论文部分内容阅读
土壤是农业生产的重要自然资源,保持土壤生态系统的正常功能是维持农业可持续发展的重要基础。随着经济的迅速发展,工业“三废”越来越多的被释放到土壤中,使土壤受到不同程度的污染。土壤重金属污染具有难移动性、长期滞留性和不可分解性的特点,其赋存形态往往是生态环境中重金属污染毒性的响应及生态风险的指标,赋存形态不同,重金属的活性、生物毒性及迁移转化特征也不同。论文针对我国锑矿区锑污染的现状,以贵州省晴隆县大厂喀斯特山区废弃锑冶炼厂周围农田土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,系统研究了距离冶炼厂烟囱不同距离表层土壤和典型土壤剖面中重金属含量,并应用内梅罗综合指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤进行了重金属污染水平的评价。同时对研究区主要农产品中重金属进行了健康风险评价,研究结果如下:(1)大厂锑矿区表层土壤主要污染元素为Sb、Zn、Pb、Hg、As和Cu,分别是贵州省土壤背景值的58.58、11.96、7.99、7.45、6.70和1.60倍;重金属元素垂直变化规律各异,不同层次重金属含量(Pb除外)均表现为:距离冶炼厂烟囱越近含量越高。Hg和As分别为国家土壤环境质量II级标准的4.70倍、4.40倍;其次是Cd和Cu,分别为国家II级标准的3.00倍、2.70倍。(2)相关分析和聚类分析表明,土壤主要受重金属Cr、Cd、Cu、Sb和As复合污染。采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法对该地区农田土壤进行了环境风险评价,各层次Cr、Cd、Cu和As含量均超标,污染严重,综合污染指数在1.21~14.83之间,以重度污染为主;耕作层污染程度由高到低顺序为:大厂村(冶炼厂)>中心街村>碧康组>田坝组,均属于重度污染,表层污染土壤(0~20cm)种植农作物存在一定的风险。(3)土壤表层As、Sb和Bi污染程度不同,生物有效性Sb>As>Bi,与贵州省土壤背景值相比差异极显著(P<0.01);作为生活引用水源的黄家洞山泉水Sb含量符合引用安全标准;调查3种野生优势本土植物:芒萁(Dicranopteris pedata)、白茅(Imperata cylindrica)和头花蓼(Polygonumcapitatum Buch.-Ham.exD.Don),发现同种植物在不同土壤条件下对重金属的积累有显著差异,芒萁和白茅可作为修复Sb矿污染土壤的首选植物,头花蓼可作为修复As污染的首选植物。(4)不同土地利用方式土壤Sb含量:玉米地>辣椒地>大豆地>撂荒地。其中玉米地土壤平均含量为136.22mg/kg,范围为13.47mg/kg~326.60mg/kg;污染源大烟囱东面土壤Sb含量最高,达到200.08mg/kg;其次是北面和西面,含量分别为154.92mg/kg和148.45mg/kg;南面最低,达到79.48mg/kg;与贵州省土壤Sb背景值相比,Sb达到极显著水平(P<0.01)。(5)土壤中Sb形态主要以残渣态为主,其次是可还原态和水溶态,能被植物利用的弱酸提取态和水溶态较少。采用生物活性系数K和生物利用的化学相百分比(RAC)来评价重金属Sb的生物有效性,Sb生物活性系数范围为0.63~8.75,平均值4.23;0<RAC<10,大部分处于低风险等级,Sb潜在生物可利用态范围为2.12%~13.44%。(6)玉米(Zea mays)不同器官中Sb含量表现为:根>茎>叶>籽粒;平均生物累积系数(BAC)因子:根>茎=叶>粒;生物转移系数(BTC)范围为0.50~4.31,平均值为1.16,玉米植株地上部分比根部对于锑的累积能力较强,二者相关性不显著。玉米植株不同器官中Sb含量超过参考值(按最大值50μg/kg计算),玉米植株作为秸秆还田来改善土壤肥力的常规做法不可取,作为饲料饲养家畜也具有一定的风险。