沈阳市新民设施菜地土壤重金属污染特征分析

为调查沈阳新民蔬菜基地土壤重金属污染状况,探讨蔬菜基地种植方式、种植年限等因素对设施菜地土壤重金属含量的影响,以沈阳市新民蔬菜基地不同种植年限的设施菜地土壤为研究对象,以露天菜地和玉米大田土壤为对照,采用原子吸收分光光度法和原子荧光法测定菜地土壤中镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)和汞(Hg)8种《温室蔬菜产地环境质量评价标准》(HJ/T 333—2006)中控制的重金属含量并分析污染特征,同时,测定土壤pH值、有机质、总氮和总磷含量等土壤基本理化指标。对不同种植年限的设施菜地土壤重金属的污染状况进行评价,对土壤重金属含量与土壤理化性质进行相关性分析。结果表明,新民地区设施菜地的重金属平均含量从大到小顺序为ZnCrCuNiPbAsHgCd,其中Cu、Cd和Hg含量存在超标现象,超标率分别为2.4%、26.8%和22.0%。与露天菜地和大田相比较,设施菜地土壤中Cd、Cu、Zn、As和Hg的平均含量高于露天菜地和大田对照,而Pb、Ni、Cr的平均含量低于露天菜地土壤。设施菜地土壤重金属污染的内梅罗综合污染指数约为0.87,评价等级为警戒限,重金属Cr、Cd含量与种植年限具有极显著正相关关系(P0.01);相关分析表明,土壤中Cu、Zn、Cd、Cr的含量与土壤有机质含量显著正相关(P0.05),Cu、Zn、Cr的含量同时又与总氮含量显著正相关(P0.05);土壤中重金属Cu与Zn,Cr与Zn,Cd与Zn,Pb与Ni,Cr与Ni,Cd与Cr具有极显著的正相关关系(P0.01)。研究表明,新民设施菜地土壤呈微酸性至酸性,Hg含量达到污染水平,其他重金属处于尚清洁状态,重金属含量处于警戒和污染等级的点位占53.7%,重金属污染问题应引起重视。     

通州区设施菜地土壤重金属积累特征研究

通过对通州区6个乡镇的设施蔬菜地土壤采样调研,分析设施菜地土壤重金属的累积特征及其影响因素。结果表明,设施蔬菜土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Hg积累明显,大多土样中重金属含量均达到或超过土壤背景值的2倍;部分土样中Cr、Cu、Zn、Hg甚至超过了土壤环境质量二级标准的限定值,土壤已经受到了污染。设施菜地土壤重金属含量稍低于露地菜田,但设施菜地和露地菜田土壤中重金属含量普遍高于大田土壤,畜禽粪便作为底肥大量施用是重金属进入土壤环境的主要途径。以Cu、Cd为例分析设施菜地重金属积累与种植年限间的相关性表明,设施蔬菜地土壤中Cu、Cd浓度随种植年限增加而显著增加,且大棚中积累速度快于日光温室;小于10 a棚龄的设施蔬菜地土壤Cu、Cd含量普遍低于露地菜田。设施蔬菜地土壤中的重金属Cd、Cr、Cu、Zn与土壤阳离子交换容量(CEC)和有机质含量呈显著正相关关系,与p H值呈显著负相关关系,增加土壤有机质、提高土壤p H值,均有利于土壤中重金属的固定。     

辽宁省设施土壤重金属Cd、Ni、As有效态含量及其影响因素的研究

为探讨不同种植年限、不同土层土壤中重金属有效态含量,采集136个辽宁省设施土壤及其相邻露地样品,分层测定了0～20cm和20～40cm土壤中有效态As、Cd和Ni的含量,并分析了影响其含量的因素。结果表明,设施土壤重金属有效态含量与其相邻露地土壤相比,各土层重金属有效态的含量均有所增加,且种植年限与3种重金属有效态的平均增量呈正相关。设施土壤pH值与有效态As呈正相关,与有效态Cd和Ni呈极显著负相关;有机质与有效态As和Cd均呈极显著的正相关,而与有效态Ni仅在20～40cm土层呈显著正相关。     

上海松江“浦南”地区设施菜地土壤重金属含量及其风险评价

选取上海市松江区“浦南”典型设施菜地为研究对象,研究土壤重金属含量,并采用单项污染指数及尼梅罗综合污染指数法来评价该地区设施菜地的土壤重金属污染风险。结果表明,研究区设施菜地耕层土壤中Cu,Pb,Cd,Cr,As五种重金属含量均出现不同程度的累积,除Cd含量超标外,其余4种重金属含量未超标;各重金属含量因种植年限不同而存在差异,在种植第3年出现峰值。较之露地种植,研究区设施菜地各剖面中Cu,Pb,Cd,Cr,As含量均较高,5种重金属中,除Cd外,其余4种重金属含量均随着剖面深度增加呈现下降趋势,主要富集在0～20 cm土层中,而Cd主要富集在40～60 cm土层中,因此应重视Cd在土壤剖面的富集及迁移。研究区设施菜地耕层土壤中Cu,Pb,Cd,Cr,As五种重金属含量单项指数Pi为Cd＞Cu＞Pb＞Cr＞As,Pb、Cr、As仍处于清洁水平,随着种植年限增加,Cu含量处于尚清洁水平,而研究区土壤已经受到Cd污染,并且随着种植年限增加,污染风险不断加大。     

我国设施菜田土壤重金属含量特征与影响因素

为调查我国设施菜田土壤重金属污染状况,探讨种植年限、土壤有机碳及全氮等因素对设施菜田土壤重金属含量的影响,以我国设施菜田土壤为研究对象,通过文献查阅和土壤样品采集两种方式,在全国和黄淮海与环渤海设施蔬菜主产区,分别获取土壤401组/233组和548个/310个样本点数据,利用数理统计、相关性及多元统计分析等方法定量描述了我国设施菜田土壤重金属积累及污染特征,并进行了土壤重金属污染影响因素分析。结果分析表明:在全国范围内,文献资料中的设施菜田土壤Cd、Pb、As、Cr、Hg、Cu、Zn、Ni平均含量分别为0.32、24.9、8.45、83.6、0.05、29.9、70.7、27.4mg kg-1,超标率排序为Cd(30.5%)>Cu(9.8%)>C(r7.2%)>Zn(4.8%)>Pb(4.7%)>As(3.7%),在采集的设施菜田土壤样品中,八种重金属平均含量分别为0.13、21.9、6.48、41.9、0.09、23.6、72.1、21.4 mg kg-1,超标率排序为Cd(5.3%)>Cu(1.8%)>As(1.6%)>Zn(0.9%)>Pb(0.6%)>Cr(0.6%)。在黄淮海与环渤海设施蔬菜主产区,文献资料中的设施菜田土壤Cd、Pb、As、Cr、Hg、Cu、Zn、Ni平均含量分别为0.30、25.9、8.56、67.1、0.08、33.3、79.1、32.5 mg kg-1,超标率排序为Cd(25%)>Cu(10.4%)>C(r9.9%)>Pb(6.3%)>Zn(2.2%)>As(2.1%),在采集的设施菜田土壤样品中,八种重金属平均含量分别为0.13、22.8、5.93、43.5、0.08、23.1、69.3、19.4mg kg-1,超标率排序为Cd(3.1%)>Cu(2.1%)>Cr(2.0%)>As(1.2%)>Pb(0.6%)>Zn(0.5%)。而Hg、Ni基本都不超标。随种植时间的延长,设施菜田土壤中Cd、As、Cu、Zn含量呈逐步累积状态,文献来源的土壤Cd在种植21~25年(3.60mg kg-1),土壤Cu、Zn含量在26~30年(80.3mg kg-1和180mg kg-1)达到最高值;在采集的土壤样品中,Cd含量分别在种植16~20年(0.19mg kg-1)、As、Cu、Zn在21~25年(16.0、53.6mg kg-1和131mg kg-1)达到最高值。相关性分析表明,设施菜田土壤Cd含量与有机碳呈显著正相关,Cu、Zn含量与有机碳、全氮、速效磷、速效钾呈显著正相关,结合肥料中重金属含量进一步验证了磷肥和粪肥投入是设施菜田土壤重金属的重要来源。因此,为保证土壤环境及蔬菜质量安全,应注重肥料等污染源的控制。     

三峡库区消落带土壤重金属含量特征及污染评价

以三峡库区蓄水位从175m回落至163m后的云阳段消落带土壤为研究对象,进行重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量与剖面分布特征及评价研究。结果表明:消落带土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量分别为58.09mg/kg、108.93mg/kg、15.18mg/kg、0.46mg/kg和71.81mg/kg。重金属剖面分布特征呈规律性变化:0～10cm土层Cu、Cr和Zn含量高于10～20cm土层,而在干湿交替处Zn、Cr含量却表现为0～10cm土层低于10～20cm土层;Pb和Cd剖面分布特征均呈现出0～10cm土层含量低于10～20cm土层,而在干湿交替处呈相反趋势。研究区不受Pb污染,而受Cd、Cu、Zn和Cr不同程度污染,尤以Cd污染最严重,甚至超出三峡库区土壤背景值3倍以上。     

不同种植方式太子参土壤中重金属的分布

对施秉县太子参不同种植方式下不同土层的土壤进行分析,发现0～20与20～40cm土层重金属元素含量不同,Cr、Cd和Pb元素在太子参连作10a的土壤中含量最高,并且随连作年限的增加不断增加,但在各种植方式下,上下2层土壤Cr、Cd和Pb含量变化不大;在轮作方式下,土壤中Cu、As、Hg、Mo和Mn等含量均高于同一土层在其他种植方式下的土壤,不同种植方式下,0～20cm土层,太子参在轮作、间作、套作等种植方式下,除Zn、Mo和Mn 3种元素外,其他各元素的平均值均低于连作3、6和10a的土壤。连作6a和连作10a土壤中的Cd、Cu和Zn含量远高于连作1a土壤;不同种植方式下的土壤单因素污染指数和综合污染指数均小于0.7,但连作6和10a种植区的综合污染指数明显高于其他几种种植方式。不同种植方式下,太子参土壤综合污染指数远小于0.7,属于安全、清洁水平,土壤环境质量为1级,符合太子参等中药材种植的土壤要求。     

煤矸山复垦土壤重金属污染的生态风险评价

【目的】土壤重金属污染是煤矸山复垦地植被恢复的重要障碍因素。因此,查明煤矸山复垦土壤重金属污染程度对指导煤矸山植被复垦具有重要作用。【方法】以山西省长治王庄煤矸山复垦6年的林地(SL)和草地(GL)为研究对象,分析了2种植被类型煤矸山土壤重金属Hg、As、Pb、Cd和Ni污染的生态风险。【结果】(1)从2种复垦地重金属含量的差异来看,在20~40 cm土层,复垦林地(SL)和复垦草地(GL)Pb、Hg、As和Ni不同程度偏高,其中Pb最明显,但在0~20 cm土层,2种复垦地土壤重金属含量低于CK样地。(2)从土壤重金属潜在生态风险单个污染要素看,复垦煤矸山土壤中Hg和Cd是主要的污染元素,其中Hg属于极强的生态危害,Cd属于中等生态危害;在0~20 cm土层,GL样地和SL样地污染状况差异较小,但在20~40 cm土层污染程度差异较大;从土壤重金属潜在生态风险综合指数来看,0~20 cm土层危害程度表现为GLSL;20~40 cm土层为SLGL。【结论】可见,2种复垦样地20~40 cm土层重金属含量高于普通灌草林地,并且Hg和Cd是复垦样地中主要的污染元素;2种复垦样地重金属综合污染程度在0~20 cm土层表现为复垦草地高于复垦林地,但在20~40 cm土层正好相反。     

轮作模式下设施菜地主要重金属元素空间分布特征

选取代表性日光温室,以设施菜地中主要重金属元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni)为研究对象,对两种种植模式(连作、轮作)条件下6种重金属元素在土体中的空间分布特征进行调查研究。结果表明:连作模式条件下,土壤中Cd、Pb、Cr、Cu含量具有表聚的趋势,0~20 cm耕作层为主要分布区,且土层越深含量越低,As、Ni含量在0~60 cm土层范围内则呈现先降后升的趋势。参照HJ 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》发现,连作模式0~20 cm土层中Cd、As分别超出限量值220%、15.6%;而轮作模式可显著降低0~20 cm耕作层Cd、As含量降幅分别达37.5%、6.2%;与连作相比,轮作增加了6种重金属元素在20~40 cm土层中的含量。综上所述,在设施菜地遭受重金属污染后,采用轮作模式可以减少主要重金属元素在土壤耕作层的积聚,使其往下层土壤迁移,从而减轻了设施农产品对耕作层中重金属污染物的吸收。     

北京郊区设施菜地剖面中重金属的分布特征

以北京郊区典型的设施菜地为研究对象, 研究了土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb和 As 6种重金属的含量和剖面分布特征。结果表明:除As外, Cd、Cr、Cu、Zn和Pb含量随着土壤垂直剖面(0~100 cm)的加深而明显下降, 表层土壤中(0~20 cm)Cd、Cr、Zn、Cu和Pb的含量, 设施菜地比对照(露天菜地)分别提高了21.8%、11.3%、29.4%、27.6%和5.8%, 而As的含量变化不大;在土壤80~100 cm的剖面中, Cd、Cr、Cu、Zn、Pb和As 6种重金属的含量比对照分别增加了12.5%、6.7%、1.4%、1.5%、17.3%和1.3%。此外, 随着种植年限的增加, 表层土壤中的Zn、Cr、Cd、Cu和Pb的含量也显著增加, 其积累速率分别为4.584、0.933 8、0.013 3、1.243 mg·kg^-1·a^-1和0.641 7 mg·kg^-1·a^-1。6种重金属含量与土壤中的有机质、全氮含量都呈显著的正相关关系, Zn、Cr、Cd、Cu和Pb含量与全磷含量也表现出显著的正相关关系;因此有机肥、化肥的施用可能是设施菜地土壤中重金属含量升高的重要原因。