【摘 要】
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设施菜地是当前农业种植的一种重要方式。但由于设施菜地复种指数高,肥料投入大,导致重金属很容易富集于设施菜地土壤中。新民设施蔬菜基地作为沈阳市乃至东北地区典型设施菜地,其在蔬菜栽培领域具有着颇为重要的地位。而当前,国内外对设施菜地土壤重金属的定量源解析研究却鲜有报道。为此,本论文对重金属元素Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、As和Hg在沈阳地区典型设施菜地土壤中赋存情况进行测定,采用定性和定量相结
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设施菜地是当前农业种植的一种重要方式。但由于设施菜地复种指数高,肥料投入大,导致重金属很容易富集于设施菜地土壤中。新民设施蔬菜基地作为沈阳市乃至东北地区典型设施菜地,其在蔬菜栽培领域具有着颇为重要的地位。而当前,国内外对设施菜地土壤重金属的定量源解析研究却鲜有报道。为此,本论文对重金属元素Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、As和Hg在沈阳地区典型设施菜地土壤中赋存情况进行测定,采用定性和定量相结合的源解析方法明确该区域重金属元素主要来源,并通过生态风险评价和人体健康风险评价评估该区域重金属污染风险情况,以期为设施菜地重金属污染控制和治理提供基础依据。结果表明,沈阳地区典型设施菜地土壤中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、As和Hg含量会随着栽培年限的延长逐渐增加。8种重金属平均含量从高到低依次为Zn(92.47 mg/kg)>Cr(53.70 mg/kg)>Cu(33.50 mg/kg)>Ni(18.38 mg/kg)>Pb(17.53 mg/kg)>As(3.75 mg/kg)>Cd(0.246 mg/kg)>Hg(0.214 mg/kg),与近五年相关报道中全国设施菜地土壤重金属平均含量相比,基本处于中等水平。各重金属元素含量范围区间差异较大,但只有Cu、Cd和Hg元素在个别采样点含量超过《温室蔬菜产地环境质量评价标准》(HJ/T 333-2006)限量标准,超标率分别为14.29%、39.29%和39.29%。利用主成分分析法(PCA)对土壤中8种重金属进行源识别后提取了4个主成分,初步确定了沈阳地区典型设施菜地土壤中重金属污染主要与肥料施用(主因子1)、成土母质(主因子2)、农药喷洒和原煤燃烧(主因子3)以及地膜覆盖(主因子4)有关。正定因子矩阵分析(PMF)结果与PCA结果基本相似,但PMF法在考虑非负因子载荷计算的情况,进一步明确了沈阳地区典型设施菜地土壤中8种重金属,4种污染源的源贡献率,分别为36.76%、22.64%、20.89%和19.71%。根据内梅罗综合污染指数,研究区内大部分样点(96.43%)重金属元素处于安全、警戒或者轻污染水平,仅有3.57%的样点处于中污染水平,而Cd和Hg元素是内梅罗综合污染指数的主要贡献因子。通过潜在生态风险指数法进一步计算后,发现考虑8种重金属元素的情况下,沈阳地区典型设施菜地土壤重金属综合潜在生态风险指数在154.83-1377.27之间,平均值为505.19,整体呈现较高生态风险,需要加以关注。暴露模型结果表明,沈阳地区典型设施菜地土壤重金属不存在非致癌风险,相关指数均处于安全阈值范围内。在具备致癌效应的Cr、Ni、Cd和As中,Cr元素致癌风险指数最高。而4种不同重金属污染源中肥料输入源致癌风险指数最高,儿童为5.89E-05,成年人为5.03E-05。此外,相比于成年人,儿童更容易受到沈阳地区典型设施菜地土壤重金属的健康风险胁迫。
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