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时间:2018-05-04
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1、土壤—蔬菜系统重金属富集规律研究 [摘要]通过对部分蔬菜基地采集的29种蔬菜样品中重金属的富集状况进行研究。结果表明:蔬菜基地的蔬菜已全部受到有害金属的污染。其中,铅污染最为严重。不同类别的蔬菜对重金属表现出不同的富集规律。叶菜类蔬菜的不同部分对重金属也表现出不同的富集规律,总体表现为菜根中重金属含量高于菜叶中重金属含量。蔬菜的同一部分对不同的重金属也表现出不同的富集规律。 [关键词]蔬菜;重金属;铬;铅;富集系数;富集模式 前言 随着近代工农业的迅猛发展,工农业现代化、城市化已成为人类文明发展的重要标志。但同时,人类也
2、面临着人口膨胀、资源短缺和环境污染的严重威胁。当前全球的环境问题日益严重,其中环境污染中的重金属污染已成为当今世界备受关注的一类公害。重金属是指比重等于或大于5.0的金属,如Cd、Cr、Zn、Mn、Cu、Hg、Fe、Ni、As等,它们当中有植物生长所必需的元素,如:Fe、Mn、Cu、Zn;有些是植物生长所不需要的元素,如:Hg、Pb、Cd等。过量的重金属是造成环境污染的重要因素之一。 一、我国土壤—植物系统重金属的污染状况 据报道,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近20.0×103km2,约占总耕地面积的1/5
3、。其中被工业“三废”污染的耕地为10.0×103km2,污水灌溉的农田面积已达到3.3×103km2。某省曾经对47个县和郊区的2.59×103km2耕地(占全省耕地面积的2/5)进行过调查,其结果表明,75%的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁,而且污染程度仍在加重。污水灌溉等对农田已造成大面积的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后,污染耕地25.0×103km2,造成了严重的镉污染,稻田含镉5~7mg/kg。天津近郊因污水灌溉导致0.23×103km2农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉污染农田27.0km2,因施用含污染
4、物的底泥造成13.3km2的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%。20世纪80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明,大约60%的土壤和36%的糙米存在污染问题。 二、土壤—蔬菜系统中重金属污染概况 (一)土壤中重金属污染形态 植物从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系,但土壤中的重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。研究表明,石灰性污灌土壤0~20cm土层中,Pb、Cd主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在,其次是有机结合态,交换态和吸附态较少;Pb的吸附态大于交换态;而Cd则相反。 (二)重
5、金属污染物在土壤中的分布 土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换或络合、生物作用的结果,大部分被固定在耕作层中,一般很少迁移至46cm以下的土层,但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同,在含有大量铁、铝组分的酸性(pH5.3~6.8)红壤中,砷酸根可与之生成难溶盐类富集于30~40cm耕作层中。还有研究表明,金属污染物主要累积在土壤耕作层,而且其可给态含量较高,分别占全量的60.1%、30%、38%和2.2%。灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态,进入土壤后95%被土壤矿质胶体和有面质迅速吸附或固定。它一般累积在土
6、壤表层,在剖面上分布自上而下递减。 (三)重金属污染的特点 重金属的污染物的特点可以归纳为以下几点:(1)形态多变;(2)金属有机态的毒性大于金属无机态;(3)价态不同毒性不同;(4)金属羰基化合物常含剧毒;(5)迁移转化形式多;(6)重金属的物理化学行为多具有可逆性,属于缓冲型污染物;(7)产生毒性效应的浓度范围低;(8)微生物不仅不能降解重金属,相反某些重金属可在土壤微生物的作用下转化为金属有机化合物(如甲基汞)产生更大的毒性。同时重金属对土壤微生物也有一定毒性,而且对土壤酶活性有抑制作用;(9)生物摄取重金属是积累性的,各种生
7、物尤其是海洋生物,对重金属都有较大的富集能力;(10)对人体的毒害是积累性的。重金属污染的另一特点就是它们不能被降解而消除。无论现代的何种方法,都不能将重金属从环境中彻底消除。这一点与有机污染物迥然不同。重金属在自然界净化循环中,只能从一种形态转化为另一种形态,从甲地迁移乙地,从浓度高的变成浓度低的等等,由于重金属在土壤和生物体内积累富集,即使某种污染源的浓度合符“排放标准”,仍然会通过污染蔬菜造成对人类的危害。 三、土壤—植物系统中重金属污染的危害 (一)铬 1.土壤环境中铬元素的基本情况和来源 铬是耐腐蚀的重金属。土
8、壤中铬含量主要来源于成土母岩。正常土壤含铬5~1000mg/kg,平均含量为20~200mg/kg。土壤全铬含量极少部分可溶,仅占0.01%~0.4%。我国土壤中铬的含量为2.2~1209mg/kg,平均为
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