济南市菜地土壤重金属污染风险评价

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安全的土壤环境是蔬菜质量安全的基础,同时也是农业生态环境安全的核心问题。蔬菜作为人类日常生活中不可缺少的食物,它已不可避免的成为重金属进入人体的重要途径之一。随着人们生活水平的不断提高,人们对于蔬菜的数量和质量提出了更高的要求。因此,全面了解济南市菜地土壤重金属的污染现状,研究不同蔬菜种类对重金属的吸收富集能力,对于优化种植结构,保障济南市居民的蔬菜食用安全具有重要的现实意义。本研究在济南市各大主要蔬菜产地选取10个采样点采集土壤样品56份及蔬菜样品60份,其中采样点的范围分布于商河县、济阳县、章丘市、历城区、长清区及平阴县,采集的土壤样品为0-20cm和20-40cm两层,涉及三类土壤,即潮土、褐土和棕壤,蔬菜样品为蒜、黄瓜、莴苣、葱、菠菜、土豆;其次采用王水-高氯酸消煮法和HNO3-HClO4消煮法测定土壤和蔬菜样品中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn的全量,采用TCLP法测定土壤重金属的有效态含量及采用BCR连续浸提法测定土壤重金属的各化学形态的含量;然后研究不同区域、不同土壤深度和不同土壤类型中济南市菜地土壤重金属的分布格局,评价济南市菜地土壤重金属污染的累积风险、污染风险、生态风险及健康风险,分析济南市菜地土壤重金属的生物有效性,包括不同种类的蔬菜对不同重金属的吸收富集能力,蔬菜重金属的含量与土壤重金属的全量、有效态含量及各化学形态含量的相关性。结论如下:(1)不同的采样点、不同的土壤深度及不同的土壤类型中各重金属的含量及各化学形态的含量存在差异。土壤的Pb和Cr均未超出济南市土壤背景值,而Cd、Cu和Zn不同程度的高于背景值。(2)运用单项污染指数法及综合污染指数法,依据国家土壤重金属污染评价的二级标准研究得出土壤中Pb、Cr、Cu和Zn均无超标现象,属于清洁状态,而Cd的超标现象比较严重;依据蔬菜食品卫生标准,研究得出除大蒜的Pb和土豆的Cd超标外,其他蔬菜的重金属均未超标,说明济南市蔬菜几乎未受污染,可以放心食用。(3)利用TCLP法提取土壤重金属测得的结果与其国际标准值进行比较,发现土壤中除Pb存在生态风险外,其他重金属即Cr、Cu及Zn均无风险,而Cd未检出。(4)济南市居民每日经蔬菜摄入的Pb、Cd、Cr、Cu及Zn的DI值均未超过人体每日所允许摄入重金属的ADI值,分析经蔬菜途径进入人体的Pb、Cd、Cr、Cu及Zn暴露接触的THQ值得出,除菠菜中Cd的THQ值大于1外,其他蔬菜中重金属的THQ值均小于1,说明经蔬菜摄入的重金属对济南市居民的健康影响不明显。(5)利用富集系数研究蔬菜对土壤重金属的吸收富集能力,发现对Pb的富集能力大小顺序为蒜>菠菜>土豆>葱>莴苣>黄瓜,对Cd的富集能力大小顺序为菠菜>土豆>葱>莴苣>蒜>黄瓜,对Cr的富集能力大小顺序为土豆>蒜>菠菜>葱>莴苣>黄瓜,对Cu的富集能力大小顺序为土豆>蒜>菠菜>莴苣>葱>黄瓜,对Zn的富集能力大小顺序为菠菜>土豆>蒜>莴苣>葱>黄瓜。(6)利用灰色关联度分析蔬菜重金属含量与土壤重金属的全量、有效态含量及各化学形态含量的关联度,发现蒜、葱和莴苣中的铅与酸溶态关联度最大,黄瓜和土豆中的铅与有效态关联度最大,菠菜中的铅与可氧化态关联度最大;蒜和葱中的铬与可氧化态关联度最大,黄瓜中的铬与酸溶态关联度最大,菠菜中的铬与全量铬关联度最大,莴苣和土豆中的铬与有效态关联度最大;蒜和莴苣中的铜与可还原态关联度最大,黄瓜、菠菜和葱中的铜与酸溶态关联度最大,土豆中的铜与有效态关联度最大;蒜和莴苣中的锌与可还原态关联度最大,黄瓜和葱中的锌与可氧化态关联度最大,菠菜中的锌与全量锌关联度最大,土豆中的锌与有效态关联度最大。
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