【摘 要】
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重金属在土壤中广泛存在,具有难降解、易累积及生物毒性强等特点,对农产品尤其是稻米安全生产形成潜在威胁。土壤—稻米系统中重金属迁移转化成为近年来科研人员和政府管理部门的关注热点。目前,针对土壤重金属含量与稻米重金属含量是否相关性存在不同认识,大多研究认为稻米重金属含量受土壤重金属生物有效性影响显著,而土壤重金属的生物有效性与土壤中的赋存形态有关。而目前关于水稻土壤重金属生物有效性的表征指标缺乏,因此
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重金属在土壤中广泛存在,具有难降解、易累积及生物毒性强等特点,对农产品尤其是稻米安全生产形成潜在威胁。土壤—稻米系统中重金属迁移转化成为近年来科研人员和政府管理部门的关注热点。目前,针对土壤重金属含量与稻米重金属含量是否相关性存在不同认识,大多研究认为稻米重金属含量受土壤重金属生物有效性影响显著,而土壤重金属的生物有效性与土壤中的赋存形态有关。而目前关于水稻土壤重金属生物有效性的表征指标缺乏,因此开展相关的研究工作势在必行同时也是保证稻米质量安全的基础。本研究以浙江某矿区水稻土壤—稻米为研究对象,研究了稻米和协同根系土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn含量,采用化学提取法研究土壤重金属形态,结合土壤重金属形态,采用富集系数法、生物活性系数法和RAC风险评价编码法分析根系土壤的生物有效性,运用回归分析法研究土壤重金属生物有效性并提出表征生物有效性的指标。同时,针对生物有效性高且危害性强的重金属Cd,研究区内剖面土壤Cd形态变化规律,研究成果为存在潜在重金属污染危害的农田尤其是矿区农田合理利用提供重要参考。主要结论如下:（1）根系土壤重金属As、Cd、Cu、Pb和Zn含量均值高于浙江省土壤重金属背景值,Cr、Ni均值低于背景值。部分稻米Cd重金属含量超过食品中污染物限量,As、Cr、Pb含量低于限量值。（2）稻米对土壤不同重金属的吸收能力存在差异,重金属富集能力依次为Cd>Zn>Cu>Ni>As>Cr>Pb,与基于生物活性系数法和RAC风险评价编码法的重金属生物有效性大小存在一定的差异。其中,土壤OM、pH和CEC与稻米As富集系数显著相关,OM与稻米Cr富集系数显著相关,土壤CEC与Zn显著相关。（3）一步提取法表明,不同浸提剂对根系土壤Cu、Ni、Zn的浸提能力依次为酸性提取剂(HNO3、HCl)>络合剂（DTPA、EDTA）>中性盐（Ca Cl2、NH4OAc）;对As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn浸提能力最强的提取剂分别为HNO3、DTPA/HNO3、HNO3/Ca Cl2、HNO3、HNO3、HNO3、HNO3,提取能力最弱的提取剂分别为NH4OAc/Ca Cl2、NH4OAc、DTPA/NH4OAc、Ca Cl2、NH4OAc、Ca Cl2、NH4OAc。（4）BCR提取法表明,根系土壤不同重金属的主要赋存状态有较大差异,其中根系土壤As、Cr、Ni、Zn主要赋存态为残余态,Cd主要赋存态为弱酸提取态和可还原态,Cu主要赋存态为可氧化态,Pb主要赋存态为可还原态。（5）研究区大多土壤剖面Cd含量随着剖面深度增加Cd含量降低,表层土壤富集明显。研究区的不同深度剖面土壤含量以ACI-Cd为主,整体上随着深度的增加占比逐渐降低。（6）稻米中重金属Cr、Cu、Pb、Ni、Zn含量与土壤相应重金属含量及形态均无显著相关性,本研究未得到表征其生物有效性的指标。基于土壤重金属含量、一步提取态含量、BCR提取态含量分别建立了稻米重金属As、Cd含量的线性以及非线性回归方程,在所有回归模型中,三次回归方程的可决系数最大。其中,DTPA浸提态As含量可作为表征土壤As生物有效性指标,土壤Cd含量、Ca Cl2浸提态Cd含量及可还原态Cd含量均可表征土壤Cd生物有效性。
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