相关关系,当榆树市玉米地土壤pH在5.0.75区间内,土壤Cd有效态含量随着pH的增大而增加,当pH>5.75时,随着pH的增大,土壤Cd有效态含量逐渐减少;榆树市玉米地土壤Cu、Cd有效态含量与土壤有机质呈显著正相关关系,而葫芦岛市相关性并不强。自然环境因素是多样的,复杂的,所以不同地区玉米地土壤pH、有机质对Cu、Cd有效态含量影响也存在差异性。

关键词：土壤-玉米系统铜镉生物有效性

高原地区镉和砷有效态在土壤-玉米中的迁移预测模型及风险评价

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高原地区镉和砷有效态在土壤-玉米中的迁移预测模型及风险评价

作者：穆秀林北京交通大学

学位级别：硕士

本研究针对高原地区耕地土壤的重金属镉和砷污染问题,旨在基于多种风险评价方法和重金属的解吸过程对土壤和玉米中重金属污染程度进行评价,为周边居民摄入玉米产生的健康风险提供科学依据。基于薄膜扩散梯度技术(DGT)和传统提取方法、... 详细信息

本研究针对高原地区耕地土壤的重金属镉和砷污染问题,旨在基于多种风险评价方法和重金属的解吸过程对土壤和玉米中重金属污染程度进行评价,为周边居民摄入玉米产生的健康风险提供科学依据。基于薄膜扩散梯度技术(DGT)和传统提取方法、解吸参数建立计算更加精确、更为简单的土壤-玉米系统重金属预测模型。主要结果为:(1)研究区域内土壤存在明显的Cd和As污染,其平均含量为0.67和50.11 mg/kg,超过了高原环境背景值(Cd:0.078 mg/kg;As:16.80 mg/kg)。玉米籽粒中Cd和As的测定值(Cd:0.010 mg/kg;As:0.014 mg/kg)远低于国家食品安全标准限定值(Cd:0.10mg/kg;As:0.50 mg/kg)。p H值和OM呈现显著负相关关系(R=-0.445,P土壤中的Cd元素和As元素存在一定的生态风险。而食用玉米对成人和儿童的身体健康影响不大,但是儿童的身体健康风险略高于成人1.7倍。这意味着我们需要继续监测土壤中Cd和As元素的含量,同时也需要加强对儿童的保护。(2)Cd主要以酸可提取态F1和可还原态F2的形态存在于土壤中,这说明Cd较易在土壤中迁移并转化为生物可利用的重金属;As主要存在形式为残渣态F4,这说明As绝大部分以稳定形态存在。DGT法、BCR顺序提取法和土壤溶液法提取重金属有效态含量与p H值呈显著负相关关系,与土壤中的有机质呈正相关关系。DGT法比土壤溶液法和顺序提取法受土壤理化性质的干扰相对较小,因此更为优越。在预测玉米中Cd和As含量方面,DGT法的预测能力优于其他传统提取方法(Cd:R=0.717,P土壤溶液对玉米重金属的预测仅弱于DGT(Cd:R=0.662,P玉米重金属的预测要优于F2(Cd:R=0.449,P土壤固相对重金属的补给能力。p H值与R值、T和k呈显著相关性,这说明p H值抑制重金属的解吸过程。28条Cd和6条As的R-T曲线在达到峰值后呈现缓慢的下降趋势,是部分补给型中的稳定状态,这表明研究区土壤固相对Cd的补充能力要强于As。DGT法和土壤溶液法建立的预测方程预测效果好,精准度高(Cd:R=0.788,P玉米中的预测效果最好,并可用于类似地区的生态风险评估和重金属生物有效性研究。

关键词：重金属有效态薄膜扩散梯度技术重金属预测模型风险评价土壤-玉米系统

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矿区土壤-玉米重金属富集及健康风险

科学技术与工程 2017年第8期17卷 80-86页

作者：熊霜桂和荣彭位华安徽理工大学地球与环境学院淮南232001 国家煤矿水害防治工程技术研究中心宿州234000 宿州学院资源与土木工程学院宿州234000 北京航空航天大学化学与环境学院北京100191

为研究矿区农田土壤-玉米系统中重金属的富集迁移,以安徽省淮北煤田临涣矿区为例,对该区玉米地中Cd、Ni、Pb、Cr、Zn和Cu的含量、玉米植株富集转移系数及健康风险进行分析。结果表明,除Cd超过国家土壤二级标准的28.57%,其余均未超过相... 详细信息

为研究矿区农田土壤-玉米系统中重金属的富集迁移,以安徽省淮北煤田临涣矿区为例,对该区玉米地中Cd、Ni、Pb、Cr、Zn和Cu的含量、玉米植株富集转移系数及健康风险进行分析。结果表明,除Cd超过国家土壤二级标准的28.57%,其余均未超过相应标准;地累积污染评价结果显示,Cd和Cu属于无污染-轻污染,其余几种重金属都属于无污染;除Cu外,其余几种被吸收到玉米体内的重金属大部分都积累在根部,且Cd的富集转移系数最大;运用目标危险系数法进行健康风险评价,结果表明,六种重金属对儿童引起的健康风险均大于成人,且健康风险指数的大小为Pb>Ni>Cu>Cd>Zn>Cr。

关键词：煤矿区土壤-玉米系统重金属富集系数转移系数健康风险评价