矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性.pdf

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1、第26卷第12期2802010年12月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．12Dec．2010矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性董霁红，于敏，程伟，葛冬梅，李科心(中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116)摘要：为分析矿区充填复垦土壤种植农作物的生态安全性，以中国徐州市柳新矿区复垦场地为例，对照当地农田土壤，对充填场地种植小麦不同部位As、Cd、cr、cu、Hg、Pb、zn7种重金属元素含量进行检测，分析了cd、Cr在成熟小麦不同器官中的分布、富集情况，并利用单项污染指数法和综合指数法对小麦籽粒进行了风险评价。结果表明，三场

2、地中Cd和Hg在未成熟苗中的含量小于成熟萃中的含量，Cr、Cu和zn则与之相反，Pb和A占的含量规律性不太明显；复链场地小麦未成熟根的熏金属含量都小于成熟根中的含量；比照地中除Cr和Zn之外，其余元素在未成熟根中的含量均大于成熟根的含量：参照粮食污染限量标准，小麦籽粒中Cd和Cr含量均超标。风险评价显示三场地小麦籽粒中Cd、Cr单项污染指数达到轻度至重度水平，综合污染指数处于轻度污染至中度污染水平之间。该研究对矿区粮食安全的监控具有重要的实际应用价值。关键词：重金属，污染，风险评价，复垦土壤，小麦，分布趋势doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2

3、010．12．048中图分类号：X53文献标志码：A文章编号：1002-6819(2010)一12-0280—07董霁红，于敏，程伟，等．矿区复垦土壤种植小麦的重金属安全性[J]．农业工程学报，2010，26(12)：280--286．DongJihong，YuMin，ChengWei，eta1．Safetyofheavymetalspollutionforwheatplantedinreclaimedminingsoil[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(12)：280--286．(inChinesewithEnglishabs仃a

4、c00引言1材料与方法中国人多地少，耕地资源十分贫乏，充分利用矿区复垦地变得很重要。中国20世纪80年代初开始煤矿造地复田综合治理研究，提出了矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦和挖深垫浅3种复星技术【lJ。由于煤矿废弃物中含有多种重金属元素，矸石、粉煤灰充填复垦有可能引起土壤污染；而且这些重金属污染对土壤基本是一个不可逆的过程，重金属进入土壤后很难通过自然过程得以从土壤环境中消失或稀释，对生物体的危害和对土壤生态系统结构与功能的影响不容易恢复【2一l。植物根系町吸收土壤重金属，并在植物根、茎、叶及籽粒中累积，进而又影响植物的生长发育，以及作物产量与质量。20世纪70年代以

5、来，国内外学者对蕈金属污染问题进行了大量研究，研究涉及重金属向农作物的迁移聚集【”1，重金属在作物体内的富集、分布【8以21，影响作物对重金属吸收的因剥8’13】，作物和土壤中莺金属含量的相关性ll*151以及研究重金属迁移转化、累积的方法[16181等。尽管重金属污染问题引起广泛的关注，相关的研究也很多【l引，但是，目前国内对矿区复垦场地的粮食安全问题及重金属农作物污染问题的研究相对较少[201。本文通过研究煤矸石和粉煤灰两种充填复垦土壤，种植小麦对重金属污染的响应，与对照土壤进行对比，进而评价研究区域的粮食安全。收稿日期：2009．II一25修订H期：2010．

6、114)I基金项目：教育部创新团队(IRT0865)作者简介：董霁红(1967一)，女，l

7、j两芮城人，博士，副教授，主要从事矿山生态与土地污染研究。徐州中国矿业大学环境与测绘学院，221116。Email：dongiihong@cumt．edu．cn1．1场地试验场地位于徐州市西北20Lra的铜山县柳新乡境内。矸石回填复垦场地(34025’24N，117008’26E)；工程于1998年实施，采用的复垦方法是将块粒大小不等的煤矸石直接充填塌陷区，然后覆上40～45cm的黏土，进行种植；粉煤灰回填复垦场地(34023’43N，117。07’29E)，于2001年实施

8、，该复垦方法是将电厂粉煤灰场的粉煤灰采用管道输送到粉煤灰场西侧的塌陷区，然后覆上40～50cm的沙土，进行种植。试验对照土壤选择一块土层深度大于lm的地块，该地块在未塌陷区内与复垦场地邻近，耕作制度和种植作物相同，受地下水影响基本相同，而且与复垦场地未复垦前土壤性质基本一致，为矿区黏土。1．2方法根据试验田的面积和形状，均采用蛇形采点取样，在煤矸石充填场地、粉煤灰充填场地、对照场地，每区各取5个苗样。样本包括：1)同一时期不同复垦土壤的土样和对应样点的成熟植物样；2)采集相同样点的未成熟、成熟植物样检测小麦不同部位中的砷As、汞Hg、铅Pb、铜Cu、镉Cd、铬C