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新疆是一个水资源贫乏的地区,用再生水代替清洁水灌溉成为解决用水问题的重要举措之一。但长期大量的再生水农灌,必然对灌区土壤和农产品质量造成影响和安全隐患。使用再生水灌溉蔬菜,需要加强检测能力,以防造成长期灌溉情况下的有害重金属累积污染。研究不同重金属形态(特别是生物有效态)在再生水-土壤-蔬菜系统中的迁移和累积规律,可以更准确评价土壤重金属、蔬菜重金属污染程度,为评价蔬菜安全生产和再生水的合理利用提供理论依据。 2011-2013年通过小区试验种植小白菜和萝卜,以再生水灌溉和污泥施肥,采用修正的BCR法及石墨炉原子吸收法测定了再生水、污泥、土壤、蔬菜中重金属Cd、Pb和Cu的各五种形态含量,并以氢化物原子吸收法分析了As、Hg的含量。 1.参考《国家园区灌溉水质标准(GB5084-2005)》,三年内灌溉用清水和再生水中重金属Cd、Pb、Cu和As的含量均未超标,只有2011年灌溉用清水中Hg含量超标。三年内污泥中Cd、Pb、Cu、As和Hg的含量均未超出《国家农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)》(pH≥6.5)中的限量标准,2011年污泥中Hg含量超过了《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质(CJ/T309-2009)》中A级污泥的标准,其他重金属均未超出《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质(CJ/T309-2009)》中A级污泥的标准。 2.本底和三年蔬菜收获后土壤中的Cd浓度均未超出土壤环境质量标准(GB15618-1995)中二级标准Cd的浓度限值,土壤中的Cd主要分布在可氧化态B3和残渣态B4中。蔬菜地下部分5种形态均有分布,但B0、B2和B3态的比例较大,地上部分以B0和B1态为主,蔬菜地上部分中经再生水灌溉和污泥施肥的处理Cd含量均高于仅用清水灌溉的蔬菜。 3.本底和三年蔬菜收获后土壤中的Pb浓度均未超出土壤环境质量标准(GB15618-1995)中二级标准Pb的浓度限值,经过蔬菜种植、灌溉,土壤中Pb总含量下降。两种蔬菜地上部分Pb含量均高于地下部分Pb含量,再生水灌溉小白菜地下和地上部分Pb含量均高于仅用清水灌溉的小白菜;而萝卜地上部分,“再生水”及“清水+污泥”处理组Pb含量高于“清水”处理的萝卜。 4.本底和三年蔬菜收获后土壤中的Cu浓度均未超出土壤环境质量标准(GB15618-1995)中二级标准Cu的浓度限值,土壤中Cu以残渣态B4含量为最高。小白菜地下部分2011年以B3和B4为主,2013年以B0和B3为主,萝卜地下部分B3比例也较大,B4仅在2011年“再生水+污泥”处理中检出。蔬菜地上部分B0和B3态含量较高,B4偶有检出。 5.土壤本底及连续三年蔬菜收获后土壤中As的含量均未超出《土壤环境质量标准GB15618-1995》中As的标准,测定值显示2012年>2011年>2013年>本底值。用清水灌溉的蔬菜中As含量高于用再生水灌溉的蔬菜。 6.土壤样品中的Hg含量均未超出《土壤环境质量标准GB15618-1995》,本底土壤中Hg未检出,经过蔬菜种植、灌溉和污泥施肥后,土壤中Hg含量有上升趋势。蔬菜中的Hg含量有逐年增加的趋势。 7.灌溉水、污泥和蔬菜中重金属的生物有效性系数表现为Cd>Pb>Cu。在再生水中应重点监测Cd和Pb,而地下水中还应重点监测As和Hg。