吉林中部黑土区重金属元素生态地球化学特征

基于吉林省中部黑土区地球化学调查数据,分析统计As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn 6种可造成重金属污染的元素在土壤--作物系统中的生态地球化学特征。通过吉林省部分地区土壤样品与玉米籽实样品采样,采用元素有效系数与元素累积系数的方法,计算出采样点的土壤重金属元素全量、有效量和玉米籽实含量特征,从而研究重金属元素生态地球化学特征。结果表明:(1)研究区土壤重金属元素全量虽然较吉林省土壤元素背景值增加明显,但土壤与玉米籽实均未达到污染状态。(2)重金属元素有效系数均值由小到大依次为As Cr Zn Cu Ni Cd,在研究区的空间分布差异性较大;玉米籽实积累系数均值由小到大依次为Cr As Ni Cd Cu Zn,在的空间分布差异性相对较小。(3)吉林省中部黑土区的玉米籽实重金属元素积累程度均较低,在未发生土壤重金属元素污染的清洁土壤中,Cu与Zn对于玉米植株来说,属于必需营养元素范畴;重金属元素中Cd的有效系数大,作物可食部分积累程度较高,应注意其预防与治理工作; As与Cr的有效系数较小,可能是导致其在玉米籽实中积累程度较低的主要影响因素之一; Ni在土壤中有效态转化程度较高,玉米籽实Ni吸收量相对较低。(4)多数重金属元素在玉米籽实中的累积程度与其在土壤中的有效系数呈正相关关系。     

长江三角洲典型地区土壤-水稻系统中Cd的分布及其迁移制约因素

为了弄清楚长江三角洲土壤-水稻系统中Cd污染和迁移制约因素,采集了典型地区的水稻土壤、秸秆、籽实等样品共66组,测试了这些样品中重金属元素和常量元素的含量、土壤pH值和总有机碳含量等参数指标,并对这些参数进行相关性分析,评估水稻土壤与籽实中的Cd污染,探讨Cd空间分布,讨论土壤中pH值和有机质以及其他金属元素对Cd在水稻中积累的制约作用。结果表明：长江三角洲典型地区水稻土壤和籽实都存在Cd含量超标现象,土壤样品中Cd质量分数为（81.39～1 441.00）×10-9,平均值277.40×10-9,而水稻籽实样品中Cd质量分数为（10.44～692.40）×10-9,平均值55.63×10-9;根据土壤环境质量标准（GB 15618—1995）的二级标准,水稻土壤超标率为9.09%,超标样品主要分布在苏州、镇江和常州;根据食品中污染物的限量标准（GB 2762—2005）,水稻籽实Cd含量超标率为4.55%,超标样品集中在苏州和无锡;影响水稻积累Cd的因素有土壤中总有机碳、CaO、MgO、P的含量和pH值;水稻中S和Se含量与Cd含量关系密切,Cd与Zn表现为协同作用,土壤中S、Se和Zn的含量对水稻积累Cd无明显影响;提高土壤中pH值以及增加土壤总有机碳含量,能适当降低水稻中Cd的积累,适当增加土壤中Ca、Mg和P的含量能在一定程度上降低水稻对Cd的吸收。     

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(C...     

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。     

江苏南部典型地区耕作层土壤及农作物中重金属评价

在江苏省南部太湖水网地区676 km2范围内采集了0~20 cm耕作层土壤样品3 121件,水稻和小麦籽实及其根系土壤样品103件,测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn等重金属含量及pH值土壤理化指标。统计分析表明,研究区耕作层土壤重金属平均含量除As、Hg略低于江苏省背景值外,其他重金属都有不同程度的富集。与土壤环境质量标准(GB156018-1995)中Ⅱ级标准相比,各重金属污染程度为HgCdCuZnAsPb。从污染区分布看,Hg为片状污染,Cd以点状污染为主。运用内梅罗指数评价法研究表明,城市周边耕作层土壤已处于警戒状态,主要污染因子为Hg,其次为Cd和Cu;其他地区耕作层土壤总体处于安全状态。根据GB2762-2005标准和NY861-2004标准,研究区水稻籽实As、Cd、Cr、Hg、Pb含量均有不同程度的超标;小麦籽实Cd、Zn和Pb也存在不同程度的超标。相关分析表明,水稻籽实中Cd、Cu、Hg和小麦籽实中Cd、Cu与其土壤含量相关性好,显示可能主要来自土壤,其他重金属可能受降尘、灌溉、施肥、农药等因素的影响较大;土壤pH值与水稻籽实中的As、Cd、Cu、Hg、Zn和小麦籽实中的Zn、Cd呈负相关性,与其他重金属表现为正相关性;分析推断,这一地区耕作层土壤As和Hg主要来源于成土母质,但过量的Hg也反映出它叠加了人为活动的影响,其他重金属元素受人为源输入作用明显。     

甘肃白银东大沟地区土壤镉地球化学特征及生态风险评价

甘肃白银是中国重要的有色金属基地，历史上不科学不合理的矿产资源开发和农业生产活动，造成白银市及其周边部分地区重金属严重超标。重金属生物有效性控制因素和生态风险预测，一直是元素生物地球化学行为研究非常关注的问题。本文调查研究了白银东大沟灌区及其周边根系土与玉米籽实污染情况，分析东大沟灌区农业集中区土壤2007年与2018年关键指标变化情况，并综合评价玉米种植区生态风险。研究区土壤中局部地段Cd含量超标，平均值17.48 mg/kg,最高值达到51.1 mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为碳酸盐态>离子交换态>铁锰氧化态>腐殖酸态>强有机态>残渣态?水溶态，高pH值碱性土壤和低镉积累的耐镉型玉米品种等因素限制了土壤中Cd的生物有效性，玉米籽实超标率仅为8.8%。东大沟灌区玉米地集中种植区内存在一定的Cd污染，但已得到有效控制，制约Cd生物有效性的pH值、Corg和CaO含量一半以上点位呈现升高趋势，可确保现在和未来一段时间内仍将继续保持低风险。为更好地做好东大沟灌区内Cd含量超标区管控，建议继续选择低镉积累的耐镉型玉米品种种植，同时成熟期收获籽粒作为动物...     

土壤-水稻系统中重金属等元素的相互作用——以黑龙江庆安地区为例

在土壤-作物系统中,农作物吸收Cd、As等元素的影响因素非常复杂,其中,元素间的相互作用是影响生物富集系数的主要因素之一.为了研究土壤-水稻系统中重金属等元素之间的相互作用,在黑龙江省典型水稻生产基地庆安地区采集了89组水稻籽实及根系土样品,测试了样品中重金属元素含量,运用相关分析,探讨了水稻籽实及根系土中重金属等元素之间的相互关系.结果表明：水稻籽实重金属元素富集系数之间多呈正相关关系;籽实Cd元素富集系数与土壤Se,籽实Cu元素富集系数与土壤TOC均呈负相关关系;籽实重金属元素之间多呈正相关关系;籽实Zn与土壤As呈正相关关系,籽实Cu与土壤Cd呈负相关关系.研究区土壤-水稻系统中,水稻籽实对重金属元素吸收的影响因素非常复杂,元素间协同或拮抗作用多样,其作用机理有待深入研究.     

吉林省黑土区土壤--作物系统Cd元素转化积累研究

在吉林省黑土区系统的野外调查和土壤及玉米籽实样品采集、测试的基础上,采用地球化学分析方法及SPSS技术,研究了Cd元素的土壤地球化学特征,及其在土壤和作物籽实中的含量特征和相关性,用以揭示Cd元素在土壤--作物系统中的转化累积特征及影响因素,为粮食安全服务。研究表明:吉林省黑土区Cd元素全量高于吉林省及全国土壤背景值,但不存在污染,籽实中Cd含量低于国家安全标准。土壤中Cd元素有效态转化程度较高,受其全量控制,同时Zn、Cu及P元素有效量对Cd转化的作用明显,偏酸性土壤更利于Cd元素的转化。玉米籽实对Cd吸收程度较低,主要取决于其自身的生物特性,Zn元素缺乏可能导致玉米籽实对Cd元素吸收增加。     

江苏典型地区水稻与小麦字实中元素生物富集系数（BCF）初步研究

在分析研究了约500套水稻籽实-耕层土及约300套小麦籽实-耕层土样品相关元素含量等地球化学调查数据基础上,报道了江苏典型地区水稻与小麦籽实中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、As、Se、Mo、Mn、Fe、K、Ca、Mg等14个元素的生物富集系数(BCF)分布状况,统计结果显示,各元素的BCF值差异较大,通常Pb、Cr、Fe等元素BCF多小于1%,Hg、As、Mn、Ca等元素BCF多为1%～10%,Mo的平均BCF最大、Fe的平均BCF最小。研究发现,水稻与小麦籽实中Pb与Cd超标率分别超过15%、6%,BCF值差异与稻谷、小麦的元素含量无直接关系,部分元素的BCF与土壤pH、TOC、CEC、B含量等具有统计上的相关性,其中土壤pH与Cd、Ca、Mg元素的BCF呈显著负相关,而土壤的有机碳含量、阳离子交换量及B含量等也对部分元素的BCF值有一定影响。     

农作物根系土对农产品安全的影响分析——以保定东部地区为例

农作物中重金属含量过高势必影响人类健康与生态安全,通过对农作物与其根系土调查,对污染元素进行生态效应评价具有重要的实际意义。本文以土壤重金属超标地区——保定东部地区的大宗农作物小麦、玉米及其根系土为研究对象,开展了元素含量测试和统计分析。结果表明:小麦、玉米样品中有富硒样品;部分小麦样品存在重金属元素超标现象,玉米样品全部不超标。农作物可食部分对元素的吸收能力为小麦玉米。通过调查农作物对不同元素的吸收能力,对土壤重金属超标地区的农产品种植具有指导作用,有利于研究区土地资源的安全利用。     

德阳镉污染农田区生态安全性及居民健康风险评价

对四川德阳地区土壤镉等重金属污染区大米、小麦安全性进行了评价,并建立了水稻籽实镉含量与根系土镉、有机质含量、pH值的回归方程,据此预测德阳地区水稻镉超标面积。根据当地居民主食(大米、小麦)镉等重金属元素的摄入量,对镉污染区人体健康风险进行了评价。研究表明,德阳地区大米、小麦重金属污染均以镉为主。预测水稻镉超标面积达1 547.95 km2,占研究区面积的73.47%。人发镉等重金属元素存在明显异常。人发镉含量高值区与土壤镉异常和居民主食镉摄入量高值区分布有一致性。什邡市、绵竹市、安县、旌阳区、广汉市居民主食(大米、小麦)镉摄入量均超标2~10倍。重金属污染造成人体健康风险最高的是绵竹、什邡地区,其次是旌阳区。     

贵州惠水农作物-土壤剖面重金属污染评价

为研究贵州省惠水县农作物-土壤重金属污染现状,采集农作物-根系土、土壤剖面-成土母岩样品,测定Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn和pH的含量,选用富集系数、健康风险评估、单因子污染指数法、地累积指数法对农作物-土壤重金属污染现状进行了评价。研究表明：（1）农作物中水稻、玉米和油菜中以Cd累积为主,其次为Pb、Cr、Hg;金钱橘无重金属超标;农作物富集系数中Cd是Pb、As、Cr的几倍至上百倍;经玉米、油菜、金钱橘摄入重金属的人体健康风险很低;水稻中Cd的THQ大于1,对人体的健康有一定的风险;（2）单因子污染指数研究结果说明根系土以Cd污染为主;Ig揭示根系土中Hg、Cd、Cr超标可能受人类活动影响较大;（3）从土壤剖面-成土母岩系统来看,As、Cd、Cu具有继承性,尤其Cd含量在成土母岩、土壤剖面、根系土、农作物中含量超标,有部分来源于成土母岩高背景值。     

吉林市某冶炼厂土壤重金属污染风险评价

为了解研究区土壤重金属环境质量状况,对土壤进行样品采集和测试。采用单因子污染指数法和内梅罗(Nemerow)综合污染指数法,依据《土壤环境质量标准》(GB15618--2008)第二级标准对土壤中Ni和Cd的污染状况进行环境风险评价。结果表明,Ni的污染范围主要在距中心点3 000 m范围内,超标点共15个,大部分超标点为轻微污染或轻度污染。个别点存在重度污染和综合污染现象。此外,对土壤重金属超标点位的玉米作物进行测试分析,发现其Ni和Cd含量均不超标,说明土壤的污染程度对于当地的玉米作物没有影响。     

江汉平原富硒土壤来源解析及其生物富集程度研究 ——以沙洋县东北部为例

硒是人体必需的微量元素,具有重要的生物学功能。本研究测定了江汉平原沙洋县东北部土壤、大气干湿沉降、灌溉水、肥料、岩石以及大宗农作物(水稻、小麦、大豆、油菜、玉米)中硒的含量,通过土壤硒元素平面、垂向分布特征,综合运用因子分析、聚类分析、相关性分析及相关因素贡献量统计,探讨研究区富硒土壤来源,并对土壤硒生物富集程度进行分析。结果表明：研究区表层土壤硒背景值为0.25 mg/kg,略低于江汉流域背景值和中国土壤(A层)背景值。R型因子分析结果显示,F1因子为反映土壤原始背景特征的元素组合,F2因子为反映土壤成土母质基本特征的元素组合,F3、F4因子为人类活动对土壤元素分布特征影响的元素组合。表层土壤硒元素平面特征和土壤元素组合特征皆显示其具有较强的空间自相关性,受自然成因成土母质影响较大,硒高值区主要分布在汉江冲积带内。典型土壤垂直剖面则揭示了汉江冲积带中土壤高硒区存在一定的外源输入,研究区表层土壤明显受到人类活动的影响,但大气干湿沉降、灌溉水、肥料等的硒贡献量较低。农作物可食部分硒富集程度大小为：大豆>小麦>水稻>油菜>玉米,部分大豆出现了硒超富集现象。富硒农作物...     

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。     

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。     

南宁市郊周边农田土壤-农作物系统重金属元素迁移特征及其影响因素

通过采集南宁市郊农田中玉米、蔬菜、水稻可食部分及其根系土150组,研究重金属元素在不同土壤-农作物系统中迁移特征及其影响因素,结果表明:根系土中Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn平均含量分别为0.116、0.202、56.76、22.12、14.49、25.18和56.28 mg·kg-1。农作物对应平均含量分别为0.001 1、0.037、0.054、1.153、0.205、0.011和9.37 mg·kg-1。根系土富集因子表明Cd受到不同程度人为活动影响,Cr和Ni主要受地质背景控制;不同作物系统元素富集因子表明Pb在土壤-农作物系统中迁移能力最低,Zn迁移能力最强。Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在土壤-水稻系统重迁移能力显著高于蔬菜和玉米。根系土中pH、CaO、有机质、Fe2O3、K2O、MgO与重金生物富集系数呈显著性负相关,但在土壤-叶类蔬菜系统中根系土中K2O、MgO与Hg生物富集系数呈显著正相关。      

包头工业区周边耕地砷和镉环境地球化学特征研究

耕地中重金属含量超标直接影响农作物和灌溉水的质量,而且严重影响人体健康.通过调查内蒙古包头工业区周边灌溉水、化肥、农作物及根系土中砷和镉含量及形态特征,研究其转化和富集规律,结果表明,区内土壤和灌溉水呈偏碱性,灌溉水和化肥中砷、镉含量符合国家标准;玉米、向日葵、甘蓝、葱的根系土和可食部分砷含量均未超标,砷主要以残渣态形式存在;4种农作物根系土中镉有不同程度超标现象,向日葵籽粒镉含量超标50%,其余作物可食部分镉含量均未超标.通过分析发现,向日葵籽粒镉超标的原因是与镉赋存形态主要为碳酸盐态和腐殖酸态及向日葵籽粒对镉的富集高于其他植物有关.