土壤重金属污染作物体内分布特征和富集能力研究_周振民
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中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价一、本文概述《中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价》一文旨在全面解析中国农田土壤中重金属元素的分布特征,评估其污染状况,并探讨可能的环境影响。
重金属,如铅、汞、铬、砷等,因其对环境和生物的毒害作用,一直是环境科学研究的热点。
农田土壤作为农业生产的基础,其重金属含量不仅影响农作物的生长和品质,还直接关系到人类的食物安全和生态环境健康。
本文首先对中国农田土壤重金属的空间分布特征进行了详细分析,包括不同区域、不同土壤类型中重金属的含量及其变化趋势。
在此基础上,结合国内外相关标准和实际情况,对农田土壤重金属污染进行了评价,包括污染程度、污染范围、污染来源等方面的内容。
文章还探讨了重金属污染对农田生态系统、农产品质量以及人类健康可能产生的影响。
通过本文的研究,可以为我国农田土壤重金属污染防治提供科学依据,促进农业可持续发展和生态环境保护。
对于保障我国食品安全和人类健康也具有重要的现实意义。
二、文献综述重金属污染问题一直是全球环境保护领域关注的热点问题,尤其是在农田土壤污染方面,由于其直接关系到食品安全和人类健康,因此受到了广泛的研究和关注。
中国作为世界上人口最多、农业生产最发达的国家之一,农田土壤重金属污染问题尤为突出。
因此,近年来,中国学者针对农田土壤重金属污染问题进行了大量的研究,取得了一系列重要成果。
关于农田土壤重金属的空间分布特征,许多学者利用地理信息系统(GIS)和地统计学方法,对中国不同地区农田土壤重金属含量进行了详细的分析和描述。
这些研究表明,中国农田土壤重金属含量存在明显的地域性差异,其中南方地区由于工业化和城市化程度较高,农田土壤重金属污染较为严重。
农田土壤重金属的空间分布还受到土壤类型、土地利用方式、气候等多种因素的影响。
在农田土壤重金属污染评价方面,国内外学者已经建立了多种评价方法和指标体系。
其中,常用的评价方法包括单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法等。
不同区域土壤中重金属有效态含量及其影响因素的
开题报告
一、研究背景
随着工业化的进展和人类活动的增加,重金属污染成为了全球环境
保护的焦点。
重金属是指相对密度大于5的金属元素,如汞、铅、镉、
铬等,它们的存在和超标排放对土壤、水体、大气以及生物体造成了极
大的威胁。
土壤是重金属的主要存储介质和传递途径,其污染程度直接
关系到食品安全和生态环境的保护。
因此,探究重金属在不同区域土壤
中的分布特征及其影响因素对环境保护和人类健康具有重要的意义。
二、研究内容
本研究旨在以河南省为例,对不同区域土壤中重金属的有效态含量
进行调查研究,并探讨其影响因素。
具体研究内容如下:
1. 通过对不同类型土壤(耕地、林地、湿地等)样品的采集和分析,得出各区域土壤中重金属的有效态含量数据。
2. 分析土壤理化性质(PH值、有机质含量、离子交换能力等)对重金属有效态含量的影响,并探究不同土地利用方式、地形地貌、气候等
因素对重金属污染的影响。
3. 通过建立重金属含量与土壤理化性质的相关模型,预测不同情景
下重金属含量的变化趋势。
三、研究意义
通过本研究可以深入了解不同区域土壤中重金属含量的分布规律及
其影响因素,为制定科学的重金属污染防治措施提供依据。
同时,将研
究结果用于土壤修复、食品安全等领域,对保障生态环境和人民健康具
有重要的意义。
土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤中的重金属分布特征及其生态风险评价是土壤环境中的一个重要问题。
重金属是指相对密度大于5的金属元素,如铅、锌、镉等。
由于工业发展、人类活动以及农药使用等原因,重金属在土壤中的含量逐渐累积,对土壤生态系统和人类健康造成潜在的风险。
土壤中的重金属分布特征可以通过采集不同地点的土壤样品,并进行化学分析来研究。
根据分析结果可以发现,重金属在土壤中的分布不均匀,呈现出局部污染和点源污染的特征。
一般来说,重金属含量高的地区主要集中在工业区、交通路段和农业用药区等。
土壤重金属的分布还与土壤类型、地形地貌、气候等因素密切相关。
重金属在土壤中的存在形式也对其生态风险评价起到重要作用。
重金属主要以可溶态、活性态和吸附态存在。
可溶态和活性态的重金属容易被植物吸收并富集在其体内,进而通过食物链传递到人类。
土壤中重金属的吸附态则对其生物有效性和迁移性起到一定的限制作用。
针对土壤中重金属的生态风险评价,可以通过综合考虑土壤中重金属的含量、存在形态、迁移性以及植物吸收等因素进行分析。
常用的评价指标包括毒性特征值、生态风险指数、健康风险值等。
毒性特征值是描述土壤中重金属毒性效应的指标,生态风险指数则综合考虑了重金属的生物有效性、迁移性和生态影响等因素,可以用于评价土壤重金属对生态系统的潜在风险。
在进行土壤重金属的生态风险评价时,还应考虑不同土壤类型、地区以及不同种类农作物对重金属的适应性和累积能力。
不同重金属对植物的毒性效应也有所差异,因此应结合具体情况进行评价,制定相应的防治策略,保护土壤环境和人类健康。
土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤重金属是指土壤中的铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、汞(Hg)等元素,它们在土壤中的富集和分布对土壤质量和生态环境产生重要影响。
重金属的存在来源主要有天然源和人为源两个方面。
天然源包括岩石风化、土壤堆积等过程,人为源则包括工业、农业、交通等活动所排放的废水、废气和废固体等。
土壤重金属的富集和分布具有一定的特征。
土壤中重金属元素的分布是不均匀的,存在着空间上的差异。
重金属元素的富集主要集中在工业和城市地区,这是因为这些地区的工业废气和废水中含有大量的重金属元素,通过排放进入土壤中。
土壤重金属的分布还受到地形和土壤类型等因素的影响。
重金属元素在坡地和山区的分布比平原区域更为集中,而黄土和砂质土等土壤类型对重金属元素的吸附能力较差,容易导致重金属的富集。
不同的重金属元素在土壤中的分布也存在差异,这与其在土壤中的迁移和转化过程有关。
土壤重金属对生态环境的影响主要表现在以下几个方面。
重金属的富集可能会对土壤微生物和植物造成毒害作用,影响土壤的肥力和生态功能。
重金属元素可以通过食物链的传递进入人体,在一定浓度下对人体健康产生危害。
重金属元素的富集还可能引发土壤污染,造成土壤的长期不可恢复性破坏,对生态系统产生负面影响。
为了评价土壤重金属的生态风险,需要进行定量和定性的风险评价。
定量评价包括重金属的潜在生态危害性评估和生态风险指数的计算等,其目的是确定重金属对生态系统的危害程度和潜在风险。
定性评价则通过现场调查、实验研究和模型模拟等方法,综合考虑土壤环境因子、生物多样性和人类活动等因素,对土壤重金属的风险进行综合评价。
土壤重金属的分布特征与土壤类型、地形和污染源的分布有关,其对生态环境的影响主要表现为土壤毒性、食物链传递和土壤污染等方面。
在评价土壤重金属的生态风险时,需要进行定量和定性的评估,以确定其对生态系统和人类健康的潜在风险。
干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究——以土壤-油菜(Brassica campestris)系统实验分析为例摘要:通过野外采样调查和实验分析,对干旱区绿洲典型受污染地区油菜中的重金属镉(Cd、Pb、Zn和Ni)的形态分布特征和生物有效性进行了研究。
结果表明:供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主;4种元素的活性大小依次为Cd>Pb>Ni>Zn。
根据相关性分析,油菜根部和叶部Ni含量均与土壤中Ni的各非残渣态含量几乎都有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的总浓度高,其潜在的能被生物吸收利用的可能性也最大;油菜根部的Zn含量与土壤中Zn的碳酸盐结合态含量有显著的正相关性;油菜各部位对Cd和Pb的吸收量与土壤中各形态分配系数之间无显著相关关系。
关键词:绿洲土壤;重金属Cd、Pb、Zn和Ni;形态分析;生物有效性Experiments on Speciation and bioavailability of Selected Heavy Metals in Arid Oasis Soil, Northwest ChinaAbstract:On the basic of the investigation and experiments, collectedthe soil samples from Arid Oasis areas pounded with heavy metals solution and sowed Brassica campestris seeds and investigated the speciation and bioavailability of the vegetables. The results shows that the chemical form contents of Cd、Pb、Zn and Ni existed in residual fraction in untreated soils mainly while in treated oasis soils the activity order of the four selected heavy metals was Cd>Pb>Ni>Zn. According to the results of regression analysis, it was found that every un-residual fraction made high corelationship to the accumulation of metal Ni in the root and leaf of Brassica campestris.Key words: Oasis soils; Cd、Pb、Zn and Ni; Speciation analysis; Bioavailability1前言土壤-植物系统是陆地生态系统中最基本的结构单元,也是生态系统物质能量循环的枢纽[1]。
土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤是地球上生命赖以生存的基础,其质量状况直接关系到生态环境的健康和人类的生活。
随着工业化进程的加快和人类活动的增加,土壤受到了越来越多的污染,其中重金属污染是比较严重的问题之一。
重金属在土壤中的分布特征及其对生态环境的影响已经引起了人们的广泛关注。
本文将探讨土壤重金属的分布特征及生态风险评价。
一、土壤重金属的来源及分布特征重金属是一类密度较大的金属元素,具有一定的毒性和生物累积性。
在土壤中,重金属污染主要来源于工业排放、农药和化肥的使用、交通运输等人类活动。
大气降尘和水体渗漏也是重金属污染的重要来源。
土壤中常见的重金属主要包括铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、镍(Ni)、锰(Mn)等。
这些重金属对土壤生态系统和生物链都会造成不同程度的影响。
土壤中重金属的分布具有一定的特征。
一般来说,重金属在土壤中的分布受到土壤类型、pH值、有机质含量等因素的影响。
在不同的土壤类型中,重金属的含量会有所不同。
在耕作土壤中,重金属的含量相对较低,而在工业区附近的土壤中,重金属的含量会明显增加。
土壤的pH值也会影响重金属的分布。
一般来说,土壤的pH值越低,重金属的含量越高,因为酸性条件有利于重金属的溶解和释放。
而土壤中的有机质含量对重金属的固定和迁移也起着重要的作用。
有机质含量高的土壤通常能够更好地固定重金属,减少其对生态环境的影响。
二、土壤重金属对生态环境的影响土壤中的重金属对生态环境有多种影响。
重金属对土壤微生物和土壤动物的生长和活动产生影响,导致土壤生态系统的紊乱。
重金属对植物的生长和发育也会产生不利影响,严重影响农作物的品质和产量。
重金属还具有一定的生物积累和生物放大特性,导致食物链中的生物不断受到重金属的累积,最终对人类健康产生威胁。
针对土壤重金属污染对生态环境的影响,国内外学者进行了大量的研究。
他们发现,土壤中重金属的积累会导致土壤微生物群落的变化,降低土壤养分的有效性,阻碍土壤中的化学循环和生物循环过程。
2000年 3月河南农业大学学报Mar. 2000第34卷 第1期Journal of Henan Agricultural University V ol.34N o.1文章编号:1000-2340(2000)01-0030-05土壤—植物系统中重金属污染及作物富集研究进展李海华1,刘建武1,李树人1,申灿杰2,贾冀梅3,张玉法2,丁彤旗4(11河南农业大学,河南郑州450002;21河南省林业勘察设计院,河南郑州450003;31驻马店农校,河南驻马店463000;41南阳市林业局,河南南阳473000)摘要:对土壤—植物系统的重金属污染和作物富集的研究现状进行了综述,重点阐述了土壤中重金属污染的形态、分布状况及不同作物、蔬菜对土壤中重金属的富集特点和规律,为无公害作物的栽培提供了依据.关键词:土壤—植物系统;重金属;污染;富集;复合污染中图分类号:X173 文献标识码:AThe present progness of research on heavy metal pollutionand plant enrichment in soil2plant systemLI Hai2hua1,LI U Jian2wu1,LI Shu2ren1,SHE N Can2jie2,J I A Ji2mei3,ZH ANG Y u2fa2,et al(11Henan Agricultural University,Zhengzhou450002,China;2.Hanan Institute of F orestry Survey and Design, Zhengzhou450003,China;31Zhumadian Agricultural School,Zhumadian463000,China;41F orestry Bureau of Nanyang,Nanyang473000,China)Abstract:A summary is presented of the current progress of study on heavy metals pollution and plant enrichment in s oil2plant system with an em phasis on the form and distribution of heavy metal pollution in s oil,as well as the charac2 teristics and the law of varied crops and vegetables abs orbing the heavy metal.The basis is offered for cultivation of non2harm ful crops.K ey w ords:s oil—plant system;heavy metals;pollution;enrichment;com pound pollution 土壤—植物系统是陆地生态系统最基本的结构单元,也是生态系统物质能量循环的枢纽.它既是地球表面最活跃的环境要素,又是珍贵的可更新资源.土壤圈物质循环研究是当今土壤学和环境科学的重要课题,土壤—植物系统中重金属污染物迁移转化则是这一领域的重要内容.国际生物圈计划(I BP)、人与生物圈(MAB)以及目前正在组织的国际地圈———生物圈计划(IG BP)都把土壤—植物系统列为主要研究对象.由于该系统具有转化贮存太阳能量为生物化学能的功能,在该系统中发生重金属污染,不但影响植物产量与品质,而且也影响大气和水环境质量,并通过食物链危害人类的生命和健康.更为严重的是这种污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点,因此对土壤—植物系统重金属污染进行深入的研究尤为重要[1].1 土壤—植物系统重金属污染研究现状土壤重金属污染是由于污泥的施用及污水灌溉所含有害物质超标所造成的.污水中工业废水占60%~80%,且成分复杂,都不同程度地含有生物难以降解的重金属等[2].资料表明,大部分污灌区都没有根据水质、土壤类型、水文地质条件、气候条件、作物种类等因素进行统一的规划和具体的设计,也没有根据污灌的规定进行科学管理和合理灌溉[3].在这种情况下导致土壤污染是不可避免的.随着污水灌溉面积的不来稿日期:1999-11-20基金项目:河南省科技攻关项目(981190704)1作者简介:李海华(1974-),女,河南社旗人,河南农业大学在读硕士生.第1期李海华等:土壤—植物系统中重金属污染及作物富集研究进展31 断扩大[3],污灌区土壤—植物系统重金属污染问题更成为人们关注的焦点.1982年据农牧渔业部统计,我国利用污水灌溉农田的面积为139186万hm 2,其中有30%的土壤遭受不同程度的重金属污染.全国污灌区中除镉,汞外,重金属污染比较明显的还有铅,砷,铬和铜等[4].我国污灌造成土壤镉污染的地区有沈阳张士灌区、兰州白银地区、桂林阳朔兴萍乡等地.111 土壤中重金属污染形态植物从土壤中吸收重金属的量和土壤中重金属的总含量有一定关系,但土壤重金属的总含量并不是植物吸收程度的一个可靠指标[5].研究表明,石灰性污灌土壤0~20cm 土层中,Pb ,Cd 主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在,其次是有机结合态,交换态,吸附态较少.总的看来Pb 的吸附态>交换态,而Cb 则相反[6].影响Pb ,Cd 形态分布的主要因素有土壤pH 值、有机质含量、腐殖酸组成和碳酸钙含量等.郑泽群等人在西安城郊野狐庄污灌区土壤分析中,发现长期污灌的土壤中铬的平均含量为8210mg.kg -1,最高检出值为9618mg.kg -1(而CK耕层土壤铬的平均含量图1 重金属在土壤中的剖面分布为6414mg.kg -1).经t 检验,污灌区与非污灌区的土壤铬含量差异显著,说明土层已遭受污灌污染[7].20~40cm 土层铬的含量虽有累积,但差异不显著,而下层土壤则无明显累积[8].这是因为土壤有机质对Cr 的还原作用很明显,随灌溉水进入土壤的Cr 可被有机质迅速还原[9],而粘土矿物对Cr 有强烈的吸附和固定作用[10],在土壤中不易移动,也较难被植物吸收,这是铬只在表层和耕作层累积的主要原因[10](图1).而对于汞来说,它的有效形态主要与土壤中的硫、氯化物及有机肥料含量有关[11].在砷污染的土壤中,主要以水溶性砷和钙砷为主,铝砷和铁砷最低[12].W ools on E A 等指出,大多数土壤以铁砷为主,若活性铁含量低而钙、铝高时,则以钙砷或铝砷为主[13~14].112 土壤中重金属污染物的分布土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换、络合及生物作用的结果,大部分被固定在耕作层中,一般很少迁移至40cm 以下,但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同,在含有大量铁、铝组分的酸性(pH 5.3~618)红壤中,砷酸根可与之生成难溶盐类而富集于30~40cm 耕作层中[12].还有研究表明,金属污染物主要累积在土壤耕作层,而且其可给态含量较高,分别占全量的6011%,30%,38%和212%[14].灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态,进入土壤后95%被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附或固定.它一般累积在土壤表层,在剖面上分布自上而下递减[15].113 土壤中重金属污染的危害资料表明,土壤中的重金属只有很少一部分随作物地上部分的收获而被移去,经历20a 的耕种与收获,也只能减少大约015%~2%的蓄积量[16].因此,这些重金属一旦进入土壤,就可能存留几千年.有实验证明,重金属可完全抑制土壤中的共生固氮过程,使三叶草的产量减少40%.这是因为高浓度的金属引起共生质粒的丢失,导致植物丧失根瘤结节的能力[16].重金属的污染还可使土壤中微生物的总量成倍地降低,阻碍植物的生长和固氮作用.另外,砷、镉、铅等重金属对土壤中酶活性产生影响,使一些淀粉酶和β2葡糖苷酶的合成受到抑制[17].重金属在土壤—植物系统中的迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育,从而影响作物的产量和质量.研究表明,当镉超过一定浓度后,对叶绿素有破坏作用,并促进抗坏血酸分解,使游离脯氨酸积累,抑制硝酸还原酶活性[18].另外,镉能减少根系对水分和养分的吸收[19,20],也可抑制根系对氮的固定[21~22].在美国的佛罗里达州,土壤的含铜量超过50mg.kg -1时,柑桔幼苗生长受到影响,土壤含铜量达200mg.kg -1时,小麦枯死[23].若土壤铜含量再高,则出现叶片褪绿呈枯黄色现象,根系短而疏,生长不良[23].土壤中重金属能影响作物的产量,张祖锡等人的试验表明:污灌小麦3次试验的生物量比对照的分别下降2313%,28153%和9178%.同时,作物的品质也下降,成都东邻污灌区内,Cd 在稻米中积累,从播种前为010982mg.kg -1,收获时达11647mg.kg -1,年富积量11549mg.kg -1,有的形成镉米,不能食用[24]. 32河 南 农 业 大 学 学 报第34卷2 作物及蔬菜对土壤中重金属的富集特点211 作物对土壤中重金属的富集特点生长在重金属污染土壤中的植物,其体内必然会发生重金属累集[23].维诺格拉多夫指出,植物累积化学元素的情况至少可以分为两种类型:(1)由于某区环境中元素含量高,该区全部有机体中该化学元素的含量均高;(2)某种有机体(经常是某一个属)能特别聚集某种化学元素.即在同一土壤中有的植物能选择吸收聚集这些元素,有的植物能选择吸收那些元素[25~28].所有生长在含铜土壤中的植物,含铜量都显著增高.广东地区鹧鸪草地上部分干物质铜的含量平均为13210mg ・kg -1,比该地区其它植物种的铜含量高出10~20倍[24].同是生长在酸性土壤条件下的植物,石松科植物和野牡丹科植物都富积大量的铝,有的含量高达1%以上(占干物质),而酸性土壤中的其它植物含量只有0105%左右.植物从土壤中吸收的这些元素,首先在根中积累,然后有一部分被运输到植物体的其它部位,因而植物体的不同部位,对金属元素积累的状况就不一样,通常是植物的地下部分大大地高于地上部分[23].水稻根与地上部茎、叶中的铜,汞,砷等相差约15~20倍,茎叶与糙米比较相差几倍到几十倍,植物茎的灰分中镉含量大约比叶的灰分中的含量高2倍[24].阜康站资料显示,根部污染物占总吸收量比例因作物而异,水稻为55%~61%,小麦为50%~53%,大豆为28%~29%[29].植物对金属元素的吸收积累,除与环境中金属元素的水平有关以外,还和这种元素对植物的有效性,土壤的pH 值及光温等生态因素有关[29].重金属在作物体各器官的分布国内外进行了大量的研究.镉和锌在小麦、玉米、水稻各器官的残留累积量中以根最高,茎叶居中,子粒中的含量远远低于根系中的含量[30~34].根对Cd 和Zn 的吸收量分别占总吸收量的70%~80%,58%~68%,子实分别占1%~10%,9%~25%.水稻和小麦等各器官对铅和砷富集的特点与镉相似:根>茎叶>子粒.资料表明,根对Pb ,As 的吸收量分别占总吸收量的98%和88%~98%,子实占0101%~013%和0102%~013%[35~37].但水田作物比旱地作物(花生)吸收累积的砷高得多.小麦各器官对Hg 吸收也呈现根>茎叶>籽粒的规律,其质量比率为30∶3∶1[38].Cu 元素的富集情况与Zn 相似,它的迁移能力居中[33],作物体内重金属含量的分布规律[31]见表1.在同等浓度下,作物种类不同,其所吸收重金属的量也有差异.小麦,大豆易吸收土壤中的重金属,并向地上部迁移,其子实中重金属含量明显比其它作物体内的含量多.而玉米茎叶吸收重金属的能力较强,玉米是高秆作物,重金属向作物籽实的迁移能力较弱.水稻吸收重金属大部分累积在根部.作物吸收重金属所表现出的差异主要是由于不同作物其生理特性及遗传差异所致[39].212 蔬菜对土壤中重金属的富集特点 重金属在蔬菜各器官中的富集量与蔬菜种类及其各器官的形态有关,镉在西红柿、茄子等的根和茎叶中的累积量与作物不尽相同,不同器官差异较小,但仍表现为果表1 投加1×10-6镉化物后12种作物不同部位平均含镉量的排列次序作 物各部位含镉量的排列次序水稻根>茎叶>稻壳>糙米小麦根>茎叶>颖壳>子粒玉米根>茎叶>苞叶>子粒甘薯根>茎叶>块根马铃薯根>茎叶>块茎花生根>茎叶>果壳>果仁心里美萝卜叶>块根水萝卜叶>块根大红袍萝卜叶>块根大白菜根>绿叶>心叶番茄根>茎叶>果实茄子茎叶>根>果实实部分累积量较低.白菜等叶菜类,叶中的含量低于根中含量.菠菜的茎叶与根中的Cd 含量之比为1∶171[40],萝卜等根菜类,其块根含镉低于叶子,用100mg.kg -1Cd 溶液处理小白菜时,根中含量为58170mg.kg -1,叶中含量为52133mg.kg -1,而用此溶液处理萝卜时,根中含量为24103m g.kg -1,叶中含量为29184mg.kg -1[41~43].还有研究表明,黄瓜中的镉含量污灌区与清洁区基本相同,对镉的蓄积能力较弱,而白菜对镉的蓄积能力较强.总的表现为:黄瓜与西红柿为叶>茎>根>果,白菜为根>地上部,萝卜为地上部>根[44].王丽凤等人的研究表明,污灌区重金属污染物在蔬菜中的含量依次为叶菜类>根茎类>瓜果类[45](表1).213 土壤中重金属复合污染对作物品质的影响土壤污染多是由几种元素共存与作用造成的,元素之间交互作用形成复合污染.20世纪80年代以来,国外一些学者进行了土壤重金属复合污染效应及其指标的研究[46~49].在我国,从20世纪90年代开始,一些研究者就Cd ,Pb ,Cu ,Ni ,Zn ,As 等元素对水稻、大豆、小麦的影响进行了盆栽苗期试验,认为元素间联合作用对作物生长和产量有一定影响[50~54].如果用吸收系数代表子实中某一元素的浓度与土壤中元第1期李海华等:土壤—植物系统中重金属污染及作物富集研究进展33 素浓度之比,则Cd在单元素污染时,吸收系数为01017~01024,复合污染吸收系数为01361~01621,提高了21~25倍,Pb的吸收系数提高了4163~2311倍;As的复合污染在盆栽条件下,吸收系数可比单一元素污染时提高10倍,Zn的吸收系数在复合污染时也有显著增长[55~57].3 问题与建议污染水灌溉所造成的土壤—植物系统的重金属污染,会由于植物富积而造成二次污染,即污染物沿着食物链危害人和生物的生长发育.因此,进行污灌时,要有全局和长远的观点,加强污水灌溉管理,严格依据有关条例,做到环境效果,经济效果,节能效果的统一.由于不同植物对污染物的富积特点不同,可在污染区选择种植食用部分富积污染物量少的作物,减少对人和生物的危害,避免二次污染.同时,可以有选择地食用蔬菜,最大限度地保证人类的健康.另外,根据作物根部对污染物富积能力较强,子实较弱的特点,可以选择那些根部富积最强,而子实富积最弱的作物种植在污染区,在收获作物的同时,从土壤中去除根部,减轻土壤污染.土壤—植物系统的重金属污染和植物富集问题不容忽视,研究并利用不同植物及植物的不同器官对重金属污染的富集特点,有助于指导人们进行无公害作物的栽培和生产,这也是环境科学研究的方向之一.参考文献:[1] 张乃明1土壤—植物系统重金属污染研究现状与展望[J]1环境科学进展,1998,7(4):30-331[2] 区自清1根据我国污灌现状建设污水处理系统[J]1农业环境保护,1989,8(1):42-441[3] 顾方乔,蔡思义1论污水灌溉的发展途径[J]1农业环境保护,1984,1(1):1-31[4] 李森照,罗金发主编1中国污水灌溉与环境质量控制[M]1北京:气象出版社,19951[5] 陈英旭,朱祖祥,何增耀1土壤中铬的有效性与污染生态效应[J]1生态学杂志,1995,15(1):79-841[6] 李宗利,薛澄泽1污灌土壤中Pb,Cd形态的研究[J]1农业环境保护,1994,13(4):152-1571[7] 郑泽群,冯武焕,边淑萍,等1铬在农业生态环境中归宿的研究[J]1环境科学,1987,8(1):14-181[8] H ASS ANI N.P otential Pb,Cd,Zn and B contamination of sandy s oils after different irrigation periods with sewage effluent[J].WaterAir S oil P ollut,1993,66(3-4):239-249.[9] 金维续,王小平,郭勤,等1络元素在土壤—植物—饲料—兔体系统中的循环[J]1农业环境保护,1991,10(6):270-2711[10] 董克虞,陈家梅1北京市污灌土壤作物镉污染调查的评价[J]1环境科学,1983,4(4):15-181[11] 郑泽群,边淑萍,郑建民,等1从西安的硼、铬污染农田论农业环境保护[J]1西北农学院学报,1984,4:82-911[12] 姜永清,郝小品1兴平化肥厂含砷废水对土壤的污染[J].环境科学,1983,4(2):48-511[13] 张学询,吴燕玉,陈涛,等1张士灌区镉,铅等重金属迁移分布规律及其治理途径[J]1环境科学,1982,3(6):7-101[14] 丁中元1重金属在土壤—作物中分布规律研究[J]1环境科学,1989,10(5):78-801[15] 李天杰主编1土壤环境学[M]1北京:高等教育出版社,19951[16] 童健1重金属对土壤的污染不容忽视[J]1环境科学,1989,10(3):37-381[17] 谢思琴,顾宗濂,吴留松1砷、镉、铅对土壤酶活性的影响[J]1环境科学,1987,8(1):19-211[18] 秦天才,吴玉树,王焕校1镉铅及相互作用对小白菜生理生化特性的影响[J]1生态学报11994,14(1):46-491[19] K AH LE H.Response of roots of trees to heavy metals[J].Environ Experi Bot,1993,(33):99-119.[20] BERNA L M P,G RATH S P.E ffects of pH and heavy metals concentrations in s olution culture on the proton release,growth and ele2mental com position of Alyssum murale and Raphanus sativus[J].Plant S oil,1994,166:83-92.[21] WICK LIFF C,E VANS H J,Carter K R,et al.Cadmium effects on the nitrogen fixation system of red alder[J].J Erviron Qual,1980,(9):180-184.[22] 张志杰,吕秋芳,方芳1汞对小麦幼苗生长发育和生理功能的影响[J].环境科学,1989,10(4):10-131[23] 廖自基编著1微量元素的环境化学及生物效应[M]1北京:中国环境科学出版社,19921[24] 张祖锡,白瑛1改良城市污水农灌的作物与土壤效应[J]1农业环境保护,1988,7(2):23-241[25] 孔令超1植物对金属元素的吸收积累及忍耐、变异[J]1环境科学,1983,4(1):65-681[26] 中国地理学会自然地理专业委员会1生物地球化学与植物—土壤元素交换[M]1北京:科学出版社,1965,1-34,73-831[27] 侯学煜1中国150种植物的化学成分及其分析方法[M]1北京:高等教育出版社,19591[28] 芳野充男1植物的金属过剩症1植物生态学译1第二集[M]1北京:科学出版社,19761 34河 南 农 业 大 学 学 报第34卷[29] 吴燕玉,王新,梁仁禄,等1Cd,Pb,Cu,Zn,As复合污染在农田生态系统的迁移动态研究[J]1环境科学学报,1998,18(4):407-4141[30] 段佐亮1我国部分商品粮基地土壤重金属污染的差异分析和综合评价探讨[J].环境科学研究,1993,6(3):1-61[31] 董克虞,陈家梅,邓小莹1农作物对镉的吸收累积规律[J]1环境科学,1981,2(3):6-91[32] 王新,吴燕玉1改性措施对复合污染土壤重金属行为影响的研究[J]1应用生态学报,1995,6(4):440-4441[33] 王新,吴燕玉1重金属在土壤—水稻系统中的行业特性[J]1生态学杂志,1997,16(4):10-141[34] 周启,吴燕玉,熊先哲1重金属Cd—Zn对水稻的复合污染和生态效应[J]1应用生态学报,1994,5(4):438-4411[35] ZROD LOWSKI.In fluence of a Magnesite Plant-in R opczyce on magnesium and chromium content-in agricultural products[J]Wydawnictw o Akademii R olniczef.JW K raw owie,1994,(4):111-1141[36] S A LI M.E ffects of root and foliar treatments with lead,cadmium,and copper on the uptake distribution and growth of radish plants[J].Environ Intern,1993,19(4):440-445.[37] NANDA K UM AR.Phytoextraction:the use of plants to rem ove heavy metals from s oils[J].Environ Sci&T echnol,1995,29:5-10.[38] 白瑛1汞在土壤—作物系统中的残留与吸收[J]1中国环境科学,1988,6:18-241[39] 王新,吴燕玉1不同作物对重金属复合污染物吸收特性的研究[J]1农业环境保护,1998,17(5):193-1961[40] 夏汉平1土壤植物系统中的镉研究进展[J]1应用与环境生物学报,1997,3(3):289-2981[41] 王贵琛,赵连娣,牛文泉1灌溉水中六价铬对蔬菜生物效应的初步观察[J]1农业环境保护11985,4(1):15-181[42] 高拯民主编1土壤植物系统污染生态研究[M]1北京:中国科学出版社,19861[43] 楼银林,张中俊,伍钢,等1镉在不同土壤和蔬菜中残留规律研究[J]1环境科学学报,1990,10(2):153-1591[44] 李国倜,崔慧纯,郭继孝,等1武汉市易家墩蔬菜镉污染初步研究[J]1环境科学,1986,7(3):21-241[45] 王丽凤,白俊贵1沈阳市蔬菜污染调查及防治途径研究[J]1农业环境保护,1994,13(2):84-881[46] AZP LAZ U M N,ROMERO F.Metal distribution and interaction in plant cultures on artificial s oil[J].Water,Air and S oil P ollution,1986,28(1-2):1-26.[47] BI NG H AM F T,PAGE A L,ST ORONGJ E.Y ield and cadmium content of rice grain in relation to addition rates of cadmium,coppernickel and zine with sewage sludge and liming[J].S oil Science,1980,130(6):32-38.[48] W A LLACE A.Additive,protective and synergistic effects on plants with excess trace elements[J].S oil Science,1982,133(5):319-323.[49] W A LLACE A,ABOUNDZ AMZ AM A M.Low levels,but excesses,of five different trace elements,singly and in combination,on inter2actions in bush beans grown in s olution culture[J].S oil Science,1989,147(5):439-441.[50] 吴燕玉1制定我国土壤环境标准(汞、镉、铅、砷)的探讨[J]1应用生态学报,1991,2(4):344-3491[51] 陈怀满1关于土壤环境容量研究的商榷[J]1土壤学报,1992,29(2):219-2241[52] 郑春荣1土壤—水稻体系中污染重金属的迁移及其对水稻的影响[J]1环境科学学报,1990,10(2):145-1511[53] 罗厚枚,王宏康1土壤重金属复合污染对作物的影响[J]1环境化学,1994,13(5):427-4321[54] 徐红宁,许嘉琳1土壤环境中重金属污染对小麦的影响[J]1中国环境科学,1993,13(5):367-4321[55] 郑春荣,陈怀满1土壤水份体系中污染重金属的迁移及其对水稻的影响[J]1环境科学学报,1990,10(2):145-1511[56] 徐红宁,许嘉琳1土壤环境中重金属污染对小麦的影响[J]1中国环境环境,1993,13(5):367-3711[57] 吴燕玉,余国营,王新,等1Cd,Pb,Cu,Zn,As复合污染对水稻的影响[J]1农业环境保护,1998,17(2):49-541。
土壤重金属分布特征及生态风险评价1. 引言1.1 背景介绍土壤重金属是指在自然界中由于人类活动而导致土壤中富集的一类金属元素,包括镉、铬、铅、汞等。
这些重金属在土壤中的积累不仅对农作物生长和土壤生态系统造成威胁,还会通过食物链传递给人类,对人体健康产生危害。
随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染已成为当前环境科学领域一个备受关注的问题。
近年来,随着人们对土壤生态环境的重视,对土壤重金属分布特征及生态风险评价的研究也日益增多。
通过深入研究土壤重金属的来源、分布特征、对生态环境的影响以及生态风险评价方法,可以更好地评估土壤重金属污染的程度和影响范围,为环境保护和土壤修复提供科学依据。
本文旨在探讨土壤重金属的分布特征及生态风险评价,为加强土壤环境保护和修复工作提供参考和借鉴,促进可持续发展和生态文明建设。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解土壤中重金属元素的分布情况,评估其对生态系统的影响和风险程度。
具体来说,通过对土壤重金属的来源、分布特征和生态影响进行系统研究,可以为制定相关政策和措施提供科学依据,保护生态环境和人类健康。
通过生态风险评价方法和案例分析,可以深入分析不同地区土壤中重金属污染的状况,预测可能造成的生态灾害,为应对和防范重金属污染提供科学支持。
总体上,研究目的旨在全面了解土壤中重金属元素的分布特征,评估其对生态环境和人类健康的风险,为土壤环境保护和可持续发展提供科学依据和决策支持。
1.3 研究意义土壤重金属是目前环境领域的研究热点之一,其广泛存在于土壤中,并对生态环境和人类健康造成潜在风险。
对土壤重金属分布特征及生态风险进行评价具有重要意义。
本研究旨在探究土壤重金属的来源、分布特征以及对生态环境的影响,结合生态风险评价方法对其进行科学评估。
通过深入研究土壤重金属的生态风险,可以为有效保护生态环境、维护人类健康提供重要依据。
本研究将重点关注土壤重金属的生态风险评价案例分析,为相关领域的研究提供实证支持和参考。