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蔬菜温室长期种植下土壤重金属累积风险评价-乐鱼直播app

2021-07-31 

本文摘要:运用中国农大曲周实验站有机化学栽种长时间精准定位实验,比较了有机化学栽种(ORG)、无污染栽种(LOW)和基本栽种(CON)3 种各有不同栽种方式下土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ni 7 种重金属含量的差别,并应用单因素指数值法、内梅罗综合性积累指数值法和潜在性生态风险性指数值法各自对土壤中重金属的积累风险性和生态风险性进行了点评。

运用中国农大曲周实验站有机化学栽种长时间精准定位实验,比较了有机化学栽种(ORG)、无污染栽种(LOW)和基本栽种(CON)3 种各有不同栽种方式下土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ni 7 种重金属含量的差别,并应用单因素指数值法、内梅罗综合性积累指数值法和潜在性生态风险性指数值法各自对土壤中重金属的积累风险性和生态风险性进行了点评。结果显示:历经15 a 的栽种,与2002 年的初值相比,3 种栽种方式下土壤重金属皆有明显的积累。

在其中土壤中Cd积累更加明显,各自提高了312.50%、175.00%、100.00%,有机化学和无污染栽种方式下土壤Cd 含量高达了温室大棚蔬菜产地生态环境点评规范,别的重金属含量虽也是有一定水平积累,但皆仍未mg。以初值为参考,点评结果显示,3 种栽种方式下土壤重金属积累指数值展示出为ORGLOWCON,有机化学栽种不会有较高的土壤重金属积累风险性。

以温室大棚蔬菜产地指标值为荐比率,能够显出历经15 a 的长时间精准定位实验,每个轻化学元素皆仍未造成 生态系统软件的风险性,3 种栽种方式的综合性生态风险性也都科比较严重生态伤害水平,但相相对而言,3 种栽种方式生态风险性指数值展示出为ORGLOWCON,因而不可加强生态农场有机肥料品质监管,以确保绿色农业的身心健康发展趋势。前 言现阶段重金属对土壤自然环境的环境污染早就引起国际社会的广泛瞩目,依据《全国土壤污染状况调查公报》说明,在我国田地土壤定位点mg率是19.4%,以Cd、Ni 和Cu 等重金属环境污染尤其引人注意。造成 土壤重金属环境污染有很多来源于,在其中栽种是田地重金属环境污染的关键缘故之一。

Zhou 等科学研究了22 年栽种和耕种对红壤中重金属积累的危害,结果显示:服药有机肥料不容易显著降低土壤中Cu、Zn、Cd 的积累,在其中Cd 乃至高达了我国土壤规范的3 倍;王雪等对化肥中重金属的含量情况及其栽种对土壤重金属积累危害的研究成果进行了结构化分析和小结,科学研究强调,有机肥料中的重金属含量小于有机肥,服药有机肥料比不栽种提高了土壤Cu、Zn、Pb、Cd 的含量。不难看出,服药有机肥料对土壤重金属的环境污染有一点深入分析。设施蔬菜一般服药有机肥料量都比较大,因而其造成 的土壤重金属环境污染难题更为显著。

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Zhang 等对北京通州区的设施蔬菜土壤中Cu、Cd 的堆积情况进行了调研,结果显示,设施蔬菜土壤中Cu、Cd 浓度值持续上升,一部分土壤试品高达了在我国设施蔬菜生产制造田地生态环境点评规范;茹淑华等剖析了设施蔬菜土壤中重金属含量的差别,结果显示,设施蔬菜土壤中Cd、As、Cu 和Zn 均值含量皆显著小于露地栽培蔬菜水果,且伴随着栽种期限降低,蔬菜水果土壤中Cd、Pb 和Hg 含量皆正圆形明显下降趋势。各有不同栽种方式下土地规划对策有明显差别,这种差别不容易对土壤品质造成深刻的印象的危害。旧思想强调有机肥料比有机肥安全系数,进而忽视了禽畜有机肥料服药带来的环境风险。

因为禽畜养殖行业很多用以没有重金属的饲料原料,因而禽畜排泄物等原料也不会有重金属环境污染风险性,Holzel 等、Qian 等检验了粪肥、羊粪等禽畜有机肥料,均找到一定量重金属的不会有。Luo 等科学研究强调禽畜排泄物对农牧业土壤中总Cd、Cu 和Zn 的推广各自占了55%、69%和51%,因而有适度对有机化学栽种的环境风险难题进行科学研究。绿色农业在中国迅猛发展的時间比较晚,长时间精准定位实验比较较少,重金属积累也是一个长时间的全过程,因而本科学研究在河北曲周中国农大实验站进行有机化学栽种长时间精准定位实验,另外原著无污染和基本栽种做为对比,更加不利表明了有机化学栽种土壤中重金属积累情况。另外应用各有不同方式对有机化学栽种的土壤重金属环境污染风险性进行点评,以求为绿色农业土壤中重金属环境污染风险性的操控获得理论来源。

1 原材料与方式1.1实验地概述本实验为无公害蔬菜温室大棚长时间精准定位实验,于2002 年3 月在中国农大曲周实验站(36°52′ N,115° 01′ E)进行,实验站位于河北沧州市曲周县北边,科暖温带半湿润温带季风气候区,光、热、水等气候资源非常丰富,但不会受到季风气候的抵触危害,春冬寒冷湿冷,夏天严寒多雨,科一年两煮种植地。年平均降雨量604 mm。

详细土壤为盐业潮褐土,实验前为很多年菜田。温室大棚分成3种各有不同栽种方式:有机化学栽种(ORG)、无污染栽种(LOW)和基本栽种(CON),3 种蔬菜栽种方式各自在3 个温室大棚进行。每一个温室大棚东西长52 m,南北宽7 m,钢构架,占地大概0.04 hm2。

每一个温室大棚内人力均分成3 个住宅小区,各温室大棚3 个住宅小区中间处理皆完全一致,进行不断实验。实验前土壤重金属含量及pH 值见报表 1。1.2试验设计长时间精准定位实验已到数进行了15 a,关键栽种农作物为春天西红柿(3―7 月)和冬季丝瓜(9 月―第二年1 月)。

实验设3个处理:(1)有机化学栽种(ORG):只服药有机肥料(EM化肥和干猪粪),不服药有机肥,有机肥料施肥量超出25 t?hm-2?a-1;病害防止以人力防止和物理学防止占多数。(2)无污染栽种(LOW):以有机肥料(EM化肥和干猪粪)占多数,施肥量为15 t?hm-2?a-1,小量服药有机肥,有机肥施肥量为400 kg?hm-2;病害防止以害虫防治占多数,病害相当严重时用以微毒较低残留的生物农药进行防止。(3)基本栽种(CON):应用常规管理方法,有机肥料施肥量为9 t?hm-2?a-1,有机肥施肥量为2 t?hm-2?a-1;病害防止以化学防治占多数。各有不同栽种方法下的营养物质推广、化肥服药及浇灌状况闻报表 2。

1.3试品搜集每一个栽种方式地快各另设3 个住宅小区,每一个小区域内采行S 形设点取样,每5 个点为一个混和样,抽样时再次清除土层脏物,分布均匀搜集0~20 cm 的土壤,多一点混和后的试品按四分法衡量,保有1 kg 上下,用塑封袋装好送到房间内。土壤试品经自然界吹干,去除石砾和农作物根茎沉渣,按回绝研磨过0.15 mm 涤纶滤后,作为精确测量土壤重金属指标值。

1.4测定法重金属Cd、Cr、As、Ni、Cu、Zn、Pb 的测定法参照我国生态环境保护规范(HJ 832―2017),应用微波加热輔助清除ICP-MS 精确测量,土壤试品在髙压清除罐里用氰化钠-硫酸-盐酸进行前处理,精确测量全过程中应用国家行业标准土样GBW07427 进行品质监管。1.5数据处理方法原始记录再次历经Microsoft Excel 程序流程进行梳理,应用SPSS 单要素方差分析对各有不同栽种方式下土壤自然环境质量标准进行显著性检验,Least significance difference(LSD)法进行平均值比较。

本科学研究以2002 年土壤重金属含量初值做为基本,应用单因素指数值法、内梅罗综合性积累指数值法对土壤中重金属积累风险性及级别进行点评,进而点评各有不同栽种方式对土壤重金属积累的危害。运用重金属数据信息,依据公式计算(1)和公式计算(2)推算出来单因素积累指数值(Pi)和内梅罗综合性积累指数值(P)。(1) (2)式中:Pi 为土壤中各重金属的积累指数值;Ci 为土壤中各重金属的计算含量,mg?kg-1;Si为2002 年土壤中各重金属含量的初值,mg?kg-1;(Ci/Si)max为土壤轻化学元素中积累指数值最高值;(Ci/Si)ave为土壤各积累指数值的均值。此外,本科学研究还以温室大棚蔬菜产地规范为荐比率,应用潜在性生态风险性指数值法对各有不同栽种方式下土壤重金属的生态风险性进行点评。

依据公式计算(3)和公式计算(4)推算出来各重金属的单项工程潜在性生态风险性主要参数(Ei)和多种多样重金属的潜在性生态风险性指数值(RI)。(3)(4)式中:Ci 和C0 各自为第 i 种重金属的检测浓度值和《HJ 333―2006温室蔬菜产地环境质量评价标准》中的标准值;Ti 为单种重金属的毒副作用数据信息,在本科学研究中土壤重金属的毒副作用指数应用徐争启等的方式进行推算出来,得到 Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As 和Ni 的毒副作用指数各自为5、1、5、30、2、10和5。2 結果与剖析2.1有机化学栽种土壤中重金属含量各实验地各有不同栽种方式下土壤中7 种罕见重金属的精确测量結果如报表 3 下图。

从报表 1 能够显出,实验刚开始前,土壤中重金属含量初值皆符合温室大棚蔬菜产地生态环境点评规范,土壤生态环境不错。历经15 a 的栽种,与初值相比,3 种栽种方式下土壤重金属皆有明显的积累,在其中ORG 和LOW 栽种下Cd 高达了温室大棚蔬菜产地规范,有一定的环境风险,需要引起青睐。

但其他重金属含量都没高达温室大棚蔬菜产地规范,基础符合农用地规范。从土壤各重金属指标值的含量看来,3种栽种方式土壤中Zn、Cd 和Cr 含量有显著差别,基础展示出为ORGLOWCON。

与初值相比,ORG、LOW 及CON 栽种下土壤中Zn 含量各自提高199.80%、96.64%、54.72%,土壤中Cd 含量各自提高312.50%、175.00%、100.00%,土壤中Cr 含量各自降低253.74%、178.46%、147.70%。尽管3 种栽种方式下土壤中Cu 和As 差别不明显,但他们在土壤中的含有效用都很明显,与初值相比,Cu 各自降低113.71%、64.87%、23.73%,As 各自降低126.56%、163.20%、100.99%。2.2有机化学栽种土壤中重金属环境污染点评2.2.1 重金属积累点评单因素指数值法是现阶段中国规范化的一种重金属环境污染评价方法,单因素积累指数值Pi≤1,环境污染级别为洗手消毒;Pi1 为环境污染水准,且Pi越大,积累就越相当严重。

为全方位反映各轻化学元素对土壤的各有不同具有,引人注意浓度较高的轻化学元素对生态环境的危害,另外应用了内梅罗综合性积累指数值法。内梅罗综合性积累指数值P≤0.7 环境污染级别为安全系数,0.7 P≤1 环境污染级别为警示水准,1 P≤2 环境污染级别属于轻微积累,2 P≤3 时超出轻中度积累,P越大积累就越相当严重。从报表 4 能够显出,3 种栽种方式下土壤中7 种重金属的Pi 值不尽相同,在其中有机化学栽种下Cd 和Cr 科中重度积累,有机化学栽种下Cu、Zn、Pb、无污染栽种下Cd、无污染和基本栽种下Cr 及其3 种栽种方式下As 科轻中度积累,别的均为轻微积累。

相相对而言,Ni 在土壤中积累风险性较为较小,在3 种栽种方式下都为轻微积累。整体看来,综合性积累指数值展示出为ORGLOW CON,在其中ORG综合性积累指数值低于3,科中重度积累,而LOW 和CON 综合性积累指数值在2~3 中间,科轻中度积累。

2.2.2 重金属生态风险评估潜在性生态风险性指数值法是由德国生物学家Hakanson 明确指出并作为点评土壤中重金属的方式,不但最能体现某一特殊自然环境中各种各样空气污染物的危害,也最能体现多种多样空气污染物的综合性危害,并以定量分析的方式区别出有潜在性伤害水平,是一种综合性反映土壤中重金属对生态环境危害发展潜力的方式。单项工程潜在性生态风险度Ei 40 属于比较严重生态伤害,40≤Ei 80 属于中等水平生态伤害,多种多样重金属潜在性生态风险性指数值RI 150 正处在比较严重生态伤害,Ei和RI 值越大,生态伤害水平越大。

依据报表 5,土壤中潜在性生态风险性仅次的原素为Cd,展示出出有比较严重生态伤害水平,次之是As、Ni、Pb、Cu、Cr,伤害水平超过的是Zn。3 种栽种方式下的每个轻化学元素Ei值都超过40,皆仍未造成 生态系统软件的风险性。潜在性生态伤害指数值RI 能够息息相关轻化学元素对本地生态系统软件的危害,反映总的环境污染造成 的生态风险性。

如报表 5 下图,3 种栽种方式的RI 值均超过150,属于比较严重生态伤害水平。相相对而言,3 种方式下7 种重金属的综合性生态风险性指数值展示出为ORGLOWCON,有机化学栽种方式下土壤中潜在性的生态风险性指数值最少。3 征讨 论土壤重金属含量的转变受成土母质和人为因素資源輸出的危害非常大,并且土壤重金属是现阶段很不会受到瞩目的土壤环境污染之一,土壤中重金属含量对土壤生态环境有非常大危害。

现阶段重金属早就沦落在我国农业中不容忽视的最重要空气污染物,重金属含量的降低不仅不容易造成 土壤环境污染,危害农业产品生产量与质量,并且可根据食物网伤害动物和人类的性命身心健康。本科学研究对重金属的环境污染点评分为积累点评和生态风险评估两一部分,积累点评是为了更好地评定各有不同栽种方式土壤中重金属的积累水平,中国有数很多科学研究报道了长时间栽种延续性经常会出现土壤轻化学元素的积累含有状况,而有机化学栽种长时间很多服药有机肥料否也不会不会有类似的难题,有一点大家瞩目和科学研究;生态风险评估是为了更好地评定实验地重金属的 环境污染风险,土壤重金属不容易入迁到别的生态体系,根据环境污染食材、空气和水环境治理间接性危害生态环境,对人们的生存和发展趋势具备相当严重的威协,因而对土壤重金属环境污染风险进行点评具有积极意义。

长时间精准定位实验地进行了长约15 a 的蔬菜水果温室大棚栽种,且肥料施加量较小,因而3 种栽种方式下土壤重金属都是有各有不同水平的积累,含有效用比较明显。殊不知Ni 在3 种栽种方式下积累风险皆较小,有可能是因为所施有机肥和有机肥中Ni 的成分较低,虽然长时间服药但没向土壤中輸出过多的Ni,因而调研地域土壤Ni 成分皆较低。

科学研究结果显示,有机栽种下Zn、Cd 和Cr 积累更加相当严重,这关键是由于现阶段规模化禽畜养殖行业广泛用以的饲料原料中常含很多的Zn、Cd、Cr 等重金属,而这种重金属没法被小动物基本上汲取,绝大多数随排泄物代谢身体之外,因而与一般有机肥相比,禽畜排泄物有机肥中这种原素的成分高些。次之,依据点评結果,尽管3种栽种方式绿色生态风险都科比较严重绿色生态伤害水平,但相相对而言仍是有机栽种下土壤重金属环境污染尤其相当严重,Kumar 等、王开峰等、唐政等的科学研究也都寻找有机栽种土壤中重金属环境污染风险较小,抵制了文中的点评結果。农业中,重金属关键来源于农用物资,而本科学研究区是有机栽种长时间精准定位试验站,试点区也不受工业生产废弃物及废水浇灌危害,实验地也是蔬菜大棚管理机制,因此都不不会有由除尘带来的重金属环境污染,因而有机栽种重金属积累关键源于长时间很多服药有机肥中的轻化学元素。

因为在非自然界饲养标准下,产业化饲养的饲料原料和化肥中一般来说所含多种多样重金属,因而运用养殖厂的禽畜粪制做的有机肥也必然所含重金属。在有机栽种全过程中,假如没法操控有机肥来源于,服药的产品有机肥品质良莠不齐,在所难免给土壤带来一定重金属环境污染的风险。

依据15 a 长时间精准定位实验的土壤轻化学元素积累状况,可能土壤中重金属均值年增加率,另外参照潜在性绿色生态风险指数值法划界的级别值可能出有土壤对重金属的最少支撑点期限,为将来有机栽种有效监管风险获得参考。7 种重金属原素中Cd 积累比较慢,若仍然依照这类速度积累,则5 a 后Cd 的绿色生态风险将超出比较严重绿色生态伤害水准,因而将来在有机栽种的重要环节中不可尽量逃避这类风险,加强对有机肥源的监管,有效栽种,防止重金属在土壤中的含有和环境污染,以提高有机栽种的不断身心健康发展趋势。

本科学研究在长时间精准定位实验的基本上对蔬菜水果温室大棚各有不同栽种方式下土壤重金属环境污染情况进行了科学研究,历经15 a 的长时间精准定位栽种数据信息可靠,且现阶段中国有机栽种长时间精准定位试验站较少,因而针对有机栽种身心健康有效发展趋势具有非常好的结合实际意义。另外,文中综合性应用各有不同评价方法对各有不同栽种方式下土壤重金属环境污染进行考核评价,单因素指数值法和内梅罗综合性指数值法是中国规范化的重金属环境污染评价方法,以2002 年初值为点评规范,最能体现各有不同栽种方式下土壤重金属的积累水平,潜在性绿色生态风险指数值法是土壤重金属潜在性绿色生态风险点评的一种常见方式,以温室大棚蔬菜产地规范做为参比率,对各有不同栽种方式的绿色生态风险进行了点评,全方位地最能体现土壤环境污染情况,点评結果可靠,对了解长时间有机栽种方式下土壤重金属积累特性与环境污染风险有一定的参考实际意义。

近些年,有机农牧业的总面积和农业生产者数量大大减少,全世界有机食品批发市场已经以年平均20%~30%的速率持续增长,因而为保证 有机农牧业身心健康可持续发展观,必不可少对很多服药有机肥带来的土壤重金属环境污染保持重视,也务必对更强的有机大农场进行调研和检测分析,并加强有机大农场有机肥品质监管。4 结 论(1)从土壤各重金属指标值的成分看来,3 种栽种方式土壤中Zn、Cd 和Cr 成分有显著差别,基础展示出为ORGLOWCON,在其中Cd 积累尤其相当严重,在有机和无污染栽种方式下高达了温室大棚蔬菜产地生态环境点评规范,乃至在有机栽种下还超出了中重度积累,需要引起青睐。(2)与2002 年土壤初值相比,3 种栽种方式下土壤重金属积累风险展示出为ORGLOWCON,在其中有机栽种科中重度积累,而无污染和基本栽种科轻中度积累,因而有机栽种不容易对土壤造成一定的重金属积累风险。(3)以温室大棚蔬菜产地规范为荐比率,历经15 a 的长时间精准定位实验,3 种栽种方式下的每个轻化学元素皆仍未造成 生态体系的风险,实验地没造成较小的自然环境风险,3 种栽种方式的综合性绿色生态风险指数值展示出为ORG LOWCON,因而不可加强有机大农场有机肥品质监管,以确保有机农牧业的身心健康发展趋势。


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