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本文在分析上海市郊区污染和非污染菜地土壤以及生长于其上的5种蔬菜中的7种重金属特征的基础上,比较了不同污染程度菜地土壤重金属累积程度、赋存特征的差异以及不同品种蔬菜对重金属元素的富集特征,并通过相关性分析,探讨了重金属各形态含量与总量以及pH值的线性关系、蔬菜根系重金属含量与其在土壤中各形态含量的线性关系、蔬菜不同营养器官之间的线性关系,从而研究了上海市郊区重金属在菜地土壤-蔬菜系统中的迁移转化及其环境效应。
污灌土壤中重金属含量均较高,受多种重金属元素的污染表现出复合污染的特征,随土壤深度的增加变化幅度较大;而非污灌土壤的污染元素较为单一,Cr、Cu、Mn和Zn含量总体上随着土壤深度的增加略有减小,Cd、Pb和Fe含量随土壤深度的增加呈现无规则变化;重金属污染来源与污染程度对Pb、Cu、Zn和Cr在土壤中的赋存形态特征影响较大,而对Fe、Cd和Mn的形态分布影响较小。
重金属在蔬菜中的富集特征研究表明,白菜、莴笋中Pb、Cd、Cr、Zn和Cu元素的含量在背景值高的土壤中较背景值低的高,而Fe、Mn两种元素则相反;同一土壤条件下,蒜苗对Mn元素的吸收较多,而葱较少,白菜对Pb、Cr、Fe、Mn元素吸收较多,而香菜对Zn元素吸收较多;重金属元素自土壤至根向茎、叶的迁移累积过程中表现出较明显的生物有效性特征,白菜、香菜、葱中的大部分重金属元素分布特征为地下部分>地上部分,而莴笋和蒜苗则为地上部分>地下部分。
土壤重金属各形态的含量与重金属总量以及土壤pH值进行线性分析表明,不同重金属在各形态含量所占百分比与其总量直接关系也几乎没有相关性;而与土壤pH值呈显著的相关关系。
蔬菜根部重金属含量与土壤重金属各形态含量间的相关性分析表明,蔬菜根部Cu含量与土壤碳酸盐结合态Cu存在显著正相关,与有机质结合态Cu存在极显著正相关;Cr含量与可交换态Cr呈极显著正相关,与铁锰氧化物态Cr呈显著正相关;Pb含量与可交换态Pb、有机质结合态Pb存在显著正相关;Zn元素的含量与可交换态Zn含量呈显著正相关,与碳酸盐结合态Zn呈极显著负相关关系:Cd元素的含量与可交换态Cd、碳酸盐结合态Cd、有机质结合态Cd、残渣态Cd呈极显著正相关关系;与铁锰氧化物态Cd呈极显著负相关关系:Fe、Mn的含量只与土壤可交换态Fe、Mn的含量存在显著正相关关系。对重金属在蔬菜茎与根、叶与茎中含量的相关性分析表明,Zn元素在蔬菜根与茎、叶与茎之间的含量呈极显著性相关,Cu、Cr、Pb、Fe和Mn元素呈显著性相关,这充分说明茎、叶中的此6种重金属离子主要是由根部向地上部输送。蔬菜根系从土壤中吸收Cu、Zn、Fe、Mn等四种重金属离子是一个主动吸收过程,而对Pb、Cr、Cd的吸收则是一个以扩散作用为主的被动吸收过程;进入蔬菜根内的重金属离子在经过一系列的根内生活细胞传递后进入导管,然后再随导管内的液流输送到地上部各部分,重金属离子在导管中的运输主要是在蒸腾作用下随着水分输送的过程。由于大部分重金属元素在根中的含量远远超过其在茎、叶中的含量,因此说明在整个吸收过程中,茎部主要作为通道而不是吸收截留重金属的主要器官。但是,也有少量重金属元素在叶(或老叶)中的含量超过其在根部的含量,这主要是蔬菜对不同重金属的吸收和运输机制差异的影响。