不同工業(yè)企業(yè)周圍土壤-作物系統(tǒng)重金屬空間變異及其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、土壤作為環(huán)境的主要組成部分，不僅提供人類生存所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，而且接受來自工業(yè)和生活、農(nóng)藥化肥等含重金屬的各種物質(zhì)的污染。近年來，隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，土壤的工業(yè)污染越來越受到關(guān)注，工礦企業(yè)的廢水、廢氣、廢渣中的重金屬對周圍土壤．作物系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯影響。對不同的排污模式的企業(yè)周圍不同的土壤性質(zhì)的土壤．作物系統(tǒng)中的重金屬污染特征、分布、及其遷移轉(zhuǎn)化的影響因素等進行系統(tǒng)研究，對于合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)布局以及對農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)具有重要的理論與實際指導意

2、義。 本研究以長江三角洲經(jīng)濟高速發(fā)展的張家港市為例，通過對企業(yè)周圍小間距的土壤和作物樣點的對應(yīng)采集，分析了土壤pH，重金屬有效態(tài)和全量，作物中重金屬含量，借助GIS軟件并運用相關(guān)的統(tǒng)計分析，研究了不同工業(yè)企業(yè)周圍土壤．作物系統(tǒng)重金屬的空間分布及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，探討了導致這一結(jié)果的影響因素。結(jié)果表明： 1．總的來說，不同企業(yè)類型、不同的排污方式對周邊的土壤、作物中重金屬含量分布有明顯影響：以大氣排放為主的冶金企業(yè)(SG)雖未

3、導致土壤中重金屬明顯積累，但顯著提高了其周圍作物中的Pb含量，在采集的企業(yè)周圍作物可食樣品中，有25％的小麥樣點及52.6％的稻米樣點Pb超標。而企業(yè)污水灌溉分別導致了氧化鉛廠(TP)、化工廠(MF)、化工廠(GK)周圍的農(nóng)田土壤中高含量的Pb、Cd、Hg的聚集。和國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準(GB 15618-1995)相比，TP周圍土壤中Pb聚集現(xiàn)象嚴重，但并未超過國家二級標準；MF周圍土壤Cd的超標率為9.4％；GK周圍土壤中Hg的超

4、標率為83.4％。其上作物的重金屬吸收量也明顯提高。和國家食品衛(wèi)生標準(GB2762-2005)相比，TP周圍有50％的小麥樣點及78.9％的稻米樣點Pb超標；MF周圍有17％的小麥樣點及5.3％的稻米樣點Cd超標；GK周圍有7.7％的小麥樣點Cd超標，小麥Hg沒有超標樣點，有13％的樣點稻米Hg超標，稻米Cd沒有樣點超標。 2．不同工業(yè)企業(yè)周圍重金屬在土壤、作物空間上的分布規(guī)律表現(xiàn)為：在土壤剖面上，不管以大氣污染為主還是污水

5、灌溉方式進入土壤中的外源重金屬主要聚集在土壤表層0-20cm范圍內(nèi)，這和研究區(qū)土壤表層的粘性成分和有機質(zhì)含量較高，且還原條件較強，并且在表層下有緊實的犁底層所決定的。值得指出的是，Hg在土壤剖面上的分布趨勢表現(xiàn)為土壤Hg在表層0-5cm含量低于土層5-15cm中的Hg含量，土壤中汞向下遷移至土層50cm處，遷移現(xiàn)象比較明顯，這在一定程度上對地下水污染構(gòu)成了一定的威脅。在水平空間上，在大氣污染的排污模式下，重金屬在土壤、作物中的空間分布趨

6、勢不明顯，企業(yè)對其影響范圍較難確定；在污水排污模式下，土壤重金屬的空間分布規(guī)律很明顯，高含量的重金屬聚集在企業(yè)排污口附近，然后隨著離企業(yè)排污口距離的增加，土壤重金屬含量呈指數(shù)降低，作物中重金屬的空間分布和土壤中重金屬空間分布基本保持一致。在本研究中，TP、MF、GK企業(yè)對土壤環(huán)境重金屬含量的影響范圍分別為：400m、100m、400m。 3．在本研究中4個企業(yè)的兩種排污模式下，以污水而進入土壤的重金屬有效性明顯高于以大氣污染方

7、式進入土壤的重金屬的有效性。在大氣污染情況下，土壤和作物中的重金屬含量之間無明顯相關(guān)性。在污水排污的情況下，土壤和作物重金屬含量之間有顯著的指數(shù)或線性關(guān)系。TP小麥Pb和土壤Pb沒有顯著相關(guān)性，稻米Pb和土壤Pb有顯著的指數(shù)關(guān)系，土壤有效Pb含量為13mg kg<'-1>，全Pb含量為110mg kg<'-1>，是水稻吸收土壤Pb的臨界含量。MF小麥Cd和土壤Cd有顯著的線性關(guān)系，稻米Cd和土壤Cd有顯著的指數(shù)關(guān)系，土壤有效Cd含量為0

8、.25mg kg<'-1>，全Cd含量為1.2mgkg<'-1>，是作物吸收土壤Cd的臨界含量。同時，對于小麥超標的臨界值來說，土壤中有效Cd和全Cd的含量分別為0.319mg kg<'-1>及1.42 mg kg<'-1>；對于稻米超標的臨界值來說，土壤中有效Cd和全Cd的含量分別為0.360mg kg<'-1>及1.50 mg kg<'-1>。GK小麥Hg和土壤Hg之間并沒有顯著的相關(guān)性，而稻米Hg和土壤Hg之間有顯著的指數(shù)關(guān)系，對

9、于稻米Hg超標的臨界值來說，土壤中有效Hg和全Hg的含量分別為0.074mg kg<'-1>及1.0mg kg<'-1>。 4．土壤與作物中重金屬含量及其分布受土壤性質(zhì)、企業(yè)的排污模式、作物及重金屬種類等諸多因素的影響。土壤低pH大大增加了重金屬的潛在活性，提高作物對重金屬的吸收能力。如GK土壤中Cu和Cd含量很低，是MF土壤中Cu和Cd含量的1/3到1/5，但作物中的Cu和Cd含量卻基本持平。同時，不同作物的吸收能力、不同重

10、金屬的遷移能力的強弱也影響著作物對土壤中重金屬的吸收。對于Cu和Zn元素來說，兩種作物對它們吸收能力的強弱為：小麥>水稻；而對于Pb、Cd和Hg元素來說，兩種作物對它們吸收能力的強弱為：水稻>小麥。對于不同的重金屬種類來說，小麥對各種重金屬的吸收能力的強弱為：Zn>Cd>Cu>Hg>Pb，水稻對各種重金屬的吸收能力的強弱順序為：Zn>Cu>Cd>Hg>Pb。因此，可以根據(jù)不同作物對不同重金屬的吸收特性，在某種重金屬聚集嚴重的區(qū)域種植吸收