富硒土地资源研究进展与评价方法

硒是重要的生命必需元素,开发富硒农产品是提升我国人体硒摄入水平的安全有效途径,富硒土地资源评价与利用规划是土地质量地球化学调查成果服务于特色农产品发展与脱贫攻坚的重要切入点。本文评述了近年来在土壤和作物硒含量、土壤硒成因来源、土壤硒赋存形态及其生物有效性影响因素、土壤-作物系统硒吸收运移、硒与重金属镉等元素之间的相互作用等调查研究成果。针对我国土壤硒背景值约0.20mg/kg,远低于世界土壤背景值0.40mg/kg,整体上处于低硒水平的实际情况,认为采用0.40mg/kg Se作为富硒土壤标准具有较强的科学依据;多数情况下土壤硒主要来源于成土地质背景,部分地区与人为活动密切有关;富硒土壤可分为地质高背景、次生富集作用、人为输入及其多种作用的叠加成因,元素地球化学性质决定了硒与镉等重金属元素共生的普遍性;土壤硒成因来源以及pH、Eh、有机质、铁铝氧化物等土壤理化条件决定了硒和重金属赋存形态与生物有效性,进而影响到富硒土地的可利用性,成为制定富硒土壤地方标准的理论基础与考虑因素;不同作物种类对硒吸收富集能力不同,筛选适应当地农田生态环境、富硒低镉的农作物具有实际意义;现有的部分富硒农产品标准未充分考虑人体补硒目的,并存在标准间协调性差等问题,急需加强富硒农产品标准的制定。本文提出,富硒土地资源评价不仅需要考虑土壤硒和重金属含量,而且需综合土壤硒成因来源及其生物有效性、土壤-作物系统硒迁移累积、硒与重金属镉等元素之间的相互作用机制,以及当地气候、土壤和景观条件下作物种植的适宜性,依据富硒土地资源可利用性进行分类分区、科学规划和合理种植管理。同时建议,为满足富硒土地资源调查评价与可利用性分析、富硒农产品健康效应研究的需要,需要加强土壤和作物硒含量及其形态的提取分离与分析测试方法技术研究与应用。     

冀北山区某有色多金属尾矿库周边农用地重金属污染特征与生态健康风险评价

为了解冀北山区有色金属尾矿库对周边农用地的重金属污染特征和生态健康风险,通过资料搜集和调研,最终确定一处具有代表性的金铅锌尾矿库及周边农用地作为研究区。针对研究区农用地进行了样品采集与测试分析工作,并总结了农用地重金属污染特征,同时通过重金属累积分析、潜在生态风险和人体健康风险3种评价方法,开展了农用地土壤重金属污染评价工作。主要研究结果如下：农用地表层土壤不同程度地受到Zn、Cu、Cd、Pb和As的污染较为严重,其中Cd、Pb、Zn和Cu表现为重度累积;农用地土壤重金属潜在生态危害处于极强的水平,应引起高度重视,重点关注重金属Cd、Pb和Hg;人体健康暴露风险方面,农用地土壤重金属非致癌与致癌暴露途径均应重点关注手口摄入,单元素非致癌与致癌日平均暴露量方面,均应重点关注Zn、Pb、Cu和Cr;人体健康儿童手口途径非致癌风险不可接受,单元素Pb和As手口途径非致癌风险指数分别为11.23和1.75,故应特别关注Pb和As手口途径对儿童的非致癌风险,成人手口途径非致癌风险也不可接受,重点关注单元素Pb手口途径对成人的非致癌风险;人体健康致癌风险方面,单元素Cd手口途径儿童与成人致癌风险不...     

陕西潼关县金矿矿区周边农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解潼关金矿矿区早期粗放式的矿业活动对矿区周边农田土壤的重金属污染状况的影响以及对暴露人群的不良健康效应的评价,采用地质调查工程选取了矿区附近6块农田土壤为研究对象,通过X射线荧光光谱分析法测定了68个土壤样本中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8种土壤重金属含量,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型分别评价该区土壤重金属污染程度、潜在生态风险和人体健康风险。结果表明,该区农田土壤中Cd、Hg、Pb、Cu、Ni、Zn 6种重金属平均值高于潼关县土壤背景值,呈现不同程度的积累;Pb、Hg、Cd的土壤积累含量不仅超出了土壤重金属污染对农产品质量存在安全风险的最低限值农用地土壤污染风险筛选值,还分别以41.2%、72.1%、14.7%的超标率超出了土壤重金属污染对农产品质量存在安全风险的最高限值农用地土壤污染风险管制值;研究区土壤重金属污染评价显示,土壤中Hg、Cd、Pb总体污染程度最重,Cu、Zn总体呈现轻—重污染,Ni、Cr、As总体呈现无污染状态。生态风险评价显示,Hg、Cd、Pb为主要生态危害元素,Hg为极强风险,Cd和Pb为强风险。人体健康风险表明,研究区重金属对儿童的非致癌风险显著,Pb、Hg为主要非致癌因子;致癌风险均在合理范围,Cd致癌风险最大,手-口摄入为最主要的暴露途经,儿童更易受到重金属污染威胁。     

黑龙江双阳河流域土壤-作物-人体系统中硒元素及生态环境与人体健康评价

【研究目的】典型黑土地分布区土壤硒自然禀赋、成因来源、生态环境效应及人体健康评价为健康地质研究焦点，开展双阳河流域土壤-作物-人体系统中硒迁移与累积的定量研究，对黑土地富硒农产品开发和地方病防治具有重要意义。【研究方法】测定成土母质、土壤、大气降尘、灌溉水、作物籽实和人发等多介质硒含量，运用GIS、SPSS软件对测试结果统计分析及评价。【研究结果】划定富硒土地46.4 km²，主要沿双阳河及其支流分布；硒以人为成因为主，主要来源于大气降尘补充，输入通量为0.21~1.47 kg/km² · a。土壤、大豆、水稻、玉米和人发硒含量均值为0.305 mg/kg、0.0352 mg/kg、0.0287 mg/kg、0.0198 mg/kg和0.145 mg/kg；作物对土壤硒的富集系数（0.120）远小于1，人发对作物硒的富集系数（4.834）大于1，揭示人发对硒具有较强的浓缩和放大作用，硒在土壤-作物-人体系统中的迁移与积累呈“V”字型模式。【结论】土壤硒含量整体为足硒或富硒，无硒潜在环境风险。大豆、水稻富硒占比为28.4%、9.4%，未发现硒超标情况，无生物硒中毒风险。人发硒含量明显低于参考值0.20~0.60 mg/kg，人体处于缺硒状态，随年龄增长呈递减趋势，可能存在一定的健康风险，应引起地方相关部门关注。创新点：基于系统的生态地球化学数据，运用统计分析学原理，开展典型黑土区土壤-作物-人体系统中硒迁移与积累研究，为富硒农产品开发和地方病防治提供科学依据。     

北京大清河流域生态涵养区富硒土壤资源分布特征和来源解析

北京是典型的硒缺乏地理分布区,但近些年研究成果表明局部地区土壤达到富硒水平,掌握该区富硒分布特征对于开展北京地区的富硒环境研究和开发利用富硒土地资源具有重要意义。本文以北京大清河流域生态涵养区1615km~2地球化学调查数据为基础,采用原子荧光光谱(AFS)等方法测定了研究区1297件表层土壤、25组玉米及对应根系土壤和15件岩石中Se等地球化学指标;利用相关分析、多元统计分析方法,结合GIS技术,研究土壤和农作物中硒含量特征、富硒成因来源以及土壤硒与碳铁磷等其他元素的关系,评价富硒土地的安全性。结果表明:研究区土壤硒含量区间为0.055～0.465mg/kg,背景值为0.257mg/kg,呈现富硒特征,厘定出360.4km~2富硒土地资源。当地种植的玉米硒含量变化范围为0.028～0.70mg/kg,几何均值为0.20mg/kg,80%的玉米样本为富硒农产品,且土壤富硒与作物富硒空间分布一致,指示土壤硒是作物体内硒的重要供给来源。研究认为,地质背景和成土母质是研究区富硒土地资源分布的主控因素,河流相沉积的暗色岩系是重要的土壤硒来源。富硒土地整体环境质量清洁安全,仅3.23km~2(面积占比0.2%)土壤重金属(镉汞铅)含量超风险管控值,在土地开发过程中需重点关注。     

雄安新区某金属冶炼区土壤重金属污染程度及风险评价

为支撑雄安新区土地资源科学管理,完善中国土壤污染评价体系,文章以雄安新区某废旧金属冶炼区为研究区开展地质调查,采集541件表层土壤样品,测定了土壤中的Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn、Cr、Ni八种重金属元素的含量和pH,采用主成分分析法研究重金属元素的组合及分布特征,通过单因子指数法、内梅罗综合指数法、地质累积指数法、潜在生态风险评价法和人体健康风险评价法对土壤重金属的污染程度及风险进行评价。结果显示：研究区土壤中Cu、Zn、Cd、Pb元素超标主要受冶炼活动影响,As、Hg元素高值异常主要由受唐河污染的地下水灌溉引起;单因子污染指数超标比例大小顺序为Cd>As>Cu>Zn>Pb>Hg>Cr=Ni;内梅罗综合指数评价结果显示54%的样品达到了污染水平;地质累积指数超标比例大小为Cd>Cu>Pb>As>Zn>Hg>Ni>Cr,Cu、Cd、Zn、Pb、As极重污染比例分别为13.5%、10.2%、9.1%、10.9%、17.2%;Cd和Hg是主要的生态危害元素,Cd中等-强生态危害比例为65.2%,Hg中等-强生态危害比例为71.3%;非致癌风险因子主要为As、Cr、Pb,95.2%样品对儿童的非致癌风险超过了1,29件样品中As对儿童的致癌风险超过10^-4,研究区土壤重金属对儿童具有较高的健康风险。     

某金矿区农田土壤重金属污染的人体健康风险

环境重金属污染的人体健康效应是当今社会最为关注的重大环境问题。某金矿区矿业活动导致土壤、地下水、农作物中重金属元素存在不同程度的累积或超标。通过土壤、地下水、蔬菜及粮食作物的样品采集,人群暴露问卷调查,获得了暴露人群的膳食结构参数。以农田土壤中7种重金属元素的综合污染分区内的土壤、地下水、蔬菜、小麦玉米等样品中的重金属元素的平均含量为依据,采用USEPA推荐的人体健康风险评价模型,计算了经口食入、皮肤接触等暴露途径对成年人的健康风险概率。研究表明,研究区存在因重金属导致的不可接受的人体健康高非致癌风险和致癌风险。总体而言,土壤重金属污染愈重地区,区内人体健康风险愈高。地下水中的Cr元素、土壤综合污染区内的Hg元素、污染区内的蔬菜及粮食是危害人体健康的重要因素。因此,禁饮Cr含量高的地下水、禁食污染区内的农作物、修复土壤重金属污染、调整农作物种植结构是保护研究区人群健康的重要环境管理工作。     

承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素,开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径,富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而,近年来全国开展的多目标地球化学调查发现,富硒土壤中重金属元素镉通常较高,不利于富硒土地开发利用,因此,研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价,旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时,配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量,以了解其生物有效性。结果显示:承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集,在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤,均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为:水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态,生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响,苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低,暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

重庆秀山西北部农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解矿业活动较多的重庆秀山县西北部农田土壤重金属污染状况,采集了表层土壤样品386件,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Mn等9种重金属元素,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型,对该区土壤重金属污染程度、生态风险和健康风险进行评估。结果表明,该区农田土壤9种重金属平均值都高于重庆市土壤背景值,呈现不同程度的积累;Cd、Hg明显超出国家农用地土壤污染风险筛选值,超标率分别为75.2%和44.6%。土壤中Hg污染较严重,处于中污染或重污染状态,Mn、As、Cd总体呈轻污染,其余重金属基本无污染。生态风险评价显示,Hg、Cd为主要生态危害元素,Hg以强、很强和极强风险为主,Cd以中等风险为主。人体健康风险评价显示,儿童更易受到重金属污染威胁,重金属对成人不具有非致癌风险,对儿童具有非致癌风险,As、Cr是主要非致癌因子;成人致癌风险在可接受范围内,个别土壤样对儿童具有致癌风险,As致癌风险最大。     

安徽贵池地区富硒土壤地球化学特征及开发利用潜力

为了解安徽贵池地区富硒土壤特征与潜力,服务当地富硒土地资源开发,选择贵池西部开展土壤地球化学测量试验,探讨Se、I等有益元素的富集特征、成因及潜力,Cd、As等有害元素的超标特征及成因等,结合研究区土壤中有益、有害元素特征,讨论富硒土地资源及其开发优势。发现表层和深层土壤中Se等有益元素含量总体较高,其中Se含量达到富硒土地标准的表层土壤点位占全部样品点位的76%;表层土壤中Cd含量超标的点位占48%,其他有害元素仅个别点位超标,Cd是制约该地区富硒土地资源开发的主要不利因素。在研究区圈定了61.4 km2的富硒土地资源,认为研究区东部土壤富硒的物质来源是二叠系灰岩,可以利用当地灰岩提升富硒土地资源品质,降低生态风险。     

浙江建德市耕地表层土壤硒分布、来源及生态效应

硒是重要的生命元素之一,对动物及人体健康具有重要意义。系统总结了建德市耕地表层土壤硒地球化学特征,分析了土壤硒的分布规律及其与黑色岩系之间的成因联系,探讨了黑色岩系富硒机制,研究了水稻植株中硒富集规律。结果表明,建德市耕地表层土壤硒含量介于0.06~11.5 mg/kg之间,均值为0.35 mg/kg,不同地质背景、成土母质、土壤类型中土壤硒含量差异显著。根据土壤硒和重金属含量,圈出清洁富硒土壤2 647 hm²,主要分布于寒武系灰岩、碳质页岩、钙质泥岩等岩石出露区,指示土壤富硒与这套寒武系“黑色岩系”有密切关系。古沉积学研究认为,黑色岩系形成于缺氧滞水的沉积环境,富含有机质的海底沉积物大量吸附来自地幔的硒,成岩后形成富含硒等元素的黑色岩系。水稻根系土中硒形态组成分析表明,醋酸溶解态硒占比较小,残渣态占比较大,说明水稻根系土中硒可利用性较低。稻米、莲子、草莓及其根系土采样分析表明,稻米对土壤硒的富集系数最高,水稻植株中硒含量具有根>叶>茎≈籽实的特征。     

云南省新平县哀牢山地区富硒土壤成因及其影响因素研究

以云南省新平县者竜—戛洒地区1∶5万土地质量地球化学调查评价结果为基础,对该地区富硒土壤的成因及其影响因素进行分析,结果表明,研究区土壤硒平均含量为0.38 mg/kg,高于全国土壤硒平均含量0.29 mg/kg,按0.4 mg/kg相似文献   

江西龙南地区富硒土壤资源开发可行性研究

多目标区域地球化学调查结果显示,江西龙南地区表层土壤Se 平均含量为0.34 mg/kg,总体足硒,局部富硒,且土壤中重金属元素含量处于安全水平?异常查证结果表明,富含硒的基岩是富硒土壤分布的控制因素?在研究区发现天然富硒水稻?富硒大豆优质农产品,其中大豆的富硒率达100%?土壤中有效Se 与总Se 呈极显著的正相关,总Se 含量增大可增加有效Se 量;有效Se 与阳离子交换量(CEC)?N?P呈较显著的正相关,土壤中粘土矿物及有机质对Se 有较强的吸附?络合作用,且土壤中有效Se 主要以亚硒酸盐形式存在?水稻?大豆中Se 的生物富集系数均与土壤Se?N呈显著负相关,与土壤K2O呈显著正相关?     

福建省寿宁县土壤硒分布特征及影响因素

通过福建省寿宁县多目标区域地球化学调查,查明了土壤硒分布和富集特征,研究了土壤硒与pH值及其他元素的相关关系。结果表明,表层土壤硒含量为0.13~0.92 mg/kg,平均值为0.35 mg/kg,深层土壤硒含量为0.14~0.54mg/kg,平均值为0.29 mg/kg,燕山晚期正常花岗岩（ξγK₁）发育的土壤中硒含量最高,平均值为0.39mg/kg,其次为南园组四段（J₃n⁴）和小溪组上段（K₁x²）发育的土壤,不同土壤类型硒平均含量呈现出黄壤 > 红壤 > 水稻土的特点。表层土壤总体上属于富硒、足硒土壤,富硒土壤面积为405.04 km²,占28.24%,表层土壤硒含量相对于深层土壤表现出明显的富集特征,强烈富集区域与富硒土壤区域基本吻合,具有开发富硒农产品的潜力。相关分析表明,土壤硒含量与TOC、Al₂O₃、TFe₂O₃、Mn等呈显著正相关,与pH呈显著负相关,说明土壤理化性质、铁锰氧化物等对硒的表生地球化学行为有重要影响。     

山东省沂南县东部土壤重金属生态健康风险评价

【研究目的】 山东是中国矿业与农业发达省份、沂南县东部堪称其代表。掌握当地土壤重金属污染及对生态健康风险的影响对生态环境保护有重要意义。【研究方法】 系统调查分析表层土壤样品4779件,获取Hg、Cd、Cr、Ni、As、Cu、Pb、Zn等元素分布最新数据,并用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型等评价研究了生态健康风险及相关问题。【研究结果】 （1）上述重金属均量与临沂市土壤背景值大致相当,仅Hg略偏高且变异系数最大,指示当地土壤Hg受人类活动影响明显。与国家农用地土壤污染风险筛选值相比,Cu、Cr、Ni是相对主要超标元素,As、Cd、Cu、Pb超标倍数大,它们均可能会产生生态健康危害;（2）据地累积指数平均值,该区土壤总体无污染,据单样值,Hg、Cu污染最突出,其他6元素污染较轻;（3）生态风险方面,Hg、Cd是主要生态风险元素,As、Cu次之。高生态风险区为铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区;（4）人体健康风险方面,重金属对成人不具有非致癌风险和致癌风险,极个别地区对儿童具有非致癌风险和致癌风险,Cr、As是主要非致癌风险元素,As致癌风险最大。【结论】 沂南县东部土壤质量总体较好,铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区为高生态风险区,Hg、Cr、As为主要生态健康风险元素。