镉在土壤—辣椒体系迁移富集及其耦合关系探究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:owen1986
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喀斯特碳酸盐岩区具有典型的重金属地质高背景特征,贵州省部分区域还因为矿业开采、冶炼等的污染叠加,导致土壤镉(Cadmium)污染严重,存在镉的食物链风险,辣椒是贵州省的特色农产品,镉在土壤-辣椒体系的迁移、富集规律值得探讨。选择贵州地带性土壤黄壤(Yellow earth)与石灰(岩)土(Limestone soil),朝天椒、线椒及杂交椒3种类型辣椒(Capsicum frutescens L.),研究不同镉浓度水平下镉的迁移富集规律;选取部分镉高背景值区县,采集土壤和辣椒果实样品,研究辣椒镉与土壤总镉和有效镉的耦合关系,推导基于辣椒安全生产的土壤总镉和有效镉浓度阈值,为地质高背景区土壤镉的污染管控和安全利用提供依据。研究结果如下:(1)朝天椒、线椒及杂交椒各部位镉的分布规律相同,黄壤上表现为根>茎、叶>果实,石灰(岩)土中为根、叶>果实>茎。不同辣椒类型镉含量存在差异,根部:线椒>朝天椒、杂交椒;叶和果实:朝天椒>线椒、杂交椒。黄壤中各类型辣椒果实镉含量范围分别为:1.081.37 mg·kg-1(朝天椒),0.701.19 mg·kg-1(线椒),1.031.06 mg·kg-1(杂交椒);石灰(岩)土中各类型辣椒果实镉含量范围为:0.521.26 mg·kg-1(朝天椒),0.561.08 mg·kg-1(线椒)和0.461.08 mg·kg-1(杂交椒),朝天椒富集镉的能力高于线椒和杂交椒,具有更高的镉暴露风险。(2)朝天椒、线椒及杂交椒在酸性黄壤中根-茎转运系数(TF1)均值分别为0.59、0.81、0.67,茎-果转运系数(TF2)为0.51、0.91、0.79,根-果转运系数(TF3)为0.31、0.68、0.55,均小于1,富集系数(BCF)为1.43、2.11、1.60均大于1,在黄壤上辣椒吸镉特性表现为低转运、高累积,在石灰(岩)土中三个辣椒类型TF1均值分别为0.36、0.50、0.31,TF2为1.38、1.26、1.51,TF3为0.4、0.62、0.46,BCF为0.42、0.42、0.41,TF2均大于1,BCF均小于1,在石灰(岩)土中辣椒吸镉特性表现为高转运,低累积,在黄壤上辣椒果实具有较高的镉富集能力。(3)试验调查了9个区县,采集了103份土壤和辣椒果实样品,有44个土壤样品超土壤环境质量标准(GB 15618-2018)的风险筛选值,有10个土壤样品超风险管制值,辣椒有20个超食品安全国家标准(GB 2762-2017)限值。其中威宁县是典型的地质高背景和污染叠加区,超土壤环境质量标准(GB 15618-2018)风险筛选值的比例是100%,超风险管制值的比例是50%,辣椒超食品安全国家标准(GB 2762-2017)限值的比例是100%;非喀斯特地质背景的雷山县土壤和辣椒样品均未超标。(4)通过线性回归推导辣椒(Cd<0.05 mg·kg-1)安全生产的土壤总镉阈值为2.06 mg·kg-1(P<0.01),土壤有效镉阈值为0.1099 mg·kg-1(P<0.01):pH<6.5时,土壤总镉阈值为1.33 mg·kg-1(P<0.01),土壤有效镉阈值为0.1783 mg·kg-1(P<0.01);6.5≤pH≤7.5,土壤总镉阈值为2.00 mg·kg-1(P<0.01),土壤有效镉阈值为0.0455 mg·kg-1(P<0.01);pH>7.5,土壤总镉阈值为2.57 mg·kg-1(P<0.01),土壤有效镉阈值为0.0055 mg·kg-1(P<0.01)。辣椒属于富镉作物,土壤镉阈值大于土壤污染风险筛选值,小于管制值,在地质高背景区种植辣椒具有较高的镉暴露风险。
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