农田土壤重金属As、Cd污染的钝化剂修复效果及风险评价

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山东省鱼台县是山东省重要的粮食生产基地,属于农业大县,主要的粮食作物为水稻。2019年对鱼台县农用地污染状况进行详查发现土壤砷含量略高于风险筛选值,土壤镉含量接近风险筛选值。因此,本文以鱼台县典型的水稻土和污染区为研究区域,以农田土壤中的重金属砷镉及水稻为研究对象,通过在土壤中外源施用不同的钝化剂来降低土壤重金属有效态含量,从而减少水稻对重金属有效态的吸收。本文应用顺序提取法(Bureau of Reference sequential extraction methods,BCR)和薄膜梯度扩散技术(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)测定了土壤中重金属有效态含量,对土壤中砷镉含量的变化以及水稻体内砷镉积累量的变化进行了分析探讨,进而筛选出适用于鱼台区域土壤污染修复的钝化剂。同时使用重金属有效态含量对土壤-农作物体系重金属污染进行风险评估,从而更加科学的预估该区域土壤重金属的生态风险。(1)在As、Cd污染水稻土壤中施用7种钝化剂(中微量元素型、土壤调理剂型、秸秆及吸附物质型、腐殖酸及有机矿物复合材料型、木醋液及菌剂型、化学材料为主及生物菌肥和菌剂型)的试验结果表明,与不施用钝化剂的对照相比,生物菌肥和菌剂型钝化剂降低水稻籽粒和根系As、土壤As的效果最明显,分别降低了40.7%、23.2%和33.4%;以化学材料为主的钝化剂降低水稻籽粒和根系Cd、土壤Cd的效果最明显,分别降低了31.9%、34.2%和60.9%。(2)基于土壤重金属总量的内梅罗指数法分析重金属生态风险的结果是:土壤中重金属Cd的预测值达到警戒线标准,As则处于清洁状态;通过地累积指数法评价重金属生态风险值的结果是:土壤中重金属Cd的预测值为1级无污染-中度污染,As为0级清洁水平。(3)基于土壤重金属有效态含量的潜在生态风险指数分析的结果为Cd、As均处于低风险状态;土壤和农产品综合质量指数法的结果表明Cd、As均为清洁状态。通过重金属有效态含量对土壤环境污染程度进行评价,发现土壤和农产品综合质量指数法充分考虑了重金属有效态含量、植物籽粒吸收土壤重金属的机制以及植物根部向籽粒转运重金属的效率,更加直观的表现出人体吸收土壤重金属的潜在风险,从而更加科学的评估土壤和农产品的环境健康风险。
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