无公害基地土壤、蔬菜重金属健康风险评价及植物修复研究

论文摘要

本文以安徽省主要有机蔬菜生产地(巢湖市)和县土壤、以及该区种植的当季可食部分的蔬菜为研究对象,采用网格法及GPS双重定位法以及多点随机方法对研究区土壤、当季可食蔬菜部位分别采样,并用常规方法对土壤pH值、有机质含量做了分析；用国家标准方法对棚室及露天菜地土壤、蔬菜中重金属(Cu、Zn、 Pb、Ni、Cr、Cd)的总量分别进行了分析测定；并且根据土地利用方式和pH值的不同分别对棚室及露天菜地土壤、当季可食蔬菜部位的污染状况用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法以及模糊数学综合评价法进行了综合比较和评价；以国际放射防护委员会(ICRP, International Commission on Radiological Protection)给出的建议限定值为标准,对当季可食蔬菜部位进行了健康风险评价。研究结果表明：(1)镉、铅为研究区域的土壤主要污染物。露天研究区Pb、Cd、Zn受污染的采样点数分别达19、16和1个；棚室研究区Cd、Pb、Zn、Cu、Cr受污染的采样点数分别达26、21、11、7和1个。(2)应用内梅罗综合污染指数法,土壤重金属环境质量以国家二级标准评价,露天研究区92%的土壤样区属于清洁,8%的土壤样区属于尚清洁,土壤环境质量良好；而棚室研究区58%的土样属于清洁,23%的土样属于尚清洁,19%的土样属于轻度污染。(3)模糊数学综合评价结果。露天菜地研究区24个土样全部属于一级,棚室菜地研究区26个土样中属于一级的有25个占96%,二级的一个占4%。(4)通过对研究区蔬菜基地部分蔬菜的调查,并与国家食品卫生限量标准比较,研究区蔬菜中Ni、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu的超标率分别为100%、95%、80%、60%、55%、20%,总体而言,叶菜和豆类蔬菜中重金属含量相对于其它蔬菜中同种重金属含量高。由于部分蔬菜中部分重金属元素超标污染严重所以导致该部分蔬菜的重金属综合污染严重。(5)蔬菜可食部位中各重金属元素平均富集系数大小为Cd>Zn>Cu>Ni>Cr>Pb。这与芜湖三山区、佛山市工业区周边、成都平原区、湘江中下游等农田蔬菜中重金属富集系数大小顺序基本一致。(6)研究区蔬菜样品中重金属化学致癌物超过了ICRP推荐标准,存在威胁人体健康的风险,非致癌污染物重金属个人年风险均低于ICRP的标准。蔬菜样品中重金属所致的健康风险主要来自化学致癌物Cd和Cr,而叶菜中Cd和Cr含量最高,因此该区应加强土壤Cd、Cr的防治,居民应减少叶菜类蔬菜的种植和摄入,或者在此类菜地多种植重金属富集能力较弱的瓜果类或改种其他经济作物如：观赏花卉,以保障当地出产蔬菜的品质和人民的饮食安全,降低健康风险。(7)经室内盆栽模拟实验证明,黑麦草对Cd,Pb具有一定的富集能力,黑麦草对Cd的吸收、富集、转移效果较Pb强,是对Cd污染土壤进行植物修复较理想的选择。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 土壤、植物中重金属研究的意义
• 1.2 土壤重金属的来源
• 1.2.1 交通污染源：大气中重金属沉降
• 1.2.2 农业污染源：农药、化肥、塑料薄膜、污水灌溉、污泥以及固体废弃物
• 1.2.3 工业污染源：采矿和冶炼
• 1.2.4 生活污染源：城市生活垃圾
• 1.3 土壤重金属污染的特点
• 1.3.1 普遍性
• 1.3.2 不可逆性或持久性
• 1.3.3 表聚性
• 1.3.4 间接危害性
• 1.3.5 隐蔽性或潜伏性
• 1.4 重金属污染土壤的环境质量标准
• 1.4.1 土壤环境背景值的研究
• 1.4.2 重金属污染土壤的环境质量标准
• 1.5 重金属污染土壤的环境质量评价理论、标准与方法
• 1.5.1 土壤重金属污染环境质量评价理论基础
• 1.5.2 土壤重金属污染环境质量评价方法
• 1.6 土壤重金属化学形态与生物有效性研究
• 1.6.1 土壤中重金属含量
• 1.6.2 土壤理化性质
• 1.6.3 植物种类
• 1.6.4 重金属元素种类
• 1.6.5 农业活动
• 1.7 重金属在土壤-植物系统中的迁移规律和分布规律研究
• 1.7.1 重金属在作物体内的迁移和分布规律
• 1.7.2 重金属在蔬菜体内的迁移和分布规律
• 1.8 土壤重金属污染的植物修复
• 1.9 本项目研究目的和意义及创新
• 1.9.1 目的和意义
• 1.9.2 创新和特点
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 研究区概况
• 3.2 样品的采集与处理
• 3.2.1 土样采集
• 3.2.2 蔬菜样品采集
• 3.2.3 样品处理
• 3.3 分析测试方法
• 3.3.1 土壤pH值与有机质的测定
• 3.3.2 土壤中重金属的测定
• 3.3.3 植物样中重金属含量的测定
• 4 结果分析
• 4.1 研究区土壤基本理化性质
• 4.1.1 土壤pH
• 4.1.2 土壤有机质
• 4.2 研究区棚室、露天菜地主要土壤的重金属分布规律
• 4.2.1 研究区土壤重金属含量总体状况
• 4.2.2 单因子污染指数评价
• 4.2.3 内梅罗综合污染指数评价
• 4.2.4 模糊数学评价
• 4.3 蔬菜中重金属元素含量分析
• 4.3.1 研究区蔬菜中重金属含量
• 4.3.2 蔬菜重金属富集特征
• 4.3.3 蔬菜重金属含量污染评价
• 4.3.4 蔬菜重金属的健康风险评价
• 4.4 黑麦草对铅镉污染的吸收累积及其修复效应
• 4.4.1 试验材料
• 4.4.2 试验设计与实施
• 4.4.3 外源镉、铅对黑麦草幼苗的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的论文