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酸沉降的生态危害和重金属的环境污染是国内外广泛关注的全球性环境问题。我国南方酸雨地区是亚洲酸性最强、面积最大的酸雨区中心,并且酸雨的强度和频度近年来不断上升。酸雨不仅直接影响植物的生长,而且对土壤中重金属的吸附—解吸、溶解—沉淀等过程产生较大影响,进而影响其对植物的有效性以及环境污染的风险程度。畜禽粪便含有丰富的氮(N)、磷(P)和有机质,长期以来被作为一种重要的有机肥源广泛应用于农业生产。但是在规模化养殖过程中,由于饲料中添加了多种重金属元素,畜禽粪便中常含有高量的重金属,其中铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)等元素常超过农用标准。长期施用这些含高量重金属的畜禽粪便于土壤中,将增加生态环境污染的风险。目前,有关酸雨或畜禽粪便对土壤重金属形态转化及有效性的影响,国内外已分别作了一些研究,而关于畜禽粪便在菜园土壤施用后,酸雨沉降对其所含的重金属有效性、释放以及对蔬菜生长与重金属积累的影响方面尚少见报道。本文针对杭州市郊菜园土壤普遍施用畜禽粪便的现状,在调查杭州市郊菜园土壤重金属污染现状及空间分布的基础上,采用调查研究、室内分析,连续平衡培养试验、培养试验和盆栽试验等相结合的研究方法,较系统地研究酸雨影响下,畜禽粪便对菜园土壤中重金属的有效性、释放和蔬菜重金属污染效应的影响,从而为蔬菜产地生态环境的保护和优质安全蔬菜的生产以及畜禽养殖业废弃物的综合利用和污染环境治理提供科学依据。现将主要结果总结如下:(1)杭州市彭埠镇蔬菜基地土壤中铬(Cr)、镍(Ni)、汞(Hg)的含量较低,而Cu、Zn和铅(Pb)含量则远远超过了本地的土壤背景值,并且有大于40%的土壤Cu含量超过了国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995),Zn的超标率也接近10%;土壤中有效态重金属含量依次为Zn>Cu>Pb>Ni>Cr>Hg,其中,Zn和Cu有效性系数大于0.08,具有较强的活性。(2)供试区土壤重金属的空间分布不均匀,不同元素空间分布也存在较大的差异,Cu、Zn等元素超标区域分布相对集中;土壤重金属的全量与有效含量具有相似的空间分布特征。(3)相关分析和通径分析结果显示,土壤中Cu、Zn、Pb有效态含量受其全量、土壤pH值和有机质含量的影响,且与元素全量和土壤有机质含量呈正相关,与土壤pH值呈负相关。其中,土壤有机质含量对重金属有效态含量的影响最大。(4)模拟酸雨连续平衡培养可导致菜园土壤明显酸化,土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb等重金属浓度和累积释放量显著提高,其中Zn和Cd的差异尤为明显,As的情况则相反。尽管施用富含重金属的猪粪能缓解土壤的酸化,但菜园土壤溶液中重金属浓度显著高于对照,尤其是Zn和Cd。因此,在酸雨沉降频繁的地区大量施用富含重金属的畜禽粪便,将会增加重金属对蔬菜和生态环境污染的风险。(5)室内培养的结果表明,酸雨通过降低土壤pH值而影响重金属的有效性,土壤中Zn、Cd、Pb有效态含量随土壤[H~+]增加而升高,As则降低。施用富含重金属的猪粪或添加无机重金属处理后,土壤中Cu、Zn、As有效态含量没有明显的差异,但含量均显著高于对照,表明源于有机肥的重金属与无机重金属的有效性同样受到酸雨的促进作用,具有一定的环境风险。(6)盆栽试验结果表明,酸雨处理下,小白菜和萝卜生物量降低,土壤中Cu、Zn、Cd、Pb有效态含量升高,导致了蔬菜体内重金属累积量升高,其中,Zn、Cd和Pb含量受酸雨的影响尤为明显。施用富含重金属的猪粪,蔬菜生物量增加,但土壤有效态重金属和植株体内重金属含量显著增加,同时小白菜和萝卜可食部分中的Zn、Cd和Pb含量均超过了国家蔬菜食品卫生标准。