小秦岭金矿区土壤-小麦重金属累积效应对比研究

以小秦岭金矿区农田土壤和小麦为研究对象,依据国家土壤环境质量标准、食品安全标准和邻区对照值,以单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价土壤、小麦重金属的累积污染现状,采用MapGIS6.7和地统计法研究了土壤和小麦重金属的空间分布和污染程度的差异。结果表明,金矿开发造成土壤Hg、Pb、Cd、Cu的明显累积和污染,累积倍数分别为18.97、8.67、4.50、4.03,污染倍数为4.48、3.50、3.46、3.13,而Cr、As和Zn累积不明显,也不是研究区的特征污染元素。区内小麦Hg、Pb、Cd受到了比较明显的人为影响,小麦中Hg、Cu、Cd出现了累积现象,但仅有Pb达到了污染水平(超标倍数2.01);土壤Cu、Zn的各种形态及其总量与小麦中含量显著或极显著相关,土壤Hg、As的部分形态、总量与小麦中的含量显著、极显著相关,碳酸盐态Cr与小麦Cr显著负相关。土壤与小麦重金属之间的差异说明评判农田土壤重金属污染的危害需要结合作物效应进行关联分析和进一步的风险评估,并综合考虑区域土壤、植物、大气、灌水等因素的影响。     

山东安丘地区土壤-小麦系统重金属等元素间的相互作用

为了研究土壤-小麦系统重金属等元素间的相互作用,通过相关分析,探讨了安丘地区40件小麦籽实及其根系土中重金属元素间的相互关系。研究发现:(1)小麦籽实Cd、Hg、Pb、As、Ni、Cu、Zn富集系数与土壤pH、CEC、黏粒含量呈负相关,Cr富集系数与pH呈正相关;(2)小麦籽实重金属等元素富集系数间多数呈正相关;(3)小麦籽实Pb、Cu含量分别与土壤As、Pb含量呈正相关,籽实Cu、Zn含量分别与土壤Cd、Pb含量呈正相关。籽实除Cr含量与土壤Mg含量呈显著正相关外,籽实中其他重金属元素含量与土壤元素Ca、Mg含量关系不显著。小麦籽实中Cd、Pb、As等重金属元素含量与土壤中Mn、Mo、F等微量元素含量少数呈显著-极显著正相关;(4)小麦籽实中Cd、Hg、Pb、As等重金属元素含量与籽实中Ca、Mg、Mn、Mo等其他元素含量之间多数呈显著正相关。这些研究结果表明,土壤-小麦系统重金属元素之间、重金属元素与其他元素之间存在协同或拮抗作用,但具体机制尚需要进一步研究。     

稻米与小麦吸收土壤重金属的基本特征

防治土壤重金属污染已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要工作。利用江苏生态地球化学调查评价所积累的有关重金属分布资料,探讨了江苏相关地区稻米、小麦吸收土壤Cd等重金属的基本特征。研究结果显示:稻米、小麦吸收土壤环境中不同重金属的能力有较大差异,土壤中积累的Zn、Cd相对最容易为稻米、小麦所吸收,小麦吸收土壤Cd、Cu、Zn的能力相对更强,稻米吸收土壤Hg、As的能力相对更强,而小麦与稻米吸收土壤Pb、Cr的能力无显著差异;土壤Cd含量增加、酸碱度下降等都是促进稻米、小麦吸收土壤Cd的重要因素;江苏局部地区稻米、小麦样品Cd等重金属含量呈增长趋势,与局地土壤重金属污染程度加剧呈正相关。     

河南黄淮平原土壤中Cu的生态安全评价

在分析河南黄淮平原土壤和小麦籽实中Cu含量分布特征的基础上,利用单项污染指数法对研究区小麦籽实中Cu的污染状况进行评价。其结果为：研究区小麦籽实中Cu的单项污染指数Pi的平均值为0．473,说明研究区小麦籽实未受Cu的污染。Cu的状况良好。进一步讨论了土壤中Cu的含量与小麦籽实中Cu含量间的关系。认为小麦籽实中Cu的积累与土壤中的总Cu无明显的相关关系,而与土壤中的有效态Cu含量具有明显的相关性。据此,将土壤有效态Cu作为土壤Cu生态安全评价的指标。并建立了小麦籽实Cu与土壤有效Cu的响应关系模型,确定了土壤中有效Cu的安全界限值。     

山前平原土壤水资源评价层的实验研究

根据冉庄水资源实验站资料,分析土壤水分布特征。实验提出当地下水埋深为2m时,土水势剧烈变化带在0~1.4 m。地下水埋深超过10 m时,土壤水剧烈变化带为0~2.2 m。地下水埋深为8 m时,2 m以下的土壤水资源量仅占全剖面的11.1%,3 m以下的土壤水资源量仅占全剖面的8.1%。本地主要作物为玉米、小麦。玉米最大根深在1.0~1.5 m,小麦最大根深在2.0~2.5 m。综合分析,得到河北省山前平原地下水大埋深区土壤水资源评价层厚度为2.5~3.0 m。     

金矿区农田土壤重金属污染的环境效应分析

通过对比研究小秦岭某金矿区土壤重金属综合污染区和对比区内的小麦、玉米籽粒中重金属的含量,结果表明污染区内小麦籽粒中汞、铅、镉累积程度显著高于土壤对比区对照样,铬、砷、铜、锌与对照区几乎没有差异,汞、铅、镉、锌、铜的超标率分别为86.67%、60%、33.33%、6.67%、20%。在污染区,玉米中铅、镉、铬较对照区明显累积,但仅有汞超标,超标率为15.15%。同一采样地点,金矿区小麦籽粒比玉米更易吸收累积重金属。小麦中重金属含量与立地土壤重金属污染程度存在较好的相关性。与1990年比较,小麦中汞、镉累积效应非常显著。研究区土壤重金属污染已经造成了小麦严重污染。     

水稻、小麦与土壤中重金属Cd含量的关系模拟研究

土壤污染防治工作已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要任务之一。为了科学预测我国大宗农作物(如水稻、小麦)与土壤重金属含量的关系,减少安全利用类农用地的大量农产品与土壤的协同监测,实现重金属污染农用地的安全利用,本研究以重金属Cd为例,选取对水稻、小麦Cd含量影响较大的土壤Cd含量、土壤pH值、土壤阳离子交换量(CEC)和土壤有机碳(OC)含量作为输入因子,水稻、小麦Cd含量作为输出因子,分别建立了多元回归模型与神经网络模型。结果表明:水稻、小麦Cd含量与土壤Cd含量呈现正相关关系;模拟出的水稻、小麦与土壤Cd的多元线性回归模型的预测能力分别为67.8%和83.8%;利用神经网络构建了水稻、小麦Cd含量预测模型,在训练集、验证集和测试集中都表现出很好的预测能力,R值均大于多元线性回归模型,且MSE(均方误差)值较小,神经网络对水稻、小麦Cd含量预测具有很好的适用性,模拟精度总体优于多元回归预测模型。研究结果可为污染农用地的安全利用评价及优化配置提供一定的理论依据和参考。     

成都地区土壤硼元素含量及其养分管理建议

成都地区浅层土壤中全量硼较为丰富,但是部分地区土壤有效硼较为缺乏。土壤中有效硼的含量与土壤有机质含量、pH值呈正相关,与土壤类型也有关系,而与硼全量关系不大。有效硼的缺乏主要是由于有机质缺乏、土壤pH值较低引起。黄壤地区酸性土壤种植油菜会有缺硼症状;水稻土和紫色土有效硼含量达到植物正常生长所需要的临界值,种植油菜就不缺乏硼,但是种植小麦仍然会缺硼。开展硼的区域生态地球化学评价时,不能只用土壤硼全量来评价其丰缺,还应该考虑用有效硼、有机质、pH值、土壤类型以及不同的植物种类等进行综合评价,更有利于指导农业生产土壤养分管理和选择种植适宜的植物。增加土壤有效硼含量的主要措施是施用硼肥,同时施用有机肥,酸性土壤适量施用石灰。     

基于土壤-小麦系统的河南黄淮平原As生态安全评价

在研究河南省黄淮平原经济区土壤As对小麦籽实As含量影响的基础上,分析了土壤及籽实As的数据特征,并利用单项污染指数法,对研究区小麦籽实As的安全状况进行了评价,发现研究区小麦籽实中As的含量远远低于不安全标准。还进一步研究了土壤As全量与小麦籽实As含量之间的响应关系,同时根据提供的资料,对小麦籽实的As含量与土壤中As的某些形态的含量建立多元线性回归模型,从而通过食品质量标准推算出土壤中As的安全临界浓度。     

基于小麦籽粒降Cd率及土壤Cd形态变化评价蚯蚓对Cd污染土壤的修复效果

本研究基于小麦籽粒降Cd率、土壤中Cd生物可利用态(DTPA-Cd)含量和土壤Cd移除率评价蚯蚓(赤子爱胜蚯蚓)对两种Cd污染农田土壤(河南潮土及河北褐土)的修复效果。研究结果表明：两种土壤中,添加0.5%和1.0%(蚯蚓鲜重/土壤干重)蚯蚓均能够明显降低小麦对Cd的富集,改变Cd在小麦植物器官中的分布,显著降低小麦籽粒中Cd含量(P<0.05),籽粒降Cd率达到31.1%~43.5%,促使小麦籽粒生物量增加35.5%~62.7%。添加0.5%和1.0%蚯蚓可显著降低土壤中生物可利用态Cd(DTPA-Cd)含量(P<0.05),DTPA-Cd含量下降29.1%~40.8%,有利于促进土壤中生物可利用态Cd向生物不易利用的形态转化。0.5%和1.0%蚯蚓添加使土壤中Cd移除率达到6.05%~11.88%,明显高于对照组(P<0.05),说明蚯蚓具有很好的Cd污染农田土壤修复潜力。在低Cd污染农田土壤中,蚯蚓可以降低土壤中Cd含量,减少小麦对Cd的富集,同时降低小麦籽粒Cd含量,这一研究结果对于修复低Cd污染农田土壤、保证农产品安全和实现“边生产边修复”具有重要意义。     

小秦岭金矿区小麦和玉米重金属的健康风险评价

重金属污染引发的农产品质量安全问题已成为全社会关注的焦点。为了解小秦岭金矿开发引起的重金属污染风险,采集了同点位的农田土壤、小麦和玉米籽粒样品,测定了其中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量及其在土壤中的形态;采用指数法和RAC风险评价法分析了土壤重金属的污染风险,采用转移因子和目标风险指数法评价了小麦、玉米籽粒中重金属的健康风险。结果表明:小秦岭金矿区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量受矿业活动影响强度大,在土壤中累积明显;土壤中Hg、Cd、Pb、Cu总量超过了国家限值,呈现污染;Cd、Hg、Cu具有潜在生态风险。小麦和玉米籽粒中Pb以及玉米籽粒中的Cd的平均含量高于国家标准,呈现一定程度的污染;部分小麦样品中的Hg、Cd和部分玉米样品中的Cd超过WHO/FAO安全限值,小麦和玉米籽粒中度Pb平均含量超过欧盟安全标准,说明具有潜在的健康风险。重金属的转移因子表明Cd、Zn及Cu比其他重金属更容易从土壤转移到小麦和玉米籽粒中;通过小麦对重金属的摄入量略高于玉米,远低于WHO/FAO推荐剂量;目标风险指数评价表明,只消费小麦或玉米基本不产生健康风险,但同时消费矿区生长的小麦和玉米具有较高的Pb健康风险。     

陕西潼关金矿区农田土壤Hg污染的环境效应

以潼关金矿区农田土壤Hg污染区的小麦、蔬菜、水果中的Hg含量为重点研究对象,与尚未污染的农田土壤区进行对比,研究土壤Hg污染的农作物效应.评价区小麦样本Hg的超标率为78.57%,小麦Hg超标与土壤Hg污染的关系明显.评价区萝卜样本超标率为40%,叶菜、西红柿、苹果、红薯中样本超标率均为100%,对照区果蔬类也全部超标,但明显低于评价区.评价区农作物Hg超标倍数从大到小依次为:青菜＞油麦菜＞萝卜叶＞西红柿＞苹果＞红薯＞小麦＞萝卜.土壤Hg污染的环境效应极为严重,矿区环境污染防治刻不容缓.     

石嘴山市土壤元素有效态含量及影响因素研究

石嘴山市土壤整体处于碱性强碱性环境,土壤养分高于银川平原背景值。该地区B、Cu、Fe、K等元素有效态含量比例较高,有利于植物吸收。由于经过长时间淹水,水稻根系土元素含量与玉米、小麦根系土明显不同,B、Cu、Mn、Mo、N、P、Se、Zn、Fe、K、有机质等指标明显低于小麦和玉米根系土含量,水稻根系土相对贫瘠。通过分析元素有效态含量发现,水稻相对于玉米及小麦对土壤Fe、Cu、Mo、Mn的转化吸收能力较强,玉米及小麦对土壤N、P、K的转化吸收能力强于水稻。研究区土壤有机质含量与N、P、Se的含量呈极显著强正相关关系;Se、Fe、Mn等元素有效态与土壤酸碱度呈中等极显著的负相关关系;土壤水溶性盐与Zn有效态含量呈强的极显著正相关关系。     

江苏某材料厂周边农田土壤钼污染特征及农作物健康风险评价（84）

为了解江苏某材料厂金属冶炼活动引发的重金属污染风险,采集周围农田土壤、小麦和水稻籽实样品,确定Mo含量及其在土壤中的形态,采用地质累积指数和富集因子指标评价土壤中钼的污染风险,采用健康风险指数评价小麦、稻米中Mo的健康风险。结果表明,农田土壤中Mo含量在0.50～63.2 mg/kg之间,其平均值5.70 mg/kg远高于全省平均值0.65 mg/kg,表层土壤出现了中度—高度富集,近70%的样点受到不同程度的钼污染,污染范围距该厂300 m,污染深度>1.5 m。土壤中的Mo具有较高的生物有效性,在小麦、水稻籽实中显著富集,主要与土壤具有较高的全Mo含量以及土壤呈碱性有关。基于EPA的健康风险评估方法,食用当地稻米、小麦会产生较大的健康风险。     

川中丘陵水旱轮作土壤—小麦系统CO_2排放及其影响因素

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区水旱轮作区的小麦进行全生长季CO_2排放观测。结果表明:①土壤—小麦系统的CO_2排放通量存在着明显的日变化。凌晨4:00～6:00排放量最低,随着温度的升高,CO_2的排放量逐渐增大,在午后1:00～3:00达到峰值。分析表明,气温和地表温度与土壤—小麦系统CO_2排放通量之间存在显著的相关关系。②土壤—小麦系统CO_2排放都有明显的季节变化。分析表明,小麦生物量和气温与土壤—小麦系统CO_2排放季节变化之间存在显著的相关关系。③在小麦各个生育期中,CO_2平均排放通量常规处理>无氮处理>空白>裸地。水早轮作区小麦常规处理、无氮处理、空白点和裸地的CO_2排放通量的平均值分别为574.51、362.23、239.92、129.47 mg/(m~2·h)。     

川中丘陵水旱轮作土壤—小麦系统CO2排放及其影响因素

利用静态箱／气相色谱法对川中丘陵区水旱轮作区的小麦进行全生长季CO2排放观测。结果表明：①土壤-小麦系统的CO2排放通量存在着明显的日变化。凌晨 4：00～6：00排放量最低，随着温度的升高，CO2的排放量逐渐增大，在午后 1：00～3：00达到峰值。分析表明，气温和地表温度与土壤-小麦系统CO2排放通量之间存在显著的相关关系。②土壤-小麦系统CO2排放都有明显的季节变化。分析表明，小麦生物量和气温与土壤-小麦系统CO2排放季节变化之间存在显著的相关关系。③在小麦各个生育期中，CO2平均排放通量常规处理＞无氮处理＞空白＞裸地。水旱轮作区小麦常规处理、无氮处理、空白点和裸地的CO2排放通量的平均值分别为574．51、362．23、 239．91、129．47 m g／（ m 2· h）。     

促根剂及水分胁迫对Cd污染异质土壤中小麦吸收、转运Cd的影响

为了研究促根剂与水分胁迫诱导小麦根伸长及其降低小麦对异质土壤中Cd吸收转运的影响,本研究制备了不同浓度Cd污染土壤,利用根箱法设置了3种不同土层(0~6 cm、7~12 cm及13~18 cm)下的Cd污染异质土壤,研究了3种添加比例(0.1%、0.2%和0.4%)下促根剂与3种水分胁迫诱导(60%、50%和40% MWHC)下小麦根伸长对降低小麦Cd吸收、转运的影响。结果表明：不同促根剂与水分胁迫诱导处理可以明显促进小麦根系生长,表现为小麦根系总长与根表面积的显著增加,其中促根剂促使下层(13~18 cm)土壤中小麦根系总长增加了63.2%~205.9%,水分胁迫诱导增加了69.1%~91.2%。不同促根剂处理可以不同程度增加小麦分蘖数,从而增加了小麦籽粒生物量(小麦籽粒生物量增加5.6%~50.3%);与对照相比,除了40% MWHC水分处理(WS3)外,不同促根剂与水分胁迫处理可以显著降低(P<0.05)Cd污染异质土壤中小麦茎叶与籽粒中Cd的浓度,降低范围分别为24.0%~41.5%和23.0%~42.7%,其中以添加0.4%促根剂处理效果最佳,不同处理对降低小麦籽粒Cd含量效果顺序为RA3≈RA2>WS2≈RA1≈WS1>WS3。基于上述结果,RA2和WS2在Cd异质污染农田修复中具有较大的应用价值。     

陕西省石头河一带土壤及植物富硒特征

土壤硒的丰缺与人类和动物的健康密切相关,依据李家熙的土壤硒含量划分标准,石头河地区存在中硒土壤(0.2~0.4×10-6)和富硒土壤(0.4×10-6)。小麦籽实分析均为富硒小麦,与富硒土壤关系密切。硒形态分析表明土壤中硒的强/弱有机结合态、水溶态、残渣态、铁锰结合态、碳酸盐结合态含量变化均为:水稻土水系沉积物褐土。硒的全量及形态含量受pH值影响较大,在酸性土壤中施加一定量的CaCO3,可提高土壤的pH值,增加硒的溶解度,有利于提高植物对土壤硒的吸收。     

土壤—大宗农产品中Cd的分配及其环境意义

基于多目标地球化学调查成果,以土地生态效应为重点,研究成都经济区大宗农产品——水稻、玉米、小麦籽实中Cd元素的含量,同时讨论了农产品籽实与土壤中Cd含量的关系。结果表明大宗农产品籽实中Cd元素的累积状况为小麦>水稻>玉米;土壤酸碱度(pH值)环境对土壤中Cd元素的转移和在农作物籽实中积累影响较大,酸性土壤中Cd元素更容易进入植物体并积累下来,从而形成环境生态危害。     

基于原状土蒸渗仪的潜水蒸发昼夜变化及差异性比较

为探究潜水蒸发昼夜变化及差异,利用五道沟水文实验站蒸渗仪群,进行了砂姜黑土和黄潮土两种代表土壤裸地及种植小麦和玉米三种情景下的实验。结果表明:有作物时,不同需水阶段昼夜潜水蒸发差异明显。需水大时,受蒸腾作用影响,潜水蒸发较大,两种土壤均为白天大于夜间。玉米生长初期需水小,但夏季白天气温较高,均为白天大于夜间。而小麦生长初期,冬季气温低,砂姜黑土昼夜差异不明显,各有大小,黄潮土则为夜间较大。裸土时,黄潮土受夜间水汽凝结及白天毛管断裂影响明显,夜间会大于白天。砂姜黑土则反之。