太原市农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

【目的】揭示太原市农田土壤重金属污染现状、污染来源及其空间分布格局情况,为区域土壤污染防控和农业生产提供依据。【方法】采集太原市农田土样214个,测定土壤中Cr、Cd、Pb、Hg和As 5种重金属量,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对土壤重金属进行污染评价,运用ArcGIS 10.3绘制太原市农田土壤重金属空间分布图,利用SPSS 16.0对数据进行相关分析,进一步了解土壤重金属的污染来源。【结果】①太原市农田土壤中重金属量分布差别较大,Cr、Cd、As、Hg和Pb均值分别为68.38、0.121、8.59、0.08、24.23 mg/kg,均未超过《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013)中的规定,但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。②单项污染指数值由大到小顺序为Hg(2.36)>Pb(1.76)>Cd(1.57)>Cr(1.19)>As(1.12)。其中,Hg、Pb和Cd主要受工业生产、污水灌溉、燃煤、农药化肥施用和交通运输等人为因素的影响,As和Cr主要受成土母质和农业活动的影响。③太原市农田土壤内梅罗综合指数为2.14,呈中度污染。7个县区农田土壤内梅罗综合指数由大到小依次是晋源区(4.17)>小店区(2.98)>尖草坪区(2.13)>清徐县(2.07)>阳曲县(1.71)>娄烦县(1.67)>古交市(1.57)。重金属空间分布图可以直观看出土壤重金属空间分布和污染情况,在工业发达和人口密集的城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,农田土壤为重度污染和中度污染,远离太原市市区的阳曲县、古交市和娄烦县农田土壤为轻度污染。【结论】太原市农田土壤总体呈中度污染,Hg和Pb单项污染指数最高,重金属污染较严重的区域集中在太原市城郊晋源区、小店区、尖草坪区和清徐县,今后工作中应加强对太原市城郊污染较重区域农田土壤重金属重点监测,尤其是Hg和Pb,以确保土壤健康和可持续利用。     

菌渣基生物炭、磷矿粉、壳聚糖复配比筛选及复合材料对Cd2+的吸附特征

试验以菌渣基生物炭为主要原料,采用超声波振荡复配磷矿粉和壳聚糖,通过批量水吸附试验筛选出复合材料最佳质量比;并在此基础上,从材料添加量、溶液pH、吸附时间和Cd溶液初始质量浓度方面探究菌渣基生物炭和复合材料对Cd²⁺吸附的影响。结果表明,菌渣基生物炭、磷矿粉和壳聚糖最佳质量比为7∶1∶2;不同Cd溶液质量浓度下,复合材料对Cd²⁺的吸附率均高于菌渣基生物炭,随着Cd溶液初始质量浓度的增加,二者的吸附率差距逐渐增加;在pH值为7、100 mg/L Cd溶液中添加0.6 g复合材料与菌渣基生物炭时,二者对Cd²⁺的吸附率相差最大;复合材料经过5次解析后吸附率均在65%左右;加入外源离子会抑制菌渣基生物炭和复合材料对Cd²⁺的去除率,但对复合材料的抑制效果弱于菌渣基生物炭;当Cd溶液质量浓度为100 mg/L时,菌渣基生物炭和复合材料添加量为0.6 g,振荡240 min后吸附量分别达到3.859、6.310 mg/g;复合材料对Cd²⁺的吸附过程与拟二级动力学和Langmuir模型...     

沙棘果中重金属与农药残留的检测分析

对山西8个主产地沙棘果进行重金属和农药残留量检测,为沙棘资源的进一步开发利用提供参考依据。运用原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法和气相色谱法分别测定沙棘果中铅、砷、汞和六六六、滴滴涕的含量。结果看到,山西沙棘果重金属铅、砷、汞和农药残留六六六、滴滴涕的含量均极少,甚至未检出。表明山西沙棘果重金属和农药残留均未超标,符合药食用标准,并且优于国家相关标准。因此,山西沙棘果无论药用还是食用都是安全的。     

行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响

探讨行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响,为核桃园的土壤管理提供理论依据和基本资料。以汾阳核桃园土壤为研究对象,设置大豆、毛苕子、箭筈豌豆、黑麦草、自然生草、清耕6个处理,每个处理重复3次,研究核桃园不同土壤深度(0～60 cm)的土壤养分、有机碳组分、酶活性的变化特征。结果表明,随着土层深度的增加,土壤养分含量、酶活性、有机碳组分含量呈降低的趋势,生草对土壤表层(0～20 cm)的影响最大。在0～20 cm土层,与清耕相比,黑麦草处理显著增加土壤有效磷、速效钾的含量,分别为清耕的1.18、1.15倍;豆科植物(箭筈豌豆、毛苕子、大豆)处理下的土壤全氮、碱解氮含量分别提高了17.0%～19.3%、9.7%～11.7%。种植黑麦草的土壤总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)含量分别提高了21.3%、46.0%、40.1%、12.8%、37.0%;在20～40 cm土层,种植黑麦草的TOC、LFOC、DOC、POC、ROC含量分别提高了16.1%、46.0%、22.7%、8.2%、25.3%。豆科植物(大豆)处理显著提高土壤脲酶的活性(P<0.05),提高了16.0%;黑麦草处理显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性(P<0.05),分别提高了10.2%、32.5%、121.4%。因此,要根据土壤肥力状况,选择不同的生草进行种植。     

三种不同类型土壤对Cr(Ⅵ)的吸附特性

为了解Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移转化规律,探明Cr(Ⅵ)在土壤中的吸附行为,采用室内振荡平衡法,以褐土、潮土以及黄绵土为研究对象,研究振荡时间、温度对土壤吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明：(1)不同类型、不同层次土壤对Cr(Ⅵ)的吸附平衡时间和吸附量不同。3种供试土壤的振荡平衡时间顺序依次为黄绵土>潮土>褐土；在吸附平衡24 h时,3种供试土壤的吸附量顺序依次为潮土>褐土>黄绵土(2)随着温度的升高,吸附量逐渐下降,不同类型的土壤下降速度不一样。3种供试土壤对Cr(VI)的吸附量下降速度的顺序为潮土>黄绵土>褐土。3)3种供试土壤吸附Cr(Ⅵ)的等温线均符合 Freundlich方程和 Langmuir方程,但Freundlich方程的拟合效果更好。(4)3种供试土壤的吸附都是非自发的(ΔＧ＞０),且放热(ΔＨ＜０)的化学吸附过程。     

不同灌水量对吕梁山区微灌核桃生长特性、耗水规律和产量的影响

为了明确山西省半干旱区微灌条件下核桃不同生育期对水分的需求规律,以制订合理的灌溉制度,以10年生香玲为试材,探讨微灌条件下吕梁山区半干旱区不同灌水量处理的土壤剖面水分动态,分析不同灌水量对核桃生长特性、耗水规律及产量的影响。结果表明,核桃新梢长度、叶面积、果实纵横径及产量随灌水量的增加而增大,但各指标增幅降低;灌水定额为120 m~3/hm~2时,水分入渗深度可满足核桃根系耗水需求,产量和水分生产效率最优。全生育期耗水总量随灌水量增加而增加,萌芽期耗水强度最大,果实膨大期为需水关键期,硬核期为耗水量最大期。综上,半干旱区核桃适宜的灌溉制度为灌水定额120 m~3/hm~2,生育期灌溉5次,其中开花期、硬核期、油脂转化期各灌溉1次,果实膨大期灌溉2次。     

硒对铅、砷单一污染下小白菜种子萌发和幼苗生长的影响

为了探讨硒(Se)对小白菜铅(Pb)、砷(As)单一污染下造成毒害的缓解作用,采用种子萌发试验,研究了不同浓度外源Se(12.5、25、50、75、100 mg/kg)对不同浓度Pb(600、800、1000 mg/kg)和不同浓度As(80、100 mg/kg)单一污染下小白菜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:在该研究缓解条件下,不同浓度Se显著提高Pb、As胁迫下小白菜种子发芽率、发芽势、根长、芽长和鲜重。表明外源Se能有效的减轻Pb、As胁迫对小白菜种子的毒害作用。对本研究所用的3种浓度Pb来说,适宜的Se缓解浓度分别为12.5、25、50 mg/kg。对两种浓度As来说,适宜的Se缓解浓度分别为25、100 mg/kg。     

太原市市售蔬菜营养成分分析与品质评价

根据蔬菜的农业生物学分类方法,选取太原市冬季居民常食的3个类别23种蔬菜共115个样品,对其品质、矿质元素含量及重金属含量进行分析、评价。结果表明,根菜类蔬菜维生素C平均含量最低,有机酸平均含量最高;叶菜类蔬菜的平均总糖和还原糖含量显著低于根菜类和果菜类蔬菜。在叶类菜蔬菜中结球甘蓝的还原糖和总糖含量最高,香菜中维生素C含量最高;不同类别蔬菜间铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）3种营养元素均存在显著差异,总体表现为叶菜类>根菜类>果菜类。3类蔬菜中硝酸盐平均含量表现为叶菜类>根菜类、果菜类,硝酸盐易在叶菜类蔬菜中富集,其中大白菜、油麦菜、油菜、茼蒿和香菜达到严重污染水平。此外,根菜类蔬菜中重金属铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）和镉（Cd）均未超标;除叶菜类蔬菜中的菠菜和果菜类长辣椒分别存在Cr和Cd含量超标现象外,其余蔬菜中重金属元素含量均在限量值范围内。研究结果可为后续蔬菜中营养品质的研究提供数据支撑,也为居民合理搭配营养提供科学依据。     

水肥耦合对核桃幼树光合速率和蒸腾速率的影响

以香玲核桃为试验品种,利用盆栽试验研究了水肥耦合对核桃幼树光合速率与蒸腾速率日变化的影响。结果表明,水分是影响核桃光合速率的关键因子,且60%田间持水量下核桃光合速率较高;多施肥并不一定有更高的光合速率,但是多施肥可以弥补土壤水分的不足,提高核桃抵御水分胁迫的能力;60%田间持水量下核桃蒸腾速率较高,高肥处理均出现光合"午休"现象,表明多施肥可以提高核桃抵抗不良环境的能力。当N、P_2O_5、K_2O分别为10、4、6 g/株、土壤水分为60%田间持水量时,核桃光合速率最高。     

太原市城郊菜地土壤和蔬菜重金属含量特征及健康风险评价

通过对太原市城郊菜地土壤和蔬菜样品中Pb,Cr,Hg和As含量的调查,研究了蔬菜和土壤重金属含量状况,并对其健康风险进行评价。结果表明,太原市菜地土壤重金属Cr和As平均含量低于山西省背景值,而Hg和Pb平均含量高于背景值,存在较为明显的积累现象,与绿色食品产地环境质量要求相比,菜地土壤均符合绿色食品产地环境质量要求;根据食品中污染物限量标准,采用内梅罗综合污染指数对蔬菜中重金属进行评价时,白菜、生菜、结球甘蓝、油麦菜和空心菜等5种蔬菜处于安全水平,芹菜达到了警戒水平;成人和儿童摄食蔬菜产生的风险系数(HQ)和风险指数(HI)均小于1,表明当地成人和儿童摄食蔬菜尚处于安全状态。