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中国农田土壤重金属输入输出平衡和风险评价研究

倪润祥  
【摘要】:食品重金属污染由于其毒性强、可蓄积、半衰期长等特性,不仅成为联合国开发计划署(UNDP)、联合国粮食及农业组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)的全球食物污染物监测计划中的重要项目,也是我国目前食品污染领域重点监测项目之一。农田土壤中重金属的含量和分布直接影响农作物中重金属含量和分布,因此农田土壤重金属污染特征是重金属污染监测的重要项目。《全国土壤污染状况调查公报》指出土壤重金属已经成为我国农田污染的最主要因素,工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。然而,到目前为止未见全国范围的不同污染源对中国耕地土壤重金属输入的贡献的研究。此外,常见农田土壤重金属污染风险评估方法大多只是就评估而评估,很少给出基于评价结果的重金属污染解决方案。基于以上两个问题,本报告的研究内容主要分为两部分:一是基于文献统计数据,科学估不同污染源对我国农田土壤重金属输入的贡献;二是以农产品安全为目的,建立系统的农田土壤重金属污染风险评估方法。系统的农田土壤重金属污染风险评估方法配合详细农田土壤重金属输入/输出数据将对我国农田土壤重金属污染风险管控提供重要的理论依据和数据支持。本研究已取得以下几方面的成果:(1)基于2006-2015年的文献和国家统计数据估算得出:就输入总量而言,八种重金属的总输入量依次为:ZnCuPbCrNiAsCdHg;就各污染源对农田土壤重金属输入的贡献而言,除了 Cu以外,大气干湿沉降是我国农田土壤重金属输入的最大贡献者;畜禽粪便是对Cu的贡献最大,其次为大气干湿沉降;大气干湿沉降和畜禽粪便对Zn的贡献接近。(2)与十年前相比(Luoetal.2009),我国农田土壤每年接纳的重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb出现不同程度的下降,其中Cd和Hg的下降幅度最大;而Cr、Ni、Zn的净输入量出现上升。Cd输入量的下降主要源自畜禽粪便,大气干湿沉降、畜禽粪便和肥料均对Hg输入量的下降作出了贡献;Ni输入的增长主要来自大气干湿沉降和肥料,而Cr和Zn的增长主要来自于大气干湿沉降。(3)以水稻田土壤Cd污染为例,建立一种以农产品安全为目的,同时可以反映镉在污染源-土壤、土壤-水稻之间迁移转化规律的农田土壤重金属污染风险评估方法。并选择典型镉污染水稻田(湖南株洲),收集评估所需基础数据,进行典型区水稻田镉污染风险评估,并根据评估结果给出镉污染风险管控的建议。(4)在河南济源和山东济南开展农田土壤镉污染修复工作。济源试验结果显示,各种处理(叶面Zn肥、叶面硒肥、复合钝化剂、复合钝化剂+叶面Zn肥、复合钝化剂+叶面Se肥)可显著降低小麦籽粒中Cd含量。其中以复合钝化剂+叶面Se肥效果最好,降Cd效果达到32.4%。山东济南试验结果显示,复合钝化剂RMRS+(铁基材料+油菜秸秆+氨基酸+锌肥)处理后,油菜、春玉米和甜玉米中Cd、Cr、Pb含量低于对应的限量值,达到了重金属污染修复的目的。


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