本文關(guān)鍵詞：關(guān)中平原農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：農(nóng)田土壤重金屬污染不僅直接影響農(nóng)作物質(zhì)量,而且會(huì)通過食物鏈進(jìn)入人體產(chǎn)生富集,威脅人體健康。為全面了解關(guān)中平原農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀和分布特征,本研究分別在該區(qū)主要的礦區(qū)、污灌區(qū)和日光溫室集中區(qū)采集了土壤、植物樣品,分析了該區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染特征和來源,對(duì)該區(qū)畜禽糞便農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià),同時(shí),利用室內(nèi)模擬試驗(yàn)和玉米盆栽試驗(yàn)進(jìn)行了酸化對(duì)石灰性土壤重金屬和微量元素活化效應(yīng)的研究,主要結(jié)論如下:(1)對(duì)關(guān)中平原主要礦區(qū)農(nóng)田土壤樣品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量進(jìn)行了測定,結(jié)果顯示,5種重金屬均在表層土壤(0~10 cm)含量最高,且隨土層深度增加而減少。0~10cm土層土壤Cd、Cu、Pb平均含量均高于陜西省土壤背景值,而Cr和Zn含量低于背景值。利用地統(tǒng)計(jì)方法得到的表層土壤重金屬含量分布圖顯示,土壤各重金屬含量由西向東呈下降趨勢,水泥廠周邊土壤重金屬含量最高。相關(guān)性分析和主成分分析結(jié)果表明,5種重金屬之間呈極顯著正相關(guān),說明其存在較高的同源性或復(fù)合關(guān)系。第1主成分主要由Cd構(gòu)成,且主要反映了人為活動(dòng)的影響,而第2主成分中的Cr所占負(fù)荷最高,體現(xiàn)了成土母質(zhì)的作用,Cu、Pb和Zn含量受人為活動(dòng)和成土母質(zhì)共同影響。分別利用污染負(fù)荷指數(shù)(PLI)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)(PER)法對(duì)研究區(qū)域土壤污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果為煤礦區(qū)呈無污染或輕微到中度污染,水泥廠區(qū)土壤呈中度污染水平,單一元素污染程度由高到低依次為Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。研究區(qū)域蘋果果實(shí)中重金屬含量ZnCrCuPbCd,將其與“中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T844-2010/綠色食品溫帶水果”中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),Cr、Pb超標(biāo)率分別為1.3%和31.3%,說明煤礦開采和水泥生產(chǎn)已造成部分農(nóng)產(chǎn)品污染。(2)對(duì)陜西省西安市污灌區(qū)農(nóng)田土壤、小麥和蔬菜等農(nóng)作物樣品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,Cd、Pb平均值高于西安市和陜西省土壤背景值,Cu、Zn平均值高于陜西省土壤背景值。相關(guān)性分析結(jié)果顯示,土壤Cd和Pb呈顯著正相關(guān)關(guān)系,Zn與Cr和Cu分別呈顯著和極顯著正相關(guān)關(guān)系。結(jié)合主成分分析可知,土壤Cd和Pb主要受人為因素影響,Cr、Cu、Zn主要受成土母質(zhì)影響。潛在生態(tài)危害指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的結(jié)果均表明污灌區(qū)農(nóng)田土壤Cd已達(dá)到最強(qiáng)污染級(jí)別。污灌區(qū)小麥樣品中Cr、Pb超標(biāo)率分別到達(dá)70.00%和80.00%,茄果類蔬菜Cd、Cr和Pb超標(biāo)率分別為66.67%、100%和66.67%,花菜類和葉菜類中Cd、Cr和Pb超標(biāo)率均為100%。建議污灌區(qū)盡量避免種植重金屬轉(zhuǎn)移系數(shù)高的花菜類和葉菜類蔬菜,并對(duì)含Cd污水經(jīng)過嚴(yán)格處理后再用于灌溉。(3)對(duì)關(guān)中平原工礦企業(yè)集中地區(qū)棚齡10年以上的日光溫室及露地大田土壤的重金屬含量進(jìn)行了測定,結(jié)果表明,采樣區(qū)域日光溫室和露地大田土壤Cd含量均高于相應(yīng)的陜西省土壤背景值,并分別有50%和16.7%的土壤超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);而土壤Cu、Pb、Cr含量均未超標(biāo)。分別采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法和地累積指數(shù)法對(duì)日光溫室及露地大田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明,采樣區(qū)域日光溫室和露地大田土壤中Cd污染最為嚴(yán)重,各有75%的土壤樣品達(dá)到了兩種評(píng)價(jià)指標(biāo)的中等污染及以上水平,土壤Cu、Pb污染程度較輕,土壤Cr呈清潔狀態(tài)。(4)通過在陜西關(guān)中平原畜禽養(yǎng)殖集中的縣區(qū)采集畜禽糞便和飼料樣品,測定其中Cr、Cu、Pb、Zn等重金屬元素含量,估算施用畜禽糞便造成的土壤重金屬累積速率和安全使用年限。結(jié)果顯示,豬糞中Cu、Zn超標(biāo)率分別為76.00%和8.00%;牛糞、雞糞、豬糞樣品中Cr超標(biāo)率分別為7.69%、4.35%和8.00%。飼料樣品中Cu、Zn含量明顯高于Cr、Pb含量,且與畜禽糞便Cu、Zn含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,結(jié)合主成分分析可知,畜禽糞便中Cu、Zn主要來源與飼料,而畜禽糞便中Cr、Pb主要來源于土壤、大氣等外界環(huán)境。形態(tài)分析結(jié)果顯示,畜禽糞便中Cu、Zn的有效性很高,尤其是雞糞中Cu、Zn的有效態(tài)含量最高。若畜禽糞便施用量保持在當(dāng)前水平,則施用畜禽糞便24.4~131.0年和69.7~91.9年后,種植番茄-黃瓜的大棚土壤中Cu、Zn含量即可從土壤背景值分別達(dá)到安全臨界值,因此,畜禽糞便農(nóng)用時(shí),不僅要控制其施用量,還應(yīng)適當(dāng)減少飼料中Cu、Zn添加量。(5)利用室內(nèi)模擬試驗(yàn)和玉米盆栽試驗(yàn)分析石灰性土壤酸化后土壤pH和土壤有效態(tài)Cd、Cu、Zn、Mn、Fe含量的動(dòng)態(tài)變化及相關(guān)關(guān)系,并估算出石灰性土壤適合的酸化范圍。室內(nèi)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,酸化后土壤pH呈先降后升趨勢,土壤有效態(tài)Cd、Cu、Zn、Mn、Fe含量分別與土壤pH呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P0.01),當(dāng)土壤pH7.11時(shí),土壤Cu、Zn、Mn、Fe等微量元素含量均可達(dá)到土壤缺素臨界值以上;玉米盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明,土壤有效態(tài)Cd、Mn、Fe含量分別與土壤pH呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P0.01),土壤有效態(tài)Cu、Zn含量與土壤pH關(guān)系不顯著;由于玉米生長及根系分泌物的作用,土壤有效態(tài)Cd、Cu、Zn、Mn、Fe含量一般在玉米拔節(jié)期后開始下降。玉米植株中未檢測到Cd,而Cu、Zn、Mn、Fe等微量元素主要富集于根部和葉部,且各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為FeMnZnCu;當(dāng)土壤5.37pH6.98時(shí),土壤有效銅、鋅、錳、鐵的含量能夠滿足作物生長需求,但同時(shí)會(huì)促進(jìn)土壤鎘的活化,帶來一定的污染風(fēng)險(xiǎn)。
【關(guān)鍵詞】：礦區(qū) 污灌區(qū) 日光溫室 畜禽糞便 土壤酸化
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X53
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-28
• 1.1 研究背景與目的意義15
• 1.2 工礦區(qū)土壤重金屬污染15-19
• 1.2.1 煤礦區(qū)土壤重金屬研究16
• 1.2.2 金屬礦區(qū)土壤重金屬研究16-17
• 1.2.3 工廠區(qū)土壤重金屬研究17
• 1.2.4 工礦區(qū)土壤重金屬污染特點(diǎn)17-19
• 1.3 污灌區(qū)土壤重金屬污染19
• 1.4 日光溫室土壤重金屬污染19-22
• 1.5 土壤酸化與重金屬有效性22
• 1.6 土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展22-25
• 1.6.1 污染指數(shù)法（Pollution Index）22-23
• 1.6.2 富集因子法（Enrichment factors）23
• 1.6.3 地累積指數(shù)法（Index of Geo-accumulation）23-24
• 1.6.4 污染負(fù)荷指數(shù)法（Pollution load index）24
• 1.6.5 潛在生態(tài)危害指數(shù)法(The Potential Ecological Risk Index)24-25
• 1.7 土壤重金屬污染防治與修復(fù)研究進(jìn)展25-28
• 1.7.1 對(duì)“三廢”進(jìn)行處理后再排放或加以利用25-26
• 1.7.2 利用植物修復(fù)技術(shù)對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行治理26
• 1.7.3 結(jié)合改良劑、合理施肥等農(nóng)藝措施降低土壤重金屬活性26-28
• 第二章 研究內(nèi)容與方法28-31
• 2.1 研究區(qū)域概況28
• 2.2 研究內(nèi)容28
• 2.3 研究方法與數(shù)據(jù)處理28-30
• 2.3.1 樣品來源28
• 2.3.2 樣品測定28-29
• 2.3.3 數(shù)據(jù)處理與圖形制作29
• 2.3.4 重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法29-30
• 2.4 技術(shù)路線30-31
• 第三章 礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬分布特征與污染風(fēng)險(xiǎn)研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 材料與方法31-33
• 3.2.1 采樣區(qū)域概況31-32
• 3.2.2 樣品采集及處理32
• 3.2.3 數(shù)據(jù)處理與圖形制作32
• 3.2.4 土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法32-33
• 3.3 結(jié)果與分析33-40
• 3.3.1 研究區(qū)域土壤重金屬垂直分布特征33-34
• 3.3.2 0~10cm土層土壤重金屬含量及分布特征34-35
• 3.3.3 土壤重金屬相關(guān)性及主成分分析35-38
• 3.3.4 土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)38-39
• 3.3.5 研究區(qū)域蘋果果實(shí)重金屬污染評(píng)價(jià)39-40
• 3.4 討論40-41
• 3.5 小結(jié)41-43
• 第四章 污灌農(nóng)田土壤-作物體系重金屬污染評(píng)價(jià)43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 材料與方法43-44
• 4.2.1 采樣區(qū)域概況43
• 4.2.2 樣品采集及處理43-44
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理與圖形制作44
• 4.3 結(jié)果與分析44-50
• 4.3.1 研究區(qū)域農(nóng)田土壤重金屬含量44-45
• 4.3.2 研究區(qū)域土壤重金屬相關(guān)性及主成分分析45-47
• 4.3.3 研究區(qū)域土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)47-48
• 4.3.4 研究區(qū)域作物重金屬污染評(píng)價(jià)48-50
• 4.4 討論50-51
• 4.5 小結(jié)51-53
• 第五章 關(guān)中平原日光溫室土壤重金屬污染現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 材料與方法53-55
• 5.2.1 研究區(qū)域概況及采樣點(diǎn)布設(shè)53-54
• 5.2.2 土壤重金屬測定方法54
• 5.2.3 土壤污染評(píng)價(jià)方法54-55
• 5.3 結(jié)果與分析55-58
• 5.3.1 日光溫室土壤重金屬含量55-56
• 5.3.2 露地大田土壤重金屬含量56-57
• 5.3.3 土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)57-58
• 5.4 討論58-60
• 5.5 小結(jié)60-62
• 第六章 關(guān)中平原畜禽糞便重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)估算62-75
• 6.1 引言62-63
• 6.2 材料與方法63-64
• 6.2.1 樣品采集63
• 6.2.2 樣品處理63-64
• 6.2.3 數(shù)據(jù)處理64
• 6.3 結(jié)果與分析64-73
• 6.3.1 關(guān)中平原畜禽糞便重金屬含量64-66
• 6.3.2 關(guān)中平原畜禽糞便重金屬年通量66-67
• 6.3.3 關(guān)中平原畜禽糞便重金屬溯源研究67-72
• 6.3.4 關(guān)中平原畜禽糞便重金屬形態(tài)分析72-73
• 6.4 討論73
• 6.5 小結(jié)73-75
• 第七章 酸化對(duì)石灰性土壤重金屬及微量元素的活化效應(yīng)75-94
• 7.1 引言75
• 7.2 材料與方法75-77
• 7.2.1 供試土壤來源及理化性質(zhì)75-76
• 7.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)76
• 7.2.3 樣品測定方法76-77
• 7.2.4 數(shù)據(jù)處理方法77
• 7.3 結(jié)果與分析77-92
• 7.3.1 酸化試驗(yàn)土壤pH的動(dòng)態(tài)變化77
• 7.3.2 酸化試驗(yàn)土壤Cd及微量元素有效態(tài)含量的變化特征77-81
• 7.3.3 酸化試驗(yàn)土壤pH與土壤Cd及微量元素有效態(tài)含量的關(guān)系81-82
• 7.3.4 盆栽試驗(yàn)土壤pH的動(dòng)態(tài)變化82-83
• 7.3.5 盆栽試驗(yàn)土壤Cd及微量元素有效態(tài)含量的變化特征83-86
• 7.3.6 盆栽試驗(yàn)土壤pH與土壤Cd及微量元素有效態(tài)含量的關(guān)系86-88
• 7.3.7 盆栽試驗(yàn)玉米植株中微量元素的分布特征88-90
• 7.3.8 土壤酸化對(duì)重金屬及微量元素的活化效應(yīng)90-92
• 7.4 討論92-93
• 7.5 小結(jié)93-94
• 第八章 結(jié)論與結(jié)語94-97
• 8.1 主要結(jié)論94-95
• 8.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)95-96
• 8.3 問題與展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-111
• 致謝111-112
• 作者簡介112

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：關(guān)中平原農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：252546