浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价

富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别作物重金属超标风险。结果显示:研究区富硒土壤占38%,足硒土壤占62%,水稻和莲子富硒率分别为85.71%和100%;受黑色岩系风化成土影响,研究区土壤镉含量介于污染筛选值和风险管控值之间的样品比例为26%,且Cd活动态和潜在活动态所占比例分别为57%和40%,水稻籽实中Cd超标率为31%,莲子Cd含量均不超标。基于土壤重金属总量和形态的风险评价表明,富硒土壤开发利用的风险区主要位于西皮山岗和腰塘边一带,建议禁止种植农产品,其他黑色岩系发育的富硒丘陵地区,虽然土壤镉含量较高,但因土壤Cd的生物有效性和水稻中Cd的超标率较低,应加以保护和合理开发利用。     

广西南流江流域土壤-水稻系统Cd生物有效性及影响因素

广西南流江流域第四系发育形成的土壤中Cd等重金属含量较低,但水稻籽实Cd超标率很高。为了查清Cd在南流江流域土壤-水稻系统中的分布和迁移规律及其生物有效性的影响因素,按照不同成土母质物源分区,系统采集了水稻及其对应的根系土样品,测试了水稻籽实Cd、土壤Cd、pH、Corg、N、S、Mn及氧化物等指标,部分土壤样品进行了七步顺序提取法实验。结果表明,不同母质根系土Cd总量大小顺序为碳酸盐岩区>水系上游第四系区>水系中游第四系区>水系下游第四系区>碎屑岩区,而水稻籽实中Cd含量顺序却基本相反,两者之间不具有明显相关性(r=-0.030,p=0.84 )。形态数据显示,水溶态Cd与籽实Cd相关性较好,能够较好指示研究区Cd的生物有效性,同时,土壤水溶态Cd占比受土壤pH、土壤CaO、Mn、有机碳(Corg)等土壤指标的控制。     

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。     

陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

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。     

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。     

西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价

西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0～20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量以及土壤中重金属赋存形态。研究发现,受地质背景因素影响,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值均超过云南省土壤背景值,Cd、Cu和Ni含量平均值均超过农用地土壤污染风险管控标准规定的筛选值,土壤pH值多呈酸性,有机质含量较低。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态形式存在,生物有效性低,是由地质背景引起的;Cd残渣态占比较低,生物有效组分较高,Cd元素的地累积指数分布显示,Cd受人为污染和地质背景交互叠加的影响,是研究区污染风险最高的重金属元素。Hg来源较为复杂,全量较低,污染风险较小。研究区大宗粮食作物(马铃薯和玉米)重金属含量均不超标,生物富集系数(BCF)均小于0.03,粮食作物较安全,生态风险较低。黄烟中Cd含量远远超过目前初步制定的安全限量标准,BCF为3.13,说明烟草特别能富集Cd,存在一定的生态风险。表层土壤重金属潜在生态风险指数(RI)统计结果显示,土壤重金属RI贡献降序依次为Cd(73.71)Hg(57.40)Cu(25.25)Ni(8.76)As(7.39)Cr(4.15)Pb(4.04)Zn(2.0),Cd和Hg是研究区最重要的风险元素,但均以中等生态危害为主,很强生态危害分布面积较小,研究区生态风险整体较低,风险可控。     

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。     

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉(Cd)污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品(配套根系土样),在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K₂O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1.49%、92.71%、2.88%、2.92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有...     

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。     

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉（Cd）污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品（配套根系土样）,在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K2O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1. 49%、92. 71%、2. 88%、2. 92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有效衔接,完善了受污染耕地安全利用的工作方法,为推动龙山县百合产业发展提供了科学依据。     

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。     

基于DGT技术分析土壤镉生物有效性及迁移动力学过程

通过采集分析安徽省石台县仙寓地区61组主要农作物（水稻、茶叶）及其根系土壤样品,基于（DGT）技术研究了典型富硒区土壤中镉（Cd）的生物有效性及其迁移动力学过程,并借助DIFS模型评估土壤Cd的迁移潜力。研究结果表明：土壤DGT-Cd的主要影响因素为pH、有机质、铁锰氧化态Cd。DGT测量的Cd有效态与水稻及茶叶农作物中Cd含量有较好的正相关关系,但水稻的DGT测量生物有效态预测效果要差于茶叶。DGT-Cd和土壤溶液-Cd受土壤性质（有机质、pH和铁氧化物）和土壤易迁移的Cd总量控制。不同土壤R值从高到低的顺序为：pH 4.5～5.5的土壤>pH 5.5～6.5的土壤>pH高于6.5的土壤,pH较低的土壤固相补给更丰富。本研究进一步提升了对研究区土壤中Cd活化的认识,对促进当地富硒农产品安全种植开发具有重要意义。     

长春市黑土城乡交错区重金属地球化学特征及生态风险评价

以位于东北典型黑土区的长春市城乡交错区为研究区,以土壤-作物系统中Cu、As、Pb和Zn为研究对象,采用Pearson相关性分析及土壤和作物综合质量指数对土壤-作物系统地球化学特征及生态风险进行评价。结果显示,表层土壤重金属存在明显的积累现象,作物籽实重金属含量均未超标,作物籽实对土壤中Zn和Cu的吸收富集能力显著高于As和Pb。不同重金属在土壤-作物系统中的迁移能力不同可能与作物种类、pH值、有机质、N、P和K₂O含量有关。作物重金属生物富集系数空间分布特征与作物籽实重金属含量空间分布特征相似,与土壤重金属含量空间分布特征存在显著差异。IICQ介于0.13～4.44,均值为0.62。研究区耕地土壤环境质量整体良好,仅中部存在小范围呈圈层分布的风险区域。     

山东沂南东部土壤-玉米系统重金属元素与其他元素间相互作用及其生物有效性研究

在沂南县东部地区重金属元素高的背景状态下,为研究土壤-玉米系统中重金属元素和与人体健康关系密切的微量元素间的相互作用及其生物有效性,在研究区采集了50件玉米籽实及其根系土土壤样品。通过样品中重金属元素和微量元素含量分析,统计其含量及富集特征,探讨了玉米籽实及其根系土土壤中各元素间的相互关系。通过玉米根、茎、叶、籽实中重金属元素含量及根系土土壤中重金属元素形态分析,总结了玉米根、茎、叶、籽实以及根系土土壤中重金属元素的分布规律并对玉米籽实进行了安全性评价。结果显示：(1)各元素含量在玉米根系土土壤和玉米籽实中差异明显,玉米籽实中元素富集系数间多呈显著-极显著正相关;(2)玉米籽实中As、Ni、Se含量与土壤中元素含量多呈拮抗作用,玉米籽实中元素含量间多呈协同作用;(3)Cu、Zn、Cd、Hg主要富集于叶中,Cr、Pb、Ni、As主要富集于根中,除1件玉米籽实样品外,其他样品均符合绿色、无公害等相关标准,研究区玉米籽实安全性较好。研究成果可为农业高质量发展、土壤污染综合治理提供支撑。     

广西象州与横县碳酸盐岩分布区土壤中Cd形态分布特征及影响因素

广西壮族自治区碳酸盐岩分布面积为96 372 km2,约占全区陆地国土面积的407%。由碳酸盐岩风化形成的土壤中Cd、Pb、Hg等重金属元素普遍富集。初步评价发现,农作物籽实对Cd的吸收量与土壤Cd含量无对应关系,农作物Cd超标多出现在土壤Cd含量较低的地区。进一步研究发现,Cd高含量的土壤中普遍含有铝土矿、Fe Mn结核等颗粒。为了探索土壤中Cd存在形态及其影响因素,选择了含铝土矿和铁锰结核的横县土壤和无铝土矿与铁锰结核的象州土壤,系统研究了土壤Cd形态差异及其影响因素。结果表明：(1)象州土壤中Cd主要以活动态形式存在,生物可利用性高,横县土壤中Cd主要以稳定态形式存在,生物可利用性低。(2)pH值为60是象州土壤Cd活动态含量的突变点,pH值在60处含量达到最大值;而在横县,pH降低使活动态Cd比例增加。(3)象州土壤中活动态Cd随有机质增加而增加,表明Cd被有机质弱吸附;而横县土壤有机质含量与Cd形态无明显相关性。(4)由铝土矿导致的土壤高Cd含量,多以残渣态形式存在,不会对动植物造成危害。     

安徽某地山核桃园地土壤重金属生态风险评价

研究区是我国山核桃重要产地,在区内开展生态风险评价对保障山核桃食品安全具有重要意义.采集山核桃果仁及对应的根系土壤样品各82件,分析土壤和山核桃样品中重金属含量,以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中pH≤5.5非水田条件下的风险筛选值为标准,评价土壤重金属污染程度和潜在生态风险.结果表明:研究区山核桃园地土壤中Cd、Cr、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Ni等8种重金属平均含量均高于中国土壤平均值,其中As、Cd分别为中国土壤平均值的3.80倍、2.90倍.研究区局部土壤中As、Cd、Pb、Zn、Ni含量出现不同程度的超标,其中Cd超标较为显著,As、Pb、Zn、Ni超标程度低,Cr、Hg、Cu未超标.Cd达到中等生态危害程度,其他重金属生态风险低.土壤重金属生态风险总体较低,风险可控.研究区山核桃果仁中Cd、Cr、Hg、As、Pb含量总体较低,少量山核桃果仁样品中出现Pb含量超标,应加以关注.     

浙西水田土壤镉形态与有效性研究

土壤镉(Cd)的生物有效性受多种因素影响,化学形态分布是决定其有效性的重要因素。为查明浙西水稻土Cd的生物有效性,分析土壤形态Cd与稻谷Cd含量关系,采集了32个田块土壤样及其中15个田块水稻样品,测试了土壤pH值、Cd总含量及各形态Cd含量和稻谷Cd含量,讨论了不同酸碱度及成土母质条件下土壤Cd形态分布特征及其生物有效性,研究了稻谷Cd含量与土壤不同形态Cd含量的相关性。结果表明,研究区水稻土Cd以离子交换态为主(约占全量的35%),水溶态Cd含量最小(约占全量的1%),其他形态Cd介于二者之间。酸性(pH 5.0～6.5)条件下,土壤中离子交换态Cd含量最高,Cd生物有效性也最高。不同母质形成的土壤Cd形态分布特征不同,灰岩类风化物形成的土壤Cd形态分布特征与其他成母质区土壤差异明显,不同母质区的Cd污染应采取不同的治理措施。相关分析表明,稻谷Cd含量与土壤离子交换态Cd含量呈极显著相关性(P0.01),而与其他形态Cd相关性不显著。     

重庆岩溶地质高背景区土壤-农作物系统重金属累积特征及影响因素

为了揭示重庆岩溶地质高背景区土壤-农作物系统中重金属的迁移累积特征,选择在重庆市南部典型岩溶区,系统地采集大宗农作物(水稻、玉米和红薯)及其耕层土壤84组,分析测定农作物及耕层土壤中重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、锌(Zn)含量及理化性质,采用地统计、生物富集因子及皮尔逊相关系数分析等方法,开展重金属元素在重庆岩溶地质高背景地区土壤-农作物系统中累积特征及影响因素。结果表明,研究区水稻田、玉米地和红薯地耕层土壤重金属平均含量均高于重庆市和全国表层土壤背景值,呈现不同程度的积累,其中Cd元素富集现象较为突出。依据GB 15618-2018和GB 2762-2017.耕层土壤种Cd超标率达41.59%,水稻、玉米和红薯中Cd超标率分别为5.89%、6.25%和5.56%,显示出岩溶地质高背景区虽然土壤中重金属含量总量高,但生物有效性较低。相关分析显示,土壤-农作物系统Cd等重金属含量主要受土壤pH、土壤质地和土壤中铁锰氧化物影响。     

淮南潘集采煤沉陷区土壤及煤矸石镉环境地球化学特征

以淮南潘集采煤沉陷区土壤、煤矸石为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定样品中重金属镉(Cd)含量,探讨其空间分布特征;利用Tessier五步形态提取法,研究样品中Cd赋存形态,分析其生物可利用性;最后采用地累积指数法评价沉陷区土壤和煤矸石中Cd污染程度。结果表明:潘集采煤沉陷区土壤Cd含量是淮南土壤背景值4.17倍,煤矸石中Cd含量是淮南土壤背景值和煤背景值5.33倍;潘集采煤沉陷区土壤和煤矸石中残渣态Cd占绝大部分,可交换态Cd含量低,但潜在生物可利用态含量高;地累积指数法结果表明,淮南潘集采煤沉陷区土壤和煤矸石中Cd中度污染,应采取措施优先治理控制。