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农产品产地环境质量受到人们的广泛关注,科学合理地评价农业土壤重金属风险以及农产品质量安全状况,具有十分重要的意义。本论文以南京北部长江沿岸农产品产地为研究对象,采集当地土壤样品和主要农产品(包括谷类作物和蔬菜作物),测定其中5种重金属元素As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量,选用不同的重金属评价模型,对当地土壤、农产品以及综合区域风险状况进行分析和评价,并对现有评价方法进行改进,提出了改进地累积综合指数法和作物风险指数法。通过比较评价结果的差异,探讨适用于研究区的重金属风险评价模型。本论文还进一步探讨了采样点位土壤与农产品之间重金属含量的关系,以及不同的农产品对土壤重金属元素的富集能力,并基于GIS技术,分析本地区土壤及农产品重金属浓度以及风险指数等级的分布状况。本论文得到以下结论:1.通过对南京市北部长江沿岸农产区527个土壤样品的分析评价发现,As、Cd、Cr、Hg.Pb5种重金属元素的平均含量分别为9.3、0.30、84.0、0.09、31.3 mgkg-1,所有耕作类型土壤中Cd、Cr、Pb三种元素的平均浓度均超过南京土壤元素背景值,尤其是元素Cd在种植玉米、芦蒿和萝卜的土壤中超背景值倍数分别达到2.16、1.95和1.89倍。分别采用传统评价模型、改进地累积指数评价模型、农产品产地安全评价模型对本地区农业土壤重金属风险状况进行评价,结果表明:农产品产地安全评价模型表明研究区超过95%的耕地无重金属风险,风险区零散分布在研究区南部,Cd和Pb是造成低风险的主要元素;传统评价模型仅突出了 Cd元素的超标特征;改进地累积指数评价模型表明Cd、Cr、Pb三种元素受人为活动影响较大,研究区总体生态状况良好。传统评价模型与农产品产地安全评价模型能共同识别无风险的区域,而农产品产地安全评价模型能更好地评价和划分农业土壤重金属风险区域,建议与改进地累积指数评价模型结合使用,共同评价本地区农业土壤重金属风险水平、空间分布以及生态状况。2.通过对南京北部长江沿岸农产品生产基地284个水稻样品、52个玉米样品、57个青菜样品、26个白菜样品、34个芦篙样品、53个萝卜样品和21个红薯样品中可食部位的重金属含量测定,发现芦蒿对5种元素的吸收能力均较强,并且约30%的芦蒿样品中元素Cd和Pb含量超过食品中污染物限量(GB 2762-2012)。另外,谷类作物(水稻和玉米)容易吸收元素As、Cr、Hg,叶菜类蔬菜(青菜、白菜)容易吸收元素Cd和Pb,而根菜类蔬菜(萝卜和红薯)较少吸收这5种重金属元素。需要注意的是,不同的农作物类型对重金属具有不同的缓冲和承载能力,因此吸收能力不代表风险大小。七种农产品样品中重金属平均含量大小顺序为:水稻:Cr>As>Pb>Cd>Hg;玉米:Cr>Pb>As>Cd>Hg;青菜:Pb>Cr>Cd>As>Hg;白菜:Pb>Cr>Cd>As>Hg;芦蒿:Pb>Cd>Cr>As>Hg;萝卜:Cr>Pb>Cd>As>Hg;红薯:Cr>Pb>Cd>As>Hg。不同农产品对同种元素的吸收能力大小顺序为:As:水稻>芦蒿>玉米>白菜>红薯>青菜>萝卜;Cd:芦蒿>水稻>青菜>白菜>玉米>萝卜>红薯;Cr:水稻>芦蒿>玉米>红薯>白菜>青菜>萝卜;Hg:芦蒿>水稻>玉米>青菜>白菜>红薯>萝卜;Pb:芦蒿>青菜>白菜>水稻>玉米>红薯>萝卜。本研究中的农产品对元素Cd和Hg都有强烈的生物富集能力,由于元素Pb的差异,谷类作物和蔬菜作物表现出不同的重金属生物富集性排序:谷类作物(BAFs):Cd>Hg>As>Cr>Pb;蔬菜作物(BAFs):Cd>Hg>Pb>As>Cr。3.采用作物风险指数评价模型和人体健康风险评价模型对农产品重金属风险进行评价,得到作物风险指数(CRI)的大小顺序为:芦蒿>萝卜>红薯>水稻>青菜>白菜>玉米,芦蒿中重金属超标风险最大;研究区总体上农产品比较安全(目标危害系数TTHQ<1),不同的农产品中重金属含量对人体的健康风险表现为:芦蒿>水稻>玉米>青菜>白菜>红薯>萝卜,应当加大对当地芦蒿以及水稻的重金属含量监测(TTHQ>1),尤其注意对儿童的潜在健康风险。建议将两个评价模型结合使用,从超标风险和健康风险两个方面共同评价农产品重金属风险水平。4.采用最大单项因子结合模型和综合质量影响指数模型对土壤和农产品重金属风险进行综合评价,得到85%以上的样点区域可以进行清洁生产,综合质量(IICQ)排序:芦蒿产地>萝卜产地>玉米产地>青菜产地>白菜产地>水稻产地>红薯产地,应加强对芦蒿产地重金属元素Cd、Hg和Pb的监测,尤其是Cd和Pb,应注意从多方面的污染源头进行防控。两种模型评价结果相似,后者更具科学性,建议对前者的分级标准进行改进后应用于大范围的评价工作。基于GIS技术的地统计分析模块进行空间插值,发现由于污染源和栽培类型的分布差异,土壤和农产品中的重金属浓度显示了显著的空间变异性。综合考虑土壤和农产品,重金属的风险区主要分布在研究区南部,中高风险区分布在研究区的西南部,与土壤重金属风险分布规律相似,主要种植芦蒿、水稻和萝卜,可能与当地工厂分布以及地理环境因素有关,应当严格监测并施行污染防控。