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亿电竞官网_我国设施农田土壤重金属污染评价与空间分布特征

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亿电竞-结果表明我国设施农田土壤重金属含量呈现出一定的空间产于规律,南部地区土壤Cd、Pb 和Hg 含量最低,北部地区土壤As、Cu、Zn 和Cr 含量最低,西北部地区土壤Ni含量最低。与HJ/T 333-2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》比起,设施农田土壤Cd 含量微克最相当严重,其在南部、北部和西北部地区的微克亲率分别为41.7%、54.5%和11.1%;其次是Pb,在3 大区域的微克亲率分别为33.3%、18.2%和0。地积累指数评价结果显示我国设施农田土壤Cd 污染最相当严重,其次为Hg 污染。另外,随栽种年限的缩短,设施农田土壤重金属积累显著,且土壤重金属的积累量随土层加剧呈圆形上升趋势。

就重金属的来源而言,我国设施农田土壤重金属来源以肥料,特别是在是畜禽粪便有机肥居多。前 言20 世纪90 年代以来,随着工业化和城市化进程的减缓,工业污染物废气、不含重金属农药化肥的用于以及使用污水灌溉等造成农田重金属积累和微克等环境问题日益突显,早已引发了社会各界的高度注目。作为农田质量的一个最重要评价指标,农田重金属含量状况更加受到普遍注目。

我国设施农业自20 世纪80 年代以来发展很快,2010 年我国设施园艺面积约362万hm2,其中,设施蔬菜面积为335 万hm2,占到设施园艺总面积的90%以上,到2012 年我国设施园艺面积已约386 万hm2,设施园艺产业净产值约5800 多亿元。多达,2015 年北京市设施蔬菜和食用菌播种面积为34113 hm2,占到设施农业总播种面积的83.2%。

我国设施农业栽培经常正处于半封闭状态,具备气温低、湿度大、蒸发量大、无雨水淋洗、无下陷、复种指数低、施肥量(特别是在是有机肥)较小等特点,造成设施土壤化学系性质和生物学性状再次发生根本性变化,主要展现出为土壤酸化、盐渍化,养分不均衡及过量积累,以及重金属积累等。有数研究指出,设施栽培土壤中重金属呈圆形显著积累趋势,且含量明显低于露地栽培土壤。设施菜地早已沦为时隔工矿/污灌菜地之后重金属积累较相当严重的菜地类型,应当引发充足推崇。

近年来,虽然关于设施农田土壤中重金属的研究报导较多,但各研究区域较小,且产于更为集中,无法综合体现我国设施农田土壤重金属污染的现状。因此,笔者搜集了1997 年以来全国关于设施农田重金属研究的数据,通过统计分析,阐释了有所不同地区设施农田土壤中重金属污染现状及空间产于特征,并探究设施农田土壤重金属的主要来源,以期为我国设施农田土壤重金属防控和农田质量安全性获取科学依据。1 研究方法1.1数据来源涉及统计数据主要检索自中国知网(1997—2017 年)、维普(1997—2017 年)和Web of Science(1997—2017 年)等数据库中关于我国设施农田重金属污染研究的文献。

共计搜集全国31 个地区的数据,还包括有所不同栽种年限和有所不同土层重金属含量和产于数据。搜集的所有数据的分析方法皆符合中国环境保护部规定方法或美国环境保护局(USEPA)引荐方法,数据来源现实可信。合乎正态分布的重金属含量数据使用算术平均值叙述;合乎对数正态分布的重金属含量数据使用几何平均值叙述;使用单因素方差分析(one-way ANOVA)检验差异显著性。

使用Excel 2007 和SPSS 19.0 软件展开数据统计分析。1.2数据分布情况共计搜集全国各地31 个地区的数据,按照农业气候区划和数据分布情况,将其分成3 个区域:南部地区,还包括上海、安徽、江苏、浙江、湖北、云南和河南7 个省(直辖市);北部地区,还包括北京、河北、天津、辽宁、吉林、黑龙江、山东和山西(部分地区)8 个省(直辖市);西北部地区,主要还包括陕西、山西(部分地区)、内蒙古、甘肃、宁夏、青海和西藏7 个省(自治区)。1.3重金属污染评价方法地积累指数(Igeo)是由德国科学家Muller于1969 年明确提出的,是一个基于重金属总浓度与背景值的关系研究水环境沉积物中重金属的定量指标,现在也常用于土壤重金属污染评价,计算公式为式(1)中,Cn 为沉积物中元素n 含量,mg·kg-1;Bn 为黏质沉积岩中该元素的地球化学背景值,mg·kg-1;1.5 是考虑到了各地岩石差异有可能引发的变动而挑选的系数。

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地积累指数分级标准闻表格 1 。一般来说在地积累指数计算出来中,元素的地球化学背景值挑选工业化前全球沉积物重金属的平均值背景值作为参照,由于有所不同地球化学背景有可能导致各地重金属污染程度有所不同,故自由选择各省(直辖市、自治区)土壤重金属含量背景值作为Bn。

2 结果与分析2.1设施农田土壤重金属含量由表格 2 由此可知,我国设施农田Cd、Pb 和Hg 平均值含量以南部地区为最低,比北部地区分别低42.5%、10.8%和100.0%,比西北部地区分别低137.5%、40.7%和15.8%;As、Cu、Zn 和Cr 平均值含量皆以北部地区为最低,其比南部地区分别低24.3%、13.2%、46.4%和13.9%,比西北部地区分别低38.9%、30.8%、20.9%和21.4%;而Ni 平均值含量则以西北部地区为最低,其比南部和北部地区分别低43.2%和12.9%。大部分设施农田栽种蔬菜,故将数据与HJ/T 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》展开较为,结果显示Cd、Cu、Zn、Pb、Hg 微克亲率分别为37.5%、8.1%、5.9%、18.8%和20.0%,其余元素并未经常出现微克情况。

其中,Cd 含量微克最相当严重,南部、北部和西北部地区微克亲率分别为41.7%、54.5%和11.1%,Pb 微克亲率分别为33.3%、18.2%和0,Hg 微克亲率分别为29.8%、20.0%和0,Cu 微克亲率分别为12.5%、10.0%和0,Zn 仅有在北部地区经常出现微克,微克率为11.1%。2.2设施农田土壤重金属污染评价地积累指数法同时考虑到了人为因素和土壤环境地球化学背景值对重金属富含的影响,该方法最初应用于沉积物中重金属含量评价,后来也普遍应用于土壤环境中重金属含量评估,是目前国内外土壤环境评价中普遍使用的方法。有所不同地区设施农田重金属地积累指数闻表格 3。

由表格 3 由此可知,南部地区Cd、Hg 地积累指数平均值分别为1.05 和0.20,分别表明中度污染和轻度污染,其余元素地积累指数平均值皆大于0,表明无污染。南部地区Cd 地积累指数表明无污染、轻度污染、中度污染和中强污染的点位数分别占到总点位数的33.3%、33.3%、22.2%和11.2%;与南部地区相近,北部地区Cd、Hg 地积累指数分别为0.74 和0.37,皆科轻度污染状态,其余元素地积累指数皆大于0,Cd 无污染、轻度污染、中度污染和中强污染的点位数分别占到总点位数的10.0%、40.0%、40.0%和10.0%。西北部地区Hg 地积累指数平均值为1.45,约中度污染,但西北部地区Hg 含量数据较较少,无法全面地体现整体污染状况,评价结果有可能不存在较小偏差;其余7 种重金属元素的地积累指数平均值皆大于0,但个别地区Cd、Cu、Zn 和Pb 仅次于地积累指数小于0,解释西北部地区个别区域不存在污染现象。从评价结果来看,我国设施农田重金属污染最相当严重的是Cd 污染,其次为Hg 污染,此外,Cu 污染也不应引发推崇。

2.3设施农田土壤重金属积累趋势南部、北部和西北部3 大区域有所不同年限设施农田重金属含量的统计资料结果(表格 4)指出除南部地区Pb 以外,经过10 a 栽种时间各区域土壤重金属含量皆呈现出有所不同程度的减少,其中,Cd 含量增幅仅次于。南部、北部和西北部地区10 a 栽种时间土壤Cd 平均值含量比3 a 栽种时间土壤分别减少103.8%、123.1%和110.7%;而土壤Cu 含量分别减少50.0%、36.1%和61.1%,土壤Zn 含量分别减少31.0%、23.2%和50.1%。从有所不同地区来看,栽种时间10 a 时,南部地区土壤As 含量减少105.6%,而北部和西北部地区仅有分别减少8.4%和3.8%;南部和西北部地区Ni 含量分别减少63.5%和40.4%,而北部地区仅有减少7.8%。西北部地区Cr 含量减少56.1%,南部和北部地区分别减少12.6%和7.6%。

此外,南部地区Pb 含量经常出现随年限减少而减少的情况,这有可能是由于南部部分地区土壤Pb 背景值较高。3 大地区土壤在栽种3~6 a 时重金属含量增幅较小,这主要是由于当栽种3~6 a 时,轻金属元素累积到容许作物长时间生长的临界浓度时,农户之后不会采行一些措施来增加损失,如漏棚、翻耕甚至耕作等,待土壤条件略为有提高再行展开栽种,所以造成栽种年限6 a 后,重金属积累速率有所上升。

2.4设施农田土壤重金属横向产于特征有所不同地区设施农田土层重金属含量的横向产于特征闻表格 5。由表格 5 由此可知,各地区土壤重金属含量随土壤深度减少而上升,但个别土壤经常出现减反增的情况。南部、北部和西北部地区20~40 cm土层与表层(0~20 cm)比起,Cd 含量分别减少43.3%、78.6%和33.3%,Cr 含量分别减少41.0%、9.7%和1.5%,As 含量分别减少34.4%、5.1%和26.7%,Pb 含量分别减少5.8%、8.1%和4.7%。

与20~40 cm 土层比起,南部、北部地区40~60 cm 土层Cd 含量分别减少25.0%和33.3%;南部地区As、Cr 和Pb 含量分别减少14.3%、15.3%和10.8%,而北部地区As、Cr 和Pb 含量反而增高15.7%、7.0%和0.8%;与40~60 cm 土层比起,南部地区60~80 cm 土层Cd、As、Cr 和Pb 含量分别减少38.6%、61.1%、25.5%和24.1%。3 讨伐 论3.1分区的合理性和数据有效性问题笔者充份搜集了近20 a 来我国设施农田重金属的研究结果并对其展开统计分析。搜集过程中,华南地区广东、广西和福建等地以及西南地区四川、重庆和贵州等地皆未见涉及研究,且我国设施农业产于呈现出显著的区域化特点,主要集中于在环渤海湾及黄淮海地区、长江中下游地区以及西北地区。

故参照农业气候区划,并同时考虑到文献中有所不同研究地区土壤pH 值,将搜集到的数据分成南部、北部和西北部3 大区域展开统计分析。关于数据的准确性方面,虽然搜集的时间尺度较长,但对设施农田重金属的研究多集中于在近10 a,样品的分析方法至此规范,检测精度比较较高,且在数据统计分析过程中去除了出现异常值。考虑到数据分布的不均匀分布性,对样点更为集中于的区域,只保有近期的研究数据,以提升分析结果的准确性。在数据统计资料方面,既统计资料了各个地区多个点位土壤重金属含量的平均值,也统计资料了区域的最大值和最小值,但以平均值评价各地区设施农田重金属污染水平有可能不存在一定偏差。

3.2我国设施农田重金属污染空间产于特征从搜集到的数据可显现出,我国设施农田土壤重金属含量呈现出一定的空间产于特征,南部地区土壤Cd、Pb 和Hg 平均值含量最低,北部地区As、Cu、Zn 和Cr 平均值含量最低,而西北部地区Ni 平均值含量则最低。地积累指数指出南部地区土壤Cd 和Hg 为中度污染和轻度污染,北部地区土壤Cd、Hg 皆为轻度污染,而西北部地区土壤Hg 为中度污染,其余元素的平均值地积累指数皆表明无污染;此污染趋势与有所不同地区设施农田土壤重金属含量水平所表明的结果大致相同,曾希柏等对我国菜地重金属的研究也指出Cd、Hg 污染较相当严重。设施农田土壤Cu、Zn 和Pb 含量与栽种年限呈圆形明显于是以涉及关系,但是有所不同轻金属元素积累速率有所差异,其中Cu 和Zn 积累速率最慢,Cr、Pb 次之,而Cd 积累速率最快,这与贾月慧等对北京郊区设施菜地的研究结果完全一致。

随土层深度的减少,各地区土壤重金属含量整体呈圆形上升趋势,但南部地区几种重金属含量随土层加剧而上升的趋势小于北部、西北部地区(表格 5)。李树辉对山东寿光的研究指出,有所不同土层中重金属As、Cd、Cu、Zn、Cr 和Ni 含量随栽种年限的缩短皆有有所不同程度的减少,侯鹏程对上海松江地区的研究也得出结论类似于结论。

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由此可见,重金属在设施农田中均不存在积累特性,且不存在由表层向上迁入的趋势。有数研究指出土壤pH 值减少,重金属溶解度则明显增高,因此,随灌溉水向上迁入的淋溶趋势也就越大。同时,用药有机肥也可造成重金属活性强化而加快重金属的迁入。此外,寒带交错、积水和温度增高也可造成重金属随溶解性有机质(DOM)的淋滤起到强化。

由此可见,土壤酸化、高温环境、频密灌溉以及土壤有机质积累等因素均可造成设施菜地土壤重金属向下层迁入。3.3关于我国设施农田土壤重金属污染来源的探究研究指出设施农田土壤重金属含量与肥料的用药有密切关系。薛延丰等对江苏沿海地区的研究指出Cd、Cu 和Zn 与有机质、速效氮和速效磷有可能具备相近的来源。

李树辉对吉林四平、甘肃武威的研究指出有机肥和化肥的用药有可能是造成设施农田土壤Cd、Zn、Cr、Cu 和Pb 等积累的最重要原因,但氮肥和钾肥对土壤重金属积累的影响较小。任顺荣等通过定位试验找到长年用药尿素并未明显提升土壤Cd、Cr、As 和Hg 含量,氮磷钾肥料配施和氮磷肥料配施两种处置之间土壤Cr、Hg 和As 含量不不存在明显差异,但磷肥需要明显减少土壤Cd 含量。由此可见,用药磷肥有可能是土壤Cd 积累的主要来源。有机肥中重金属含量远高于化肥,而有所不同种类有机肥中重金属含量也有所差异,以畜禽粪便为主要原料的商品有机肥中Cu、Zn 含量低于以纺织废弃物、腐植酸和作物秸秆等为原料的商品有机肥。

王美等报导用药有机肥的土壤Cu、Zn、Pb 和Cd 含量比不用药有机肥的土壤减少0.08~13.98、0~26.5、1.63~5.31 和0~0.34 mg·kg-1。畜禽粪便早已沦为最主要的基肥之一,农户为执着高产不会施入大量有机肥,加之,设施农田复种指数低,造成肥料投入量更大。

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由此可见,用药有机肥能增大土壤污染风险,导致土壤重金属,特别是在是Cu、Zn 的积累,这有可能是我国设施农田土壤重金属的最主要来源。特别是在是北部地区的山东、河北等省是我国设施农田比较发达的地区,设施大棚集约化程度低,栽种年限宽,农业投入品总量大,造成土壤中As、Cu、Zn 和Cr 含量较高。

除肥料外,工业三废的废气依旧是我国农田土壤最重要的污染源。曾希柏等指出污泥/垃圾等固体废弃物的农业利用,是我国菜地土壤重金属含量升高的一个最重要原因。于彩莲等对哈尔滨蔬菜大棚的研究指出Cd 微克相当严重有可能与取样地长年污灌历史有关。

我国南部地区以及北部地区的辽宁、吉林等省经济比较繁盛,矿业、冶金和纺织等工业废气,以及历史污灌等都导致农田重金属污染,部分农田改回设施农田后,土壤重金属污染仍不存在。张小敏等对我国农田土壤重金属产于特征的研究指出,南方地区由于工业活动和矿区铁矿,造成土壤Cd 积累显著优于北方地区。另外,Pb 的工业污染源主要来自大气下陷,肥料中Pb 含量较低,设施菜地长年正处于覆膜状态,大气下陷对其影响比较较小。

此外,所含Cd、Pb 等轻金属元素的农药、薄膜等其他农业生产投入品也不会导致设施农田土壤重金属积累。茹淑华等对河北省设施菜地的研究找到,由于杨家棉田、经济作物田多年用于Hg、铜制剂和砷制剂等不含重金属的农药,改建为设施农田后仍然残余大量重金属污染物。

此外,我国有所不同地区土壤的元素背景值有所不同,也是影响设施农田重金属污染产于特征的最重要因素,如西部高原地区西藏和青海等土壤背景值广泛较高,有可能是造成西北部地区设施农田土壤Ni 含量低于南部、北部地区的最重要原因。4 结 论通过对国内外关于我国设施农田重金属研究文献的分析统计资料,找到我国设施农田重金属呈现出一定的空间产于特征,主要展现出在以下方面:南部、北部和西北部3 大地区设施农田土壤重金属含量及其产于规律各异,其中,Cd、Pb 和Hg 含量以南部地区为最低,与我国南部地区工业活动频密且受到农业投入品的影响有关;而As、Cu、Zn 和Cr 含量则以北部地区为最低,除受到工业活动的影响外,近年来北部地区设施农业发展很快,肥料(特别是在是有机肥)施用量较小,有可能也是导致这一现象的原因;Ni 含量以西北部地区为最低,主要是由于西北部地区Ni 的土壤背景值较高。我国设施农田土壤重金属含量随栽种年限的缩短而呈现出有所不同程度的减少,指出重金属在设施农田中有显著积累,3 大地区皆以Cu、Zn 的积累速率最慢。

设施农田重金属含量呈现出随土层加剧而上升的趋势。。

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