赣南钨矿区农田土壤重金属污染特征及风险评价

来源 :江西理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chrisdc
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赣南地区境内矿山分布广且种类繁多,素有“世界钨都”的美称享誉世界,是赣州市经济发展主导产业之一。由于矿产资源大量的粗放型开采模式,促进经济发展的同时,也带来一系列环境污染问题,其中尤以土壤重金属污染最为突出,已严重破坏生态平衡,进入土壤的重金属不仅破坏土壤结构,功能,甚至会影响蔬菜的生长,最终通过食物链危害人体健康。本文以赣南钨矿区周边农田土壤(包括稻田、菜田)和蔬菜为研究对象,对土壤和蔬菜中重金属污染状况进行分析、评价,明确农田土壤-蔬菜重金属污染程度,查明对生态环境和人体健康的风险程度,为后续土壤重金属控制和修复提供理论依据。得出主要结论如下:(1)农田土壤pH值基本处在4.5~6.5,符合赣南地区红黄壤土质呈弱酸性的特点,半数以上的土壤有机质处于10~20 g·kg-1,阳离子交换量小于20 cmol·kg-1,全氮含量处于1 g·kg-1左右,基本上能满足蔬菜生长需求。(2)农田土壤重金属以Cd、Hg污染为主,其中稻田Cd、Hg为4.68mg·kg-1、1.16mg·kg-1,菜田Cd、Hg为4.65mg·kg-1、0.95mg·kg-1,农田土壤重金属污染程度排序为:Cd>Hg>As>Cu>Cr>Pb>Zn;农田土壤采样点各层重金属分布大致呈相似变化趋势,除As、Hg含量外各层分布特征为:上层>中层>下层,表明农田土壤重金属污染受矿山开采影响,表现出重金属在表层积累的特性。(3)多元统计分析表明,农田土壤重金属Cd和Cr、Pb,Cu和Zn、As之间呈显著正相关,具有相似污染源,受矿山开采所致,Hg表现出由其他污染源输入,可能因岩石土质中伴生Hg含量本底值较高所致;蔬菜中Cd与Cr,Cu、Pb与As来源途径相似;土壤重金属Hg对蔬菜重金属的富集大多呈抑制作用,而Pb对蔬菜重金属的富集大多具有促进作用;除阳离子交换量(CEC)外,农田土壤理化性质-重金属之间存在极小的相关性,说明可能钨矿区内农田土壤重金属受多种因素共同影响,而削弱了单一理化性质对重金属分布的影响。(4)通过重金属赋存形态分析,Cd、Cr、Pb、Cu和Zn五种均以酸溶态含量最低,平均含量比重在10%左右,残渣态在50%左右,可还原态和可氧化态总和占全量的40%左右,因此所有采样点均以残渣态为主;五大特征重金属元素都存在低-中等风险程度,表现出重金属酸溶态具有一定环境风险。(5)农田土壤重金属污染评价结果分析,单项污染指数结果表明农田土壤重金属污染程度依次为:Cd>Hg>As>Cu>Cr>Zn>Pb,其中以Cd、Hg为主,上层重金属污染特征显著,分别为:稻田土壤Cd、Hg:57.61、22.90,菜田土壤Cd、Hg:60.56、16.76;地积累指数结果表明农田土壤以Cd和Hg污染为主,其中稻田土壤表层、菜田土壤表层Cd的Igeo=5.26、5.34最为严重,表现出表层土壤重金属污染高于中、下层污染,但中、下层重金属污染同样严重;内梅罗综合污染指数结果表明菜田土壤以Cd、Hg污染为主,其中C-6污染最为严重,综合=44.22>>3;蔬菜中叶菜类和根茎类的内梅罗综合污染指数值分别为:30.93和48.42,都以Cr的单项污染指数贡献率最高,食用风险程度而言:叶菜类<根茎类,表现出食用根茎类蔬菜具有更大风险。(6)农田土壤-蔬菜风险特征分析中,潜在生态风险结果表明农田土壤以Cd和Hg风险为主,污染风险大致表现为:Cd>Hg>As>Cu>Cr>Pb>Zn,所有农田土壤重金属RI值超过600,其中稻田、菜田的RI值最高达4878、6281.48>>600,表现出极强的生态风险;蔬菜可食部分健康风险评价表明,As的THQ值对TTHQ的贡献率最大,对两种类型的蔬菜分别占据TTHQ值的73.56%、72.25%,且儿童的TTHQ是成人TTHQ的1.31倍,表现出成人的食用风险要小于儿童,根茎类食用的风险大于叶菜类蔬菜。综上所述,农田土壤理化性质基本满足农作物的生长需求,土壤重金属污染以Cd、Hg为主,指数评价结果表明矿区农田土壤污染严重,具有极强的潜在生态风险,蔬菜重金属含量以Cr超标最严重,人体健康风险表明As对TTHQ贡献率超过70%,人体食用蔬菜的健康风险极强,且儿童食用蔬菜的风险大于成人。
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