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淮河流域高癌区土壤—农作物氮素污染与健康风险

孙瑞玲  
【摘要】:本文选择周口市沈丘县石槽集乡为研究区域对象,7-10月份,在野外调查采样、室内分析的基础上,对研究区土壤硝态氮、亚硝态氮、铵态氮和农作物中硝酸盐及亚硝酸盐含量水平、空间分布、污染状况及健康风险等进行了研究。 论文内容主要包括: 第一部分:分析和总结国内外土壤硝态氮、亚硝态氮和铵态氮,农作物硝酸盐及亚硝酸盐污染研究状和发展趋势。土壤—农作物氮素污染研究的主要内容,以及研究环境与健康意义。 第二部分:研究区域和研究对照区域环境状况调查,包括自然环境条件,经济发展水平,土壤与农业生产特点,主要的环境与健康问题等。 第三部分:研究中采用的主要研究方法、技术路线和实验分析手段。 第四部分:土壤中氮素含量分析。 第五部分:蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量分析。 第六部分:土壤氮素对蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量的影响。 第七部分:蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量健康评价。 第八部分:展望与不足。 通过以上研究分析得出以下结论: (1)旱、雨期周口市沈丘县石槽集乡土壤中氮素含量随着时令变化均有不同程度的累积变化,研究区雨期土壤氮素含量高于旱期。旱、雨期研究区土壤中氮素的平均含量均大于对照区。研究区7 ~9三月份硝态氮、亚硝态氮含量均呈递减趋势,铵态氮含量平均值呈降-升趋势。研究区10月份土壤硝态氮、亚硝态氮和铵态氮平均含量分别是对照区土壤硝态氮、亚硝态氮、铵态氮平均含量的8.6倍、3.3倍和10.3倍。旱、雨期不同地类土壤硝态氮及亚硝态氮含量差异较大,雨期林地比旱期林地硝态氮及亚硝态平均含量分别高22.53 mg/kg和2.20 mg/kg,土壤铵态氮含量随着施肥量的增加旱期大于雨期,与蔬菜等农作物耕种期施肥量的增加和浇水量及降雨量减少相关。 种植方式不同,大棚地土壤铵态氮含量高于大田;大棚蔬菜地氮素大于大棚玉米地。施肥种类不同,大棚玉米1号地铵态氮含量大于大棚玉米2号。研究区土壤铵态氮含量是对照区土壤铵态氮的10.3倍。 (2)雨期土壤硝态氮及亚硝态氮含量空间分布表现为沿河流、沟渠向外呈递减趋势,沟渠灌溉区高于井灌区。除施肥和粪便导致土壤铵态氮含量升高外,沙颍河也是土壤氮素来源之一。旱期土壤铵态氮空间分布与土壤硝态氮及亚硝态氮分布的一致性表明铵态氮的硝化转化也是导致土壤硝态氮及亚硝态氮含量高的重要原因。 (3)研究区旱、雨期蔬菜等农作物硝酸及亚硝酸盐含量变化显著,随着降雨量的增加,7~10月蔬菜等农作物中硝酸盐含量呈低-高-低趋势,亚硝酸盐含量变化趋势为高-低-高。随着施肥量和浇灌量增-减-增-减,蔬菜等农作物中亚硝酸盐含量变化趋势为升-降-升-降。同一时间,大棚蔬菜农作物硝酸盐及亚硝酸盐比大田蔬菜硝酸及亚硝酸盐含量高,大棚蔬菜硝酸及亚硝酸盐含量是大田蔬菜硝酸含量的2.7倍,大棚蔬菜亚硝酸盐比大田蔬菜亚硝酸盐含量高0.12 mg/kg,大田地蔬菜硝酸及亚硝酸盐含量分别是2737.83 mg/kg和0.88 mg/kg.与土壤浇水量、施肥及种植方式有关 (4)研究区旱、雨期不同蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值大小顺序分别是粮食类叶菜类葱蒜类茄果类根茎类豆类、粮食类葱蒜类叶菜类茄果类(根茎类)豆类、豆类叶菜类葱蒜类根茎类瓜果类茄果类、葱蒜类茄果类豆类瓜果类根茎类;不同月份蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值顺序分别是8月9月7月10月、9月7月8月10月。研究区域雨期蔬菜硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值大于旱期,研究区蔬菜硝酸盐和亚硝酸盐含量均大于对照区。 (5)雨期土壤中铵态氮平均含量与蔬菜硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值呈正相关,硝态氮和亚硝态氮平均含量与蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值呈负相关;旱期土壤铵态氮、硝态氮和亚硝态氮含量对蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐含量影响均呈正相关,不显著;由于种植和管理方式不同,土壤硝态氮及亚硝态氮的含量对蔬菜等农作物中亚硝酸盐含量平均值的影响呈正相关,与农作物中硝酸盐含量平均值呈负相关,土壤铵态氮平均含量对蔬菜等农作物中硝酸盐及亚硝酸盐含量平均值的影响呈负相关。 (6)研究区7~10月份蔬菜等农作物污染严重,健康污染指数大于1。10月份研究区蔬菜等农作物污染健康风险指数高于对照区。研究区雨期蔬菜等农作物硝酸盐及亚硝酸盐污染指数大于旱期。


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