【摘要】：本研究以廣西環(huán)江縣某尾礦庫潰壩影響區(qū)環(huán)江流域上游(A區(qū))、中游(B區(qū))和下游(C區(qū))的甘蔗大田為典型研究區(qū),通過田間調查和布點采樣,進行土壤重金屬全量(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Ni、Cr)和形態(tài)、甘蔗重金屬含量以及土壤理化性質(pH、有機質、EC等)分析。利用GIS技術和多元數學統計法,系統研究了土壤-甘蔗中重金屬的污染水平、生態(tài)風險、健康風險、富集特性、影響機制、遷移規(guī)律、遷移定量模型以及重金屬在糖業(yè)產品甘蔗汁、甘蔗渣和白砂糖中的分布特征。取得了以下主要研究結果:1、基于土壤環(huán)境風險的優(yōu)先管控重金屬指標篩選研究分別采用內梅羅綜合污染指數法、區(qū)間數排序法和人體健康風險模型法對各研究區(qū)的土壤質量進行了綜合評價。以國家土壤環(huán)境質量標準(GB15618-1995)二級標準值進行土壤綜合評價,結果表明,A區(qū)綜合污染指數為4.60,土壤受到嚴重污染,主要污染物有Cd、Pb、As和Zn;B區(qū)綜合污染指數為0.53,土壤處于清潔狀態(tài);C區(qū)綜合污染指數為1.05,土壤污染程度為輕污染,主要污染物有Pb�；趨^(qū)間數排序法的潛在生態(tài)風險(Vi)變化序列:按區(qū)域ACB,按元素CdPbAsZnCuNiCr。人體健康風險評價結果表明土壤重金屬對兒童和成人的總非致癌風險和總致癌風險分別為3.26、0.47和9.93×10-5、5.94×10-5,二者主要來源于Pb、Cd和As。綜合考慮,將Pb、Cd和As作為區(qū)域優(yōu)先管控的重金屬。2、重金屬在土壤-甘蔗中的富集特性及遷移規(guī)律(1)通過對土壤和甘蔗進行監(jiān)測采樣,分析甘蔗各部位重金屬(Pb、Cd和As)的累積分布特征。甘蔗中Pb和As的分布規(guī)律為:根葉莖,而Cd則為根莖葉,且甘蔗不同部位對Pb、Cd和As的積累量差異性極顯著。甘蔗根、莖、葉中的Pb、Cd和As含量均隨土壤綜合污染指數的增加而顯著上升。A區(qū)甘蔗根Pb、Cd和As的平均含量分別為161.08、0.61和10.28 mg/kg,Pb是B、C區(qū)的7.73、2.59 倍,Cd 是 B、C 區(qū)的 2.51、2.18 倍,As 是 B、C 區(qū)的 4.05、1.95倍。(2)通過對富集系數、轉移系數和吸收量的計算對比以探究甘蔗在土壤-甘蔗中的遷移規(guī)律。結果表明,不同污染區(qū)甘蔗在對Pb、Cd和As的富集能力方面存在較大差異,輕污染C區(qū)甘蔗根Cd富集系數大于1,達到1.60。重金屬從甘蔗根部向地上莖、葉的轉移能力存在差異性,且轉移系數隨土壤重金屬污染程度增加呈遞減趨勢,無污染B區(qū)甘蔗莖Cd轉移系數可以達到0.60。A區(qū)甘蔗對Pb、Cd和As的理論吸收量最大,分別達到936.9 g/hm2、7.22 g/hm2和54.2 g/hm2。3、重金屬在土壤-甘蔗中遷移定量模型的擬合構建(1)選取富集系數作為土壤-甘蔗中重金屬遷移能力的指標,甘蔗對重金屬的吸收累積能力總體上呈現為CdPbAs。土壤重金屬形態(tài)分析結果表明,Cd、Pb的非殘渣態(tài)含量較高,具有較高的潛在生物有效性,As主要存在于殘渣態(tài)中,較穩(wěn)定,生物有效性依次為CdPbAs。土壤Cd的潛在生物有效性較高,導致其在土壤-甘蔗中具有較高的遷移能力;(2)通過對甘蔗根重金屬富集系數與土壤重金屬的形態(tài)、pH、有機質、陽離子交換量、電導率等土壤理化指標進行相關性分析和主成分分析,采用多元線性回歸法擬合建立土壤-甘蔗中重金屬遷移定量模型。結果表明,土壤pH、OM、陽離子交換量、EC、重金屬弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)是影響土壤-甘蔗中重金屬Cd、Pb和As遷移累積的主要因素。重金屬Cd的遷移模型滿足對數線性模型,模型決定系數為0.831,具體方程表達為LnEI=-4.64-0.14Ln Ⅰ-0.14LnⅡ-0.43LnⅢ-0.12LnⅣ-0.90LnpH+0.40Ln OM-0.72LnTN+0.36LnTP+1.03LnTK+0.12LnCEC-0.10Ln EC,利用該模型對重金屬Cd的遷移累積進行預測評價,達到顯著預測水平,R2=0.88。4、重金屬在糖業(yè)產品中的分布特征基于糖業(yè)產品甘蔗汁、甘蔗渣及白砂糖重金屬定量分析結果,甘蔗汁和甘蔗渣中Pb和As含量在輕污染C區(qū)最高,甘蔗汁Cd含量在重污染A區(qū)最高,甘蔗渣Cd含量在輕污染C區(qū)最高。以《食品中污染物限量》(GB 2762-2012)、《飼料衛(wèi)生標準》(GB 13078-2001)和《白砂糖》(GB317-1998)采用綜合污染指數法評價,結果表明,甘蔗汁和甘蔗渣中Pb、Cd和As均屬于安全級別。白砂糖中Pb、Cd和As含量低于規(guī)定標準值,可安全食用且可用于其他產品原料。另外,甘蔗汁中的蔗汁錘度、蔗汁純度、蔗糖分、蔗糖還原糖等均處在較好水平,品質良好。5、不同甘蔗品種對重金屬累積量差異性研究通過大田試驗中進一步檢驗柳城03/1137、柳城05/136、桂糖42號、桂糖29、桂輻98/296、臺糖27號和臺優(yōu)七種甘蔗對重金屬累積量的差異性。試驗結果表明,在Pb/As/Cd復合污染達到中度污染的條件下,桂糖42的抗逆性最好,其株高和畝產量最大,達到240.4 cm和5412 kg,對Pb、Cd和As的理論最大吸收量分別為11.49 kg/hm2、53.97 kg/hm2和0.54 kg/hm2。甘蔗汁中As、Cd和Pb三種重金屬含量分布范圍為 0.001～0.002、0.001～0.003、0.042-0.077mg/kg,符合規(guī)定的標準值,可實現重金屬污染農田甘蔗安全生產。
【圖文】：

｜探索重金屬Ｐｂ、Ｃｄ和Ａｓ在土壤－甘蔗中的遷移規(guī)律，明確甘蔗糖業(yè)產品中重金屬｜逡逑的分布特征；為實現污染土壤甘蔗安全生產提供基礎數據和理論依據。逡逑圖１－１技術路線圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｆｌｏｗ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ逡逑１．３．４創(chuàng)新點逡逑（１）突破以往盆栽實驗及田間小區(qū)實驗為代表的“點”上的研究，在實際逡逑大田尺度的“面”上研究了土壤－甘鹿中重金屬的污染特征，結合ＧＩＳ技術和相逡逑．邐關分析等多元統計方法揭示了重金屬在土壤－甘蔗中的累積富集特征及遷移規(guī)逡逑律，真正反映了甘蔗對重金屬的高耐低積累性，是一種可實現“邊生產邊修復”逡逑１５逡逑

１６．２逡逑為了直觀顯示重金屬在空間上的分布特征，對土壤重金屬含量進行Ｏｒｄｉｎａｒｙ逡逑Ｋｒｉｇｉｎｇ最優(yōu)無偏插值，得到土壤重金屬空間分布格局圖（圖２－２）。逡逑２６逡逑
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X131;TS241

【參考文獻】

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本文編號：2657725