锑在土壤中的老化过程及生态阈值研究

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本文选取我国21种典型农田土壤,通过外源添加锑(Sb)形式,研究长期老化过程对Sb生物有效性的影响,得到了不同浓度Sb污染下的老化平衡浓度(Qe)及老化平衡时间;同时研究了Sb在不同类型土壤中对小麦的毒性影响,并以小麦籽粒中Sb含量为评价终点,利用物种敏感性分布法,得到了基于Sb在小麦籽粒中累积的土壤Sb安全阈值;此外,选取山东潮土、江西红壤,以23种叶菜的根生长为评价终点,得到了基于叶菜根生长的土壤Sb生态毒性阈值。老化过程显著降低Sb的生物有效性。Sb在不同类型土壤中老化平衡浓度以及达到平衡时的老化时间有所不同,在外源添加200 mg/kg Sb处理组中,土壤中Sb达到老化平衡时的有效态浓度范围为3.78~13.32mg/kg,含量占比为1.89%~6.66%,达到平衡浓度时所需老化时间为8~215天;在添加1600 mg/kg Sb处理组中,土壤中Sb达到老化平衡时的有效态浓度范围为22.34~82.59 mg/kg,含量占比为1.39%~5.16%,达到平衡浓度时所需老化时间为12~78天。平衡速率与土壤性质逐步多元回归分析表明,土壤全磷量是影响土壤老化速率的重要影响因素。通过盆栽试验,以外源添加Sb形式,测定不同土壤中小麦籽粒中Sb含量。结果表明,在不同土壤中小麦对土壤Sb污染的敏感性有较大差异,以0.246 mg/kg为蔬菜中锑的限定值,反推出对于小麦基于土壤总量的安全阈值为142.20 mg/kg。土壤有效态含量与土壤性质进行相关性分析,得到土壤有效态含量与土壤理化性质相关性较小。在两种试验土壤中,Sb对不同种类叶菜根伸长的抑制作用有所不同。在山东潮土中EC10和EC20范围为1.38~3754.34 mg/kg和1.96~7651.24 mg/kg。而在江西红壤中EC10和EC20范围为0.80~748.78 mg/kg和1.13~3758.48 mg/kg。经计算,在山东潮土里,得出基于保护5%蔬菜种类的土壤生态毒性阈值EC10和EC20分别为11.86 mg/kg和21.87mg/kg;在江西红壤中,生态毒性阈值EC10和EC20分别为1.36 mg/kg和3.11 mg/kg。生态毒性阈值与土壤性质逐步多元回归分析表明,土壤中CEC值是影响山东EC10值的重要影响因素。通过本论文的研究结果以期为土壤Sb标准的制定提供依据,丰富毒理学数据库。
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