土壤有效态镉与稻米镉污染风险广东案例研究

为了科学评估土壤镉(Cd)污染造成的稻米Cd超标风险,以广东省韶关市(酸性土壤)和汕头市(中性土壤)Cd污染稻田为研究对象,对土壤与稻米配对样品进行回归分析,比较了两种提取剂(CaCl₂和DTPA)对土壤Cd的提取能力以及对稻米Cd含量的反映能力,以探讨适用于不同pH土壤的有效态Cd提取方法,建立最佳稻米Cd累积预测模型,并推导出土壤有效态Cd的风险阈值。结果表明:CaCl₂提取剂对Cd的提取能力小于DTPA;两种提取剂对酸性土壤Cd的提取能力显著高于近中性土壤。与土壤全Cd相比,有效态Cd含量可更好地预测稻米Cd含量。CaCl₂提取剂适用于全部试验区的酸性、中性土壤;DTPA适用于汕头市中性土壤,但不适用于韶关市酸性土壤。利用CaCl₂-Cd进行线性方程拟合,得到了最佳的稻米Cd预测模型。韶关市的早稻、晚稻预测模型各包含20个水稻品种,其土壤CaCl₂-Cd阈值分别约为0.10 mg·kg^-1和0.05 mg·kg^-1。研究表明,基于CaCl₂-Cd的稻米Cd预测方法和阈值可指导广东省Cd污染稻田安全利用,并对其他酸性土Cd污染区具有参考意义。     

基于土壤-稻米镉传输模型的太湖流域水稻禁产区筛选研究

为了保障太湖流域稻米安全,采用建立土壤-稻米镉传输模型及基于模型输出结果的地质统计学方法筛选稻米禁产区.监测数据的统计结果表明,本区域稻田土壤Cd超过土壤环境质量标准(0.3 mg·kg-1)的比率为4.85％,2005年的监测结果与60年代背景值相比土壤Cd平均含量增加了50％.采用逐步回归分析分别建立了晚稻及高、低吸收型早稻土壤-稻米Cd传输模型.结果表明,除水稻自身内因影响其对土壤Cd的吸收外,在大田条件下土壤Cd含量、Zn含量、土壤pH值、土壤质地(土壤粘粒含量、土壤砂粒含量)等是影响水稻吸收Cd的主要环境因子.以土壤-稻米Cd传输模型输出结果为数据源,采用地质统计学中的序贯高斯条件模拟值法计算研究区不同类型稻米禁产区,结果表明研究区有0.05％的区域种植晚稻存在超标情况,1.47％的区域种植高吸收型早稻存在超标情况,所有的稻田如种植低吸收型早稻都不会导致稻米Cd超标,这一结果与采用《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)二级值筛选的3.3％的超标区有较大的差别性,说明仅以《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)为依据筛选稻米禁产区有其应用限制性.     

安全利用区和严格管控区稻米重金属健康风险评价

为了解广西某重要粮食产区重金属污染情况及其稻米的健康风险,协同采集该区域33对土壤表层样品和稻米样品,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量并协同划分土壤环境质量类别,采用健康风险模型评价安全利用区和严格管控区稻米对儿童和成人的健康风险。结果表明：该区域农田土壤超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）筛选值的重金属元素为Cd和As,Cd和As超过筛选值的点位占比分别为60.61%和12.12%,Cd超过管制值的点位占比为36.36%,其他元素均未超过筛选值;稻米中仅元素Cd超过标准限值（0.2 mg·kg^-1）,超标率为39.39%。调查区域优先保护类、安全利用类和严格管控类农田土壤面积占比分别为22.51%、40.69%和36.80%。安全利用区和严格管控区的稻米对儿童和成人均存在非致癌和致癌健康风险,且严格管控区稻米的非致癌和致癌健康风险均高于安全利用区稻米,严格管控区稻米的平均非致癌风险指数和致癌风险指数分别是安全利用区稻米的4.44倍和3.74倍,其中安全利用区稻米的健康风险主要来源于Cd,严格管控区稻米的健康风险则来源于Cd和As。针对安全利用区农田需要采取如水分管理、种植低累积品种和施用钝化剂等措施降低稻米Cd的健康风险,而严格管控区农田则需进行种植结构调整,从而保障当地居民身体健康。     

农产品产地土壤镉污染安全利用与修复试验示范

为探索减少农田土壤重金属镉污染源修复模式,于2018年6～10月采用水稻低累积品种筛选、农艺措施、钝化剂处理土壤和无措施(CK)样地土壤进行对比试验,对土壤中镉、有效态镉含量及水稻产品中镉含量进行研究。结果表明,低累积品种筛选、农艺措施对农产品水稻中镉含量有影响,而对农产品产地土壤中镉及有效态镉的含量无影响;钝化剂处理土壤与传统耕作(CK)显著不同,能够减少土壤中镉的有效态含量。因此,低累积品种有利于减少植物体内污染值,钝化剂处理有利于降低土壤中的有效态镉,减少对农产品的污染,有利于农田土壤生态环境的保护和土壤肥力提升。     

西安市农业产地环境土壤重金属污染评价

[目的]掌握和了解西安市农业产地环境土壤重金属污染状况。[方法]对西安市9个涉农区县无公害农产品产地土壤重金属安全现状进行摸底调查,共对609个土壤样品的主要重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr进行测定及内梅罗综合指数法评价。[结果]灞桥、长安、高陵、蓝田、临潼、阎良污染等级为1级,属于清洁水平;户县、未央和周至污染等级为2级,污染程度为警戒限,污染水平为尚清洁,整体未受到大面积污染,可以作为无公害农产品生产基地甚至可以作为更优质农产品生产基地。但是有极少部分地区重金属含量超过了土壤环境质量标准,在生产区域规划和产地选择时应予以回避或禁止。[结论]西安市农业产地环境土壤重金属污染状况整体良好。针对西安市未来的发展规划,提出了可行、科学的建议。     

西安市农业产地环境土壤重金属污染评价

[目的]掌握和了解西安市农业产地环境土壤重金属污染状况.[方法]对西安市9个涉农区县无公害农产品产地土壤重金属安全现状进行摸底调查,共对609个土壤样品的主要重金属Cd,Hg,As,Pb,Cr进行测定及内梅罗综合指数法评价.[结果]灞桥、长安、高陵、蓝田、临潼、阎良污染等级为1级,属于清洁水平;户县、未央和周至污染等级为2级,污染程度为警戒限,污染水平尚清洁,整体未受到大面积污染,可以作为无公害农产品生产基地甚至可以作为更优质农产品生产基地.但是有极少部分地区重金属含量超过了土壤环境质量标准,在生产区域规划和产地选择时赢予以回避或禁止.[结论]西安市农业产地环境土壤重金属污染状况整体良好.针对西安市未来的发展规划,提出了可行、科学的建议.     

绿色食品产地环境条件与评价

介绍发展绿色食品的发展背景,产地环境调查要求和标准,以及产地质量评价方法和公式.     

湘潭某工业园周边稻田土壤及稻米镉污染的风险评价

采用单因子指数法和潜在生态危害指数法评价了湖南湘潭市某工业园区周边稻田土壤的污染现状及其潜在风险,并对成年人食用当地稻米的健康风险进行了评价.结果表明,该工业园区周边稻田土壤镉(Cd)含量的变幅为1.27～4.22 mg/kg,属重度镉污染;土壤潜在生态危害系数(Ei)均大于320,受到极强生态危害;园区边生产的稻米Cd污染风险商值(HQ)为1.61～7.44,对人体健康产生影响的可能性很大,明显存在Cd的潜在健康危害.     

浙江省庆元县蜜桔产地环境质量分析与评价

环境质量是影响绿色食品产品质量最基本的因素之一。通过对浙江省庆元县蜜桔产地的调查监测,采用指数评价法,分析该基地的环境质量,结果表明:其生态环境质量符合NY/T391-2000《绿色食品产地环境技术条件》的要求,适宜开发A级绿色食品。     

浙南有机茶产地环境质量监测与评价

通过对浙南各有机茶产地的调查监测,依据有机食品生产规范对主产区的水质和土质进行测试与评价,结果显示各采样点水中亨拿璺及母他哥保指标均符合有机茶的生产要求,土壤中重金属、农药残留也低于环境质量要求,符合有机食品生产标准。     

贵州省白菜种植土壤镉风险管控标准研究

为制定针对具体作物的土壤Cd地方标准,以贵州省为典型区域,采集6种典型土壤开展人工Cd污染土壤盆栽试验,建立白菜可食部分Cd与土壤总Cd、HNO_3-Cd及CaCl_2-Cd之间的关系,以食品中污染物限量反推安全种植白菜的土壤Cd筛选值(RSVs50或RSVs95)和管制值(RIVs95),并进行适宜性验证。结果表明:土壤总Cd和两种有效态Cd均能与白菜可食部分Cd含量建立极显著的一元回归模型,考虑pH的多元回归模型R~2值显著提高;5.5≤pH≤8.0时,土壤总Cd的筛选值RSVs50(0.8～1.7 mg·kg~(-1))和管制值RIVs95(2.8～8.4 mg·kg~(-1))均高于现行国家标准;5.5≤pH≤8.0时,基于0.43 mol·L~(-1)HNO_3提取态Cd的土壤筛选值和管制值随pH升高而增大;基于0.01 mol·L~(-1)CaCl_2提取态的土壤Cd管控标准与土壤pH无关,筛选值RSVs95、RSVs50和管制值RIVs95分别为0.02、0.078、0.09 mg·kg~(-1);标准适宜性验证结果表明,现行土壤Cd筛选值和管制值均偏保守(保守率68%),本研究推导的土壤总量和两种有效态Cd的筛选值RSVs50合适率均较高(80%)。因此,为更好地指导农用地分类管理,有必要制定基于有效态和特定作物的地方土壤环境标准。     

杭嘉湖平原水稻主产区土壤重金属状况调查及风险评价

  目的  进一步了解杭嘉湖平原水稻Oryza sativa主产区嘉兴市稻田土壤重金属污染及水稻生产安全现状。  方法  于2018年选择嘉兴市典型水稻主产区域开展调查分析。在水稻收获期进行土壤和水稻协同采样,测定土壤和大米样品中镉、铅、铬和砷等4种重金属元素质量分数,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法及生态风险预警指数法等对水稻土重金属污染水平及污染风险进行评价。  结果  研究区域土壤镉、铅、铬和砷质量分数变幅分别为0.01~1.92、17.60~34.80、47.00~123.00、3.97~9.89 mg·kg?1,平均质量分数分别为0.36、25.78、72.73和7.55 mg·kg?1;土壤重金属镉质量分数超过水稻生产的土壤安全阈值(GB/T 36869?2018《水稻生产的土壤镉、铅、铬、汞、砷安全阈值》)的样本比例占31.82%;4种重金属的潜在生态风险由强至弱依次为镉、砷、铅、铬,区域整体上表现为轻微潜在生态风险;部分土壤镉质量分数超标,但水稻籽粒镉质量分数均没有超标。  结论  研究区稻米各项指标均符合GB 2762?2017《食品中污染物限量》,土壤总体上处于安全水平。在今后的水稻生产管理中仍需加强动态监测,关注土壤镉形态转化和有效性的变化,充分保障水稻粮食生产安全。图1表8参29     

土壤和茎基部镉含量对稻米镉污染风险的影响

为了探讨影响稻米镉(Cd)污染风险的关键因素,通过分析土壤总Cd和有效态Cd含量在不同海拔高度和季节间的变化,对降低稻米Cd超标风险的科学分类方法进行了比较研究。结果表明,海拔高度、水稻生长季节和深层土壤Cd含量等因素对耕层土壤Cd污染程度均有显著影响,低海拔地区的土壤Cd含量显著高于高海拔地区。深层土壤(40~60 cm)的Cd含量比较稳定(0.11~0.60 mg·kg^-1),耕层土壤(0~20 cm)Cd含量波动很大(0.22~1.78 mg·kg^-1)。耕层土壤Cd总量和有效态Cd含量高度线性相关,但对低Cd稻米(Cd≤0.2 mg·kg^-1)的分布频率没有显著影响。随着土壤Cd含量的增加,中Cd稻米(0.2 mg·kg^-10.8 mg·kg^-1)的发生率显著增加,导致稻米的超标风险急剧增加。在海拔高度为26~90m的平原和岗地,稻米Cd含量和产地的海拔高度显著负相关,低海拔地区有效态Cd含量明显高于相邻的高海拔地区。根系和茎基部的Cd含量与稻米的Cd含量显著正相关,当茎基部Cd含量<4.0 mg·kg^-1时,稻米Cd超过0.4 mg·kg^-1的样点数为8.8%,全部样点的稻米Cd平均值为0.20 mg·kg^-1。当茎基Cd含量>9.0 mg·kg^-1时,稻米Cd含量几乎都在0.8 mg·kg^-1以上。由此可见,以容易受农事活动和生态因素影响的耕层土壤Cd含量为依据对水稻产区进行分类,不能有效控制稻米Cd含量超过0.2 mg·kg^-1的风险;以茎基Cd含量为依据进行稻田分类,可以有效降低稻米Cd超标的风险。     

不同土壤调理剂对镉污染水稻田控镉效应研究

选用森美思纳米陶瓷材料、楚戈、袁梦牌土壤调理剂、土调1号、改性海泡石五种土壤重金属调理剂,分别在湖南湘潭、湖北大冶、广东韶关、广西河池受重金属镉(Cd)污染水稻田开展大田控镉试验,探讨五种调理剂对不同类型土壤中Cd有效态含量、土壤p H值及稻米Cd含量的影响,结果表明:Cd污染稻田土加入不同土壤调理剂后,土壤p H值提高了0.54~2.06个单位,土壤有效态Cd含量显著降低(P0.05),与对照处理相比,有效态Cd含量下降11.4%~31.8%;施用土壤调理剂,可有效降低稻米Cd含量,与对照相比,森美思纳米陶瓷材料处理中稻米Cd降低了17.1%~44.2%,楚戈处理中降低了14.3%~66.1%,袁梦牌土壤调理剂处理中降低了43.6%~76.8%,土调1号处理中降低了18.2%~80.8%,改性海泡石处理中降低了72.2%~82.7%;施用五种土壤调理剂后水稻产量均未显著减少。     

海泡石对镉污染稻田钝化修复效果的稳定性

为探究海泡石对镉污染稻田土壤的钝化修复效果及其稳定性影响,通过开展连续两年4季的大田试验,分析成熟期稻米镉含量和土壤有效态镉含量,研究海泡石在异地对镉污染水稻土壤修复的适应性以及其修复效果的持久性效应,并通过分析稻米品质以及土壤酶活性,考察海泡石钝化修复对稻米品质和土壤环境的影响。结果表明:一次性施用不同剂量海泡石后,海泡石对镉污染稻田具有持续的钝化效果,能够显著降低糙米镉含量,但是其钝化作用随着时间延长有减弱趋势。海泡石钝化处理使第一年早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了21.0%~79.0%和63.8%~88.0%,其中当海泡石的添加量达到1.00 kg·m^-2时,可以使第一年早稻糙米镉含量降到我国食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)中规定的限值(0.20 mg·kg^-1)以下,但只有海泡石的添加量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第一年晚稻糙米镉含量降到该标准限值以下;第二年,海泡石钝化处理使早稻和晚稻糙米镉含量分别比对照降低了4.0%~73.5%和21.4%~81.0%,但是只有海泡石施用剂量达到最大2.00 kg·m^-2时,才能使第二年早稻糙米镉含量降到标准限值0.20 mg·kg^-1以下,达到安全生产的目的,而其余处理的早稻和晚稻糙米镉含量均高于限量标准。研究表明,海泡石对镉污染稻田土壤镉具有较好的钝化修复效果,可以保障水稻的安全生产,但是在田间修复过程中,需要跟踪监测海泡石的钝化效果,必要情况下需要复施以确保其修复效果的持久稳定性。     

不同土壤镉提取方法预测稻米富集镉性能评估

为筛选土壤镉(Cd)有效态提取方法并建立其与稻米Cd污染之间的累积模型,采用大田协同采样方式收集了土壤-水稻140对样品,分别研究了土壤Cd总量及土壤溶液Cd含量和化学浸提(醋酸HAc、复合有机酸、乙二胺四乙酸EDTA、CaCl2)、梯度扩散薄膜(DGT)技术提取的Cd含量与水稻糙米Cd含量的相关性,以评估不同提取方法预测稻米Cd累积模型的可行性。结果表明,研究区所在的长株潭地区存在较为明显的土壤及稻米Cd污染风险,EDTA提取Cd含量与土壤Cd总量显著正相关,模型拟合决定系数R2达到0.908 4,以总量预测稻米Cd污染存在37.2%~39.8%的误判率,0.01 mol·L^-1CaCl2提取的土壤Cd有效态含量存在明显的适用范围限制,在0.04~0.13 mg·kg^-1范围内,效果明显差于其他数据区域,模型决定系数R2仅为0.006。DGT技术能较好地预测稻米对Cd的吸收富集性能,且能区分土壤库供给能力差异对稻米富集Cd的影响,与传统化学浸提方法比较,DGT技术提取的土壤Cd有效态含量与稻米Cd含量具有更好的相关性(R^2=0.585 4,0.900 9),是预测稻米富集Cd较为理想的土壤有效态提取方法。     

不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素

以重庆中梁山为例,通过野外埋放标准溶蚀试片、土壤CO2收集装置和进行亮蓝染色示踪试验,测试不同土地利用方式下不同土层碳酸盐岩溶蚀速率、土壤CO2浓度、土壤溶解性有机碳(DOC)含量及土壤含水量、土壤pH值和孔L隙度等性质,探讨不同土地利用方式土下溶蚀速率差异及其影响因素.结果表明不同土地利用方式对土壤理化性质产生影响,形成特定的岩溶微环境,进而影响土下不同层次的岩溶作用:土壤CO2浓度是影响林地和草地旱季土下溶蚀速率的重要驱动力;土壤含水量和供水能力是影响旱季不同土地利用方式溶蚀速率的关键因素;菜地产生的酸性物质较多,土壤pH值最低,其平均溶蚀速率高于林地;土壤DOC随水下渗迁移性强,是林地土下50 cm处溶蚀速率高于土下20 cm处的原因之一.该文为西南岩溶区土下岩溶机理、岩溶碳汇提供理论依据和数据参考.     

四川省农用地分等关键技术研究

采用理论与实证研究的方法,对农用地分等中的标准耕作制度分区、评价单元划分、分等指标体系构建、产量比系数、土地利用系数等关键技术进行了研究,结果表明将四川省标准耕作制度分区为盆西平原区、盆东丘陵区、盆周山地区、川西南山地区、川西北高原区,充分反映了四川省土地资源与农业生产的地域分异规律;将海拔高度引入评价指标体系中,体现了四川省地形主导因素对农用地质量的影响;地块法是土地评价单元划分的一种普遍适宜的方法;提出了基于作物光温水生产潜力的产量比系数计算方法、利用影响因素建立模型修正土地利用系数的宏观控制方法。这些关键技术已应用于四川省农用地分等实践中,为科学评价四川省农用地质量奠定了基础。     

土壤酸碱度对水稻生长及稻米镉含量的影响

以5个早稻品种、4个晚稻品种为研究材料,通过盆栽试验研究了不同酸碱度土壤水稻生长发育及稻米镉积累规律。结果表明:品种、土壤pH值及二者交互作用对水稻农艺性状及产量的影响均达到显著水平(P0.05),土壤pH值影响最大;单株产量下降的主要原因为每穗实粒数和结实率下降。早稻品种、土壤pH值及二者交互作用对精米镉含量的影响均达到极显著水平(P0.01),土壤pH值的影响最大;精米镉含量在晚稻品种间存在极显著差异(P0.01),并受土壤pH值的影响,但土壤pH值和品种交互作用的影响未达到显著水平(P0.05)。精米镉富集系数在水稻品种类型之间存在显著差异(P0.05),由高到低为超级杂交稻、常规稻、杂交稻,生育类型不存在主效应(P0.05)。精米镉含量与株高、单株产量极显著相关(P0.01),相关系数分别为0.412、0.371,与穗长、每穗实粒数、千粒重和结实率相关性不显著(P0.05)。在土壤pH值4.0~8.0范围内,精米镉含量与移栽前土壤有效镉含量极显著相关(P0.01),相关系数为0.710。