（土壤学专业论文）合肥市郊菜园土壤重金属污染及其生物有效性研究.pdf

摘要 工业化为社会带来丰厚利润的同时，也对人类的生存环境产生了莫大的影响。 污染物大量的产生，通过各种渠道危害着人类的生存，重金属污染是其中危害较 大的一类。作为现代人类重要聚居点，城市受到各种不同来源的重金属污染的影 响，重金属污染不仅通过直接的如大气飘尘等途径危害着人类的健康，同时，各 种间接的影响也日趋严重，土壤重金属的污染以及由其引发的蔬菜重金属污染越 来越受到人们的关注。 本文通过对合肥市郊南淝河沿岸潮土发育的菜园土壤和蔬菜重金属含量进行 调查和测试( 包括3 2 个采样点所采土壤样与6 个品种四时蔬菜样) ，通过对测试 数据的统计分析，得出采样区蔬菜以及菜园土壤的重金属污染状况，对其进行定 性、定量的描述，得出土壤重金属全量、有效态含量以及蔬菜中重金属含量之间 的统计学关系。对蔬菜的重金属生物富集系数进行计算并就蔬菜种植提出针对性 的建议。 研究结果表明： 1 实验区的土壤重金属含量( 全量) 与全国土壤重金属背景值相比，含量最 高的是z n ，最低的是c r 。从大到小的顺序为：z n p b c u c d c r 。 2 从样点的综合污染指数来看，所取的3 2 个样点中，处于安全水平的样点 占5 3 ，处于警戒区的有9 个，处于轻度污染的有6 个样点，未发现超过轻度污 染的样点。从各重金属的综合污染指数来看，除c d 超过警戒线外，剩余4 种都没 未受污染。其顺序为c d z n c u p b c r 。 3 通过重金属全量之间的相关性分析看出：重金属全量之间存在较好的相关 性。在分析重金属全量与有效态含量的过程中，发现只有c r 没有达到显著相关。 4 在分析土壤中重金属全量、有效态含量与蔬菜中重金属含量的相关性中发 现，重金属有效态含量相比全量对蔬菜重金属含量更具表征性。 5 采样区蔬菜已经受到p b 、c d 、c r 的污染，其中p b 的超标率最高。从平均 污染指数来看，只有p b 的污染指数超过了l ( 大于1 说明该项污染已经超过警戒 线) ，而且在供试的6 种蔬菜中，只有一种没有超过l ；c u 的污染指数在五项调查 指标中是最小的。 6 从六种蔬菜的综合污染指数来看，从高到低的顺序为：小白菜、香葱、芹 菜、茄子和韭菜、豆角。最高的小白菜，其综合污染指数为o 7 8 ，最小的为豆角， 值为0 3 ，两者相差l 倍。 m 7 在蔬菜对重金属富集作用的分析中发现，c d 的富集系数最大，这说明c d 在土壤中是易迁移的，供试的l o 种蔬菜对c d 的富集作用从大到小的顺序为： 韭菜 芹菜 香葱 小白菜 茄子 豆角。 通过对试验数据的分析对合肥市蔬菜种植提出几项建议如下：远离污染源： 减少蔬菜种植过程中重金属的带入；对于已经污染的区域，合理的改变种植模式， 施以有效的治理措施。 关键词：蔬菜菜园土壤重金属污染生物有效性 i v a bs t r a c t t h ee n v i r o n m e n th u m a nl i v e dh a db e e ni n f l u e n c e dt r e m e n d o u s l yw h i l eh u g e p r o f i t sw e r eb r o u g h t t ou sa l o n g 、i t l lt h ep r o c e s so fi n d u s t r i a l i z a t i o n t h e yt h r e a t e n t h es u r v i v a lo fm a n k i n dt h r o u g hv a r i o u sc h a n n e l sw h e nt h e yc a m ei n t ob e i n g ，h e a v y m e t a lp o l l u t i o ni so n eo ft h e m ，t ob et h ei m p o r t a n tr e s i d e n c e ，c i t yh a sb e i n gp o l l u t e d b yt h eh e a v ym e t a l s ，h e a v ym e t a l se n d a n g e r e dh u m a n h e a l t h yi n c l u d i n gd i r e c t w a y s ，s u c ha sd u s t ，a tt h es a m et i m e ，v a r i o u si n d i r e c ti n f l u e n c eb e c o m i n gs e r i o u s l y d a yb yd a y t h es o i lh e a v ym e t a lp o l l u t i o na n dt h ev e g e t a b l ep o l l u t i o nh a dc a u s e d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o n t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e da n dt e s t e dt h ec o n t e n t so fh e a v ym e t a l si ng a r d e ns o i l s a n dv e g e t a b l e so nt h en a n f e i h er i v e r ( i n c l u d i n g3 2s o i ls a m p l e sa n ds i xv a r i e t i e so f v e g e t a b l e s ) ，f r o mt h e s t a t i s t i c a la n a l y s i so ft h et e s td a t a , g i v et h ed e s c r i p t i o n q u a l i t a t i v e l ya n dq u a n t i t a t i v e l y , g e tt h ei n f o r m a t i o no fh e a v ym e t a lp o l l u t i o no ft h e g a r d e ns o i l sa n dt h ev e g e t a b l e s ，g e tt h es t a t i s t i c a lr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc o n t e n t si n v e g e t a b l e sa n de n t i r ec o n t e n t s ，a v a i l a b l ec o n t e n t si ns o i l so fh e a v ym e t a l s ，c a l c u l a t e t h ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t sa n dg i v ep r o p o s a l sp e r t i n e n t l y t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 c o m p a r e dt ot h ec o n t e n t so fh e a v y m e t a l st ot h eb a c k g r o u n dv a l u e so ft h en a t i o n , t h eo r d e ri s ：z n p b c u c d c r 2 l o o ki n t ot h es y n t h e t i cp o l l u t i o ni n d e x e so f 3 2s o i ls a m p l e s ，t h e r eh a v e5 3p e r c e n t s u n d e rt h es a f el e v e l ，n i n ep o i n t sw e r ei nl o w - g r a d ep o l l u t i o nl e v e l ，n oo n ef o u n db e e n p o l l u t e d t h e r eh a v ef o u re l e m e n t sn o tb e e np o l l u t e d ，t h es y n t h e t i cp o l l u t i o ni n d e x e s o f t h eh e a v ym e t a l si nt h eo r d e ro f c d z n c u p b c r 3 c o r r e l a t i o na n a l y s i si n d i c a t e dt h a te n t i r ec o n t e n t so fh e a v ym e t a l sh a v es i g n i f i c a n t o rh i g h - s i g n i f i c a n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o n sa m o n ge a c ho t h e r s o n l yc rh a sn o tf o u n dt h e s i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nw h e na n a l y z e dt h ec o n t e n t sb e t w e e ne n t i r ec o n t e n t sa n d a v a i l a b l ec o n t e n t so f t h ef i v eh e a v ym e t a l s 4 a n a l y z e dt h ec o n t e n t s ( t o t a l 、a v a i l a b l e ) o fh e a v ym e t a l sb e t w e e ng a r d e ns o i la n d v e g e t a b l e s ，t h ea v a i l a b l ec o n t e n t sh a dm o r eo b v i o u s l ys i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nt ot h e c o n t e n t si nv e g e t a b l e st h a nt h et o t a lc o n t e n t so fh e a v ym e t a l s i v 5 v e g e t a b l e sh a d b e e np o l l u t e db yp b 、c d 、c r , r a t e so f e x c e e d i n gs t a n d a r do f p bi s t h eh i g h e s t l o o ka tt h ea v e r a g ep o l l u t i o ni n d e x e s ，t h ea v e r a g ep o l l u t i o ni n d e x e so f p b e x c e e d1o n l y , t h e r eo n l yo n ek i n dw a sb e l o w1a m o n gs i xv a r i e t i e so fv e g e t a b l e s ；t h e p o l l u t i o ni n d e x o fc ui st h es m a l l e s ti nt h ef i v ei n d e x e si n v e s t i g a t e d 6 t h es y n t h e t i cp o l l u t i o ni n d e x e so fs i xv a r i e t i e sv e g e t a b l e sw e r ei nt h eo r d e ro f c a b b a g e s h a l l o t c e l e r y & e g g p l a n t l e e k b e a n s t a l k , t h eb i g g e s ti s o 7 8 ，t h e l o w e s t i s 0 3 7 t h ec o n c e n t r a t i n gr a t i oo fc dw a st h eh i g h e s ta m o n gt h ef i v ee l e m e n t s ，t h e c o n c e n t r a t i n gr a t i oo fc do ft h es i xv e g e t a b l e sw a si nt h eo r d e ro fl e e k c e l e r y s h a l l o t c a b b a g e e g g p l a n t b e a n s t a l k t h r o u g h t h ea n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n tr e s u l t s ，t h e r eh a v es o m es u g g e s t i o n st o v e g e t a b l e sc u l t i v a t i o ni nt h ec i t ys u b u r b so f h e f e i ：f a ra w a yf r o ms o u r c e so f p o l l u t i o n ； r e d u c et h ee n t r a n c eo f h e a v y m e t a l si nt h ep r o c e s so fv e g e t a b l ec u l t i v a t i o n ；t ot h ea r e a p o l l u t e d ，c h a n g et h ep l a n t i n gm o d er e a s o n a b l ya n dt a k et h em e a s u r e se f f e c t i v e l ya le e s s e n t i a l l y k e yw o r d s ：v e g e t a b l e ；v e g e t a b l ec u l t i v a t e ds o i l s ；h e a v ym e t a l ；b i o a v a i l a b i l i t y v 图表附录 图1 1 技术路线图 1 l 图1 2 土壤样点分布图0 0 oo 1 2 表1 1 蔬菜样品号与土壤样品对应关系1 3 表2 1 菜园土壤重金属值l6 表2 2 中国土壤重金属背景值1 7 图2 1 菜园土壤重金属全量与中国土壤背景值差值图图1 7 表2 3 土壤环境质量标准1 8 表2 - 4 土壤污染分级标准1 9 表2 5 菜园土壤重金属污染指数表19 表2 - 6 菜园土壤各重金属全量之间的相关分析2 1 表2 7 菜园土壤中有效态重金属含量2 l 表2 8 菜园土壤重金属全量与有效态含量之间的关系2 2 表2 - 9 蔬菜重金属含量表2 3 表2 1 0 菜园土壤重金属全量、有效态含量与蔬菜重金属含量关系2 4 表2 1 l 蔬菜评价标准2 6 表2 1 2 蔬菜重金属超标率2 6 图2 2 蔬菜p b 超标率2 7 图2 3 蔬菜c d 超标率o a oo oo 2 7 图2 - 4 蔬菜重金属平均超标率2 8 表2 1 3 蔬菜重金属平均污染指数及综合污染指数表2 9 图2 5 蔬菜c u 平均污染指数3 0 图2 - 6 蔬菜z n 平均污染指数3 0 图2 7 蔬菜p b 平均污染指数3 0 图2 8 蔬菜c d 平均污染指数3 l 图2 9 蔬菜c r 平均污染指数31 图2 1o 蔬菜综合污染指数3l 表2 14 蔬菜对土壤重金属的富集系数3 2 图2 1 1 蔬菜对c d 的富集作用33 i i 图2 12 蔬菜对z n 的富集作用33 图2 13 蔬菜对c u 的富集作用34 图2 14 蔬菜对c r 的富集作用一3 4 图2 15 蔬菜对p b 的富集作用35 图2 16 蔬菜对重金属的平均富集系数35 i x 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 时间：- 争穷年6 月i7 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：时间：沙彳年6 月，7 日 第一导师躲固! 董二帆8 年7 日 1 1 1 - 文献综述 士壤是环境要素的重要组成部分，它处于自然环境的中心位置，承担着环境 中大约9 0 来自各方面的污染物。而我国土壤一植物系统污染研究的主要污染物 是重金属，因为重金属具有污染物的多源性、隐蔽性、一定程度上的长距离传输 性和污染后果的严重性i l j 。 t ，t ， i 、 、熏金属是指比重等于或大于5 0 的金属【2 】，从生物化学特征上可分为两类， 一类是对作物和人畜都是有害的，如c d 、p b 、h g 等，另一类是在正常下对作物 和人体为营养元素，而过量时出现危害，如：c u 、z n 、m n 、c r 等【3 】。 ， 1一， 。蔬菜是人们日常生活必不可少的食物，同时也是十分重要的经济作物。随着 现代工业的发展，环境污染强度加剧，工业排放，城市生活垃圾，含重金属的农药、 化肥的不合理施用，导致了菜园土壤的污染，最终通过食物链进入人体，进而对 人体健康声生潜在危害。因此，开展城郊蔬菜以及其土壤重金属污染的研究具有 十分重要的现实意义。 l 一重金属污染的危害 重金属通过食物链的传递而被人体吸收。蔬菜是人们日常生活不可缺少的食 物，人们食用被重金属污染的蔬菜等农产品时，就有可能造成重金属在人体内的 蓄积，从而造成中毒症状，。危害人体健康，如重金属中c r 、c o 、n i 、c d 、z n 等 己被证实有致癌作用；t i 、f e 、r n i 的络合物也有致癌性。“痛痛病是典型的重 金属污染事件，i 对受害人群的生命、健康造成了极其严重的影响【4 乙铅对人体健 康危害主要是损害中枢神经系统；降低红细胞的输氧能力而造成贫血1 5 1 。c d 的 含量过高引起肾脏和骨骼的损伤盼7 i 。作物对c d 的吸收和积累的l 个显著特点 是有时生长并未受到影响，但其产品却已大大超过了卫生标准的几倍甚至几十倍 以上【舄匕因此，i 土壤重金属污染引起蔬菜及农作物重金属超标问题不可忽视。 ： ， 一重金属经各种途径一般先进入土壤并积累，“当含量过高时，必然会影响作物 的生长发育及产量和品质，污染严重时甚至会造成植物的死亡，并会对植物根系 和地上部分的过氧化物酶、过氧化氢酶、脲酶、+ 固氮酶等酶活性产生影响1 9 1 0 1 。 重金属对蔬菜的毒理作用主要是通过其与酶或其它蛋白中的硫基结合而使酶蛋 白失洁、酶的功能减弱或丧失，从而引起蔬菜生理代谢功能的紊乱，生长发育受 阻甚至死亡i l 。 1 2 - l l 我国土壤和农产品重金属污染现状 据估测，全国受重金属污染的耕地面积约占耕地总面积的1 5 t 1 2 1 ；每年因土 壤污染而减产粮食1 0 0 0 万吨；另外还有1 2 0 0 万吨粮食，其污染物超标；两者的 直接经济损失达2 0 0 多亿元i l 引。尤其是城郊生产的粮食、蔬菜、水果等食物， 锡、铬、砷、铅等重金属超标严重，有的地区粮食含镉量甚至超过诱发“痛痛病 的标准【1 4 1 。 张民等人5 1 的研究表明，菜园土壤随种菜历史的延长，熟化程度的增加， 重金属元素z n 、c u 、p b 的含量有明显增高的趋势。天津市在1 9 8 5 1 9 8 8 年间对 菜区的调查表明，土壤镉、汞元素的积累尤为明显，分别为背景值的5 倍和6 0 倍，但蔬菜总体上并未超过食品卫生标准【1 6 1 。然而时至9 0 年代中期，调查结果 表明，天津市近郊蔬菜中h g 和p b 超标【1 7 】。+ 沈阳市于9 0 年代对近郊菜区土壤及 蔬菜重金属污染状况做了两次调查，发现土壤及蔬菜均受到不同程度的污染，土 壤h g 超标1 3 7 6 倍，c d 超标3 5 2 倍，而蔬菜中则不同程度的受到p b 、h g ：z n 、 c d 的污染，其中大白菜中p b 的超标率为1 0 倍，c a 次之，为5 8 3 i 培9 1 。上海 市青菜重金属污染元素主要是c d 和p b ，超标率均为1 7 3 4 ，其次是h g 和c r t 2 0 l 。 广州市菜地约有9 5 被污染，p b 的污染严重且普遍，其次是c d 、缸的污染【2 1 】。 太原市耕作土壤和农作物中c d 元素严重超标( 土壤样品1 0 0 超标，农作物有 4 6 6 的样品超标) 阎。p b 则是陕西省及西安市蔬菜中的主要污染元素 2 3 2 4 1 。福 州及重庆市也都存在着不同程度的污染问题【2 5 l 。 r9 0 年代初期对上海市蔬菜及菜区土壤的研究结果表明，上海市蔬菜受到重 金属污染，尤以c d 和p b 污染为甚，超标率分别为1 3 2 9 和1 2 0 1 1 2 伽；而上海 市宝山区菜区土壤受到了不同程度的重金属污染，c d 和h g 为主要污染元素丌。， 戴军等人1 2 1 1 1 9 9 5 年报道，广州市约有9 5 的菜区土壤受重金属污染，f 其中c d 、 p b 和a s 的含量分别为广东省土壤背景值的2 7 7 、2 9 7 和1 4 0 倍。8 0 年代末期， 周艺敏等人【1 6 l 的调查结果表明，天津市菜园土壤的8 种重金属元素( c u 、z n 、p b 、 c r 、n i 、c d 、h g 、a s ) 含量均高于本市农业土壤背景值一倍以上，尤以c a 和h g 最为严重，分别为背景值的5 倍和6 0 倍。9 0 年代中期的调查结果表明，沈阳市 蔬菜也受到程度不同的重金属污染，超标率较大的元素是p b 和h g ，其次是z n 和c d ：蔬菜综合超标率为3 6 1 ，污染面积为3 6 0 0 公顷，而沈阳市菜田土壤重 金属含量与其土壤背景值相比，c d 、p b 、z n 平均值分别为背景值的7 0 6 、，3 9 6 和3 8 7 倍【2 8 l ，表明了沈阳市菜田土壤已受到多种重金属的复合污染。马住校等 人1 2 4 1 对西安市郊区蔬菜的可食部分中重金属元素监测的结果表明，p b 是西安市 郊区蔬菜的主要污染元素，超标率为4 8 0 ，最高超标6 9 1 倍：c r 和c d 的污染 仅表现在个别蔬菜中，超标率分别为4 0 和2 0 ，最高超标分别为5 2 0 倍和 1 3 2 倍。由此可见，我国土壤和农产品( 尤其是蔬菜) 己受到重金属的污染，而多 2 以p b 、c d 和h g 这三种有毒元素为主【2 明。 1 3 重金属污染来源； 、： 农田土壤中的重金属元素从生物化学特征上可分为两类，一类是对作物和人 畜都有害的，如p b 、c d 和n g 等，另一类是在常量下对作物或人体均为营养元 素，而过量时出现危害j 如c u 、z n 、m n 、c r 等 2 4 1 。而菜园土壤和蔬菜中重金 属的污染来源具有多样性2 1 2 4 3 0 4 8 】：工业搿三废修的排放；汽车废气； 城市生活垃圾、污泥农用；含重金属的农药、化肥的不合理使用，等等。在 此特别对污水灌溉、汽车废气、，化肥的施用进行论述。 、： 1 3 1 污水灌溉 我国用污水灌溉农田比较普遍，而且污染很严重，特别是北方地区。据1 9 9 3 年中国环境状况公报，全国工业废水排放量为2 1 9 5 亿吨，污灌污染农田面积为 3 ) ： 瓜果类，与 j i n a d a s a 等人【5 l 】对悉尼市场销售的2 9 种蔬菜的分析结果以及冯恭衍等人 2 7 1 的研 究结果相一致。 重金属在蔬菜的不同部位其含量也存在差异。孔令韶 5 2 1 认为植物中的重金 属元素主要来自土壤，被根吸收的这些元素，首先在植物的根中积累，然后有一 部分被转运到植物的其它部位。因而植物体不同部位对金属累积的状况就不一 样，通常是植物的地下部分大大高于地上部分。但据迟爱民等 4 8 1 的研究认为， c u 、p b 、z n 、c d 、h g 的含量在三种蔬菜( 西红柿、青椒、豆角) 中均是叶 根 4 茎。t ，c r 在三种蔬菜中的含量分布都是根 叶。连玉武掣5 2 】报道，重金属在蔬菜的 不同部位分配比例也不一致，菠菜对m n 、z n 、c d 累积以地上部较多，p b 、c r 、 n i 的累积又以地下部占优势。据研究，重金属进入植物体内，多数累积在吸收 部位，向其它器官转移数量较少。如土壤受污染时，则以根部积累量为最多，茎 叶次之：如叶面受污染时，则以叶累积最多，茎、根次之。这与郑路等p o l 对合肥 市菜园蔬菜p b 污染的研究结果一致。而黄雅琴等1 5 3 j 则将重金属在蔬菜株体内的 累积分布类型分为：a 根、叶 茎、果；b 叶 果、根、茎：c 果 叶、根、茎； 璜根一茎一叶二果：四种类型多寡排序为：c b y a y d 。这说明吸收到植株体内的重金 属在蔬菜的分布部位的差异是很大的。 1 4 2 重金属在土壤中的存在形态研究 t ， ，重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等各种反应，形成 不同的化学形态，并表现出不同的活性，+ 土壤中重金属的形态影响它的活性和对 植物的有效性【5 4 1 。按t e s s i e r 连续浸提法，一般将土壤中的金属形态划分为可交 换态，碳酸盐结合态：铁锰氧化物结合态：有机态和残余态。但不同的提取方法 划分的形态有所差异。试验表明p 5 1 ，在西安污灌区，o - 2 0 c m 土层中，p b 的碳酸 盐结合态 硫化物残渣态 有机结合态 吸附态 交换态。c u 则是碳酸盐结合态 硫化物残渣态 有机结合态 交换态 吸附态。菠菜吸收锌量与铁锰氧化态锌呈极 显著正相关，原因是与土壤中锌主要以残留态、铁锰氧化物态和碳酸盐态存在有 关，且铁锰氧化物态锌在还原条件下可被释放出来，易被植物吸收利用【2 9 1 。因 此，在重金属污染土壤的治理中，如何使对植物有效的重金属形态转化成难溶态， 则可减少作物对重金属的吸收。 1 。4 3 重金属在土壤中的垂直分布规律 r，一 ，、 。关于重金属在土壤中的垂直分布规律，一般认为，重金属常被土壤强烈吸附 和固定，大多数在表面残留、累积，不易向下层迁移1 5 6 1 。夏增禄等睁7 】的研究认 为，重金属进入土壤后，多集中分布在耕作层，向下迁移的深度大约在 2 0 - 4 0 6 0 c m ，但他们也发现褐土中某些重金属的分布也表现出一定的淋溶淀积现 象，这说明在褐土的形成过程中随着上层粘粒的下移，或有机、无机络合物的淋 溶，这些元素还是可以在漫长的土壤形成过程中缓慢下移的。这在张乃明等1 5 8 j 的研究中也得到了证实。丁中元f 5 9 】研究了外源输入的重金属在土壤中垂直分布 规律，结果表明，随尘粒降落于土壤中的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4 0 厘米以下。冯恭衍掣2 7 l 认为，土壤对重金属元素的固定，主要是土壤中 粘粒、铁、锰、铅化合物和有机物质对重金属元素的吸附、络合和代换的结果， 5 因此重金属元素一般在上层聚积，主要分布在0 2 0 c m 的土层中，尤以1 1 0 c m 的 表层最高。据张民等对厚熟土剖面重金属含量的研究表明，z n 、p b 、c u 的全量 含量均以表层土壤中最高，向下递减，呈显著的剖面变化1 6 0 。岳振华等f 6 1 】也认 为，z n 、p b 、c u 三个元素进入土壤后，其迁移性较小，易在表土中累积。 1 4 4 重金属元素的复合污染 在自然界中，单个重金属元紊的污染虽有发生，但大多是几种金属元素同时 污染的复合污染。复合污染不仅在污灌区的土壤上，而且在城郊的菜田土壤上也 普遍存在i 冽。有研究表明，越南河内的农业土壤( 种植水稻和蔬菜) 中的重金属 元素，c r 与n i 呈极显著相关，z n 与c r 、n i 也达到极显著相关水平，p b 与c r 、 m n 与z n 呈显著相关【6 2 l 。上海宝山区菜区土壤中六种重金属元素( c u 、z n 、p b 、。 c r 、c d 、h g ) 的相关性，都达到了极显著相关( p 1 o m g lc d ) 时_ 青菜吸收的锌量比对照低。但是，应该注意的是，这些重金属元素之间的交互作 用因植物的种类而异。周启星等人【7 0 】对玉米和大豆籽实中c d 、z n 的含量研究表 明，玉米籽实中的c d - z n 表现为拮抗作用：而大豆中的c d - z n 表现为协同作用。 1 4 5 蔬菜与土壤中重金属相关性的研究 有研究表明【1 5 1 ，z n 、p b 、c u 三种元素之间，以及全量与有效态含量之间呈 极显著正相关。表明z n 、p b 、c u 三种元素有效态含量的增加，主要是其全量增 6 加的结果。倪吾钟等7 1 7 2 1 也对菜园土壤铜、锌的营养状况做了研究，发现菜园 土壤有效铜与全铜含量呈极显著正相关，有效锌含量与全锌含量呈极显著正相 关，全铜、锌含量与总有机碳和易氧化有机碳含量呈极显著正相关。这表明菜园 土壤有效铜、锌的供给是以全量为基础的。 许多研究1 7 3 1 表明土壤中重金属元素的总量与重金属的生物有效性之间没有 很好的相关性，因为蔬菜对土壤重金属的吸收，受到许多因子的制约。但也有相 反结论，如据樊小林等【4 9 1 的研究表明，大辣子的含c u 量与土壤有效c u 和全c u ， 韭菜含p b 量与土壤有效p b ，西红柿、青椒、大辣子含c r 量与土壤有效c r 含量 有显著相关性( p p t t 有机质含量 重金属含量。 1 6 、重金属污染土壤的治理措施研究一 由于土壤污染具有潜在性、长期性、不可逆性，其后果严重，所以对于治理 土壤污染应该立足于预防为本。目前。许多治理方案都处于试验阶段，加之经费 问题，现能应用的成熟方法很少，总结如下： 1 6 1工程措施 ： 工程措施包括客土、换土、翻土、去表土等，这种措施效果很好、适用于 大多污染物和多种条件，汪雅各等人f 捌对上海市宝山区和川沙县两种重金属污 染土壤进行客土深度改良试验，结果表明：经客土处理，土壤表层重金属元素含 量大大降低，同时可使青菜体内镉等重金属残留量平均下降5 0 0 o - 8 0 。但是，、 该方法投资大，易导致土壤肥力的减弱。 1 6 2 化学措施 化学措施是指通过施用改良剂、抑制剂等，使得土壤污染物的水溶性、扩散 性、生物有效性降低，从而降低污染物进入生物链的风险，减轻对土壤的毒害作 用。化学措施操作简便，在污染不是很严重的地区能收到良好的效果，例如：在 某些重金属污染的土壤中加入石灰、矿渣等碱性物质，生成重金属的氢氧化物沉 淀，或添加合成沸石等交换容量大的物质来钝化重金属。但是对于污染严重的地 区，化学方法很难收到良好的效果【儆8 0 。 1 6 3 生物措施 生物措施是指利用特定的动、植物和微生物吸收或者降解土壤中的重金属，、r 达到净化土壤的目的。早期的生物治理多采用微生物为主体的生物类群。，最近一 植物修复正逐渐成为生物治理措施的热点，其对污染物的修复方式为：植物固定、 植物挥发，植物吸收。其中超积累植物成为环境保护追寻、筛选的目标，我国对 植物修复和超积累植物的研究也有良好的发展【8 1 蚴。 1 6 4 综合生态措施 无论是哪种措施，其追求的最终目标是希望能够彻底改良土壤，消除污染危 害，恢复作物良好的生长环境。生态措施的特征是：充分利用生物的自生抗逆性， 是其最大限度的适应环境污染，同时辅之以适当的工程、化学措施，降低环境对 生物的胁迫作用，在协调了生物与环境的相互关系中获取复合要求的产品和生产一 效益【3 5 l 。生态措施的最终目标是实现污染土壤的安全与高效的农业利用。汪雅 各等人【8 3 】在上海宝山区进行蔬菜重金属富集轮作试验，他们根据各种蔬菜的重 金属富集率强弱不一的特点，合理安排蔬菜轮作茬口。试验结果表明，低富集轮 作与普通轮作相比，可使污染田块的蔬菜锡含量降低5 0 8 0 , - 有明显减少锡 8 进入食物链的效果。而且，还可明显提高蔬菜产量和产值。这是典型土壤重金属 生态治理措施。 9 2引言 我国的菜园土壤和蔬菜已经受到不同程度的重金属污染，研究和解决菜园土 壤和蔬菜的重金属污染问题势在必行。 合肥市是安徽省省会，位于安徽省中部，长淮之间，沿江近海，具有承东启 西、接连中原、贯通南北的重要区位优势。合肥地处亚热带到暖温带的过渡区域， 气候温和，四季分明。全市总面积7 2 6 6 平方公里，其中市区总面积6 3 9 7 平方 公里，全市总人口4 4 8 万人，其中市区人口1 4 6 5 万人。合肥现辖肥东、肥西、 长丰三个县和瑶海、庐阳、蜀山、包河四个区。 合肥市的蔬菜供应量的2 3 都是由市郊蔬菜种植散户和合肥地区蔬菜基地供 应，随着合肥市工业化进程的加快，工业三废排放加剧。种植点的污染情况加重， 蔬菜安全问题已经是不可忽视的大众问题。 针对这一问题，合肥市于1 9 9 6 年推出“合肥市蔬菜基地保护条例一，并于 2 0 0 6 年推出其修正案。足以证明合肥市蔬菜污染问题的严峻性。 南淝河是流经合肥市的主要水系，长久以来，沿河就有种植蔬菜的传统，随 着合肥市工业化进程南淝河近年来遭受较为严重的污染，重金属污染是其中较为 严重的污染种类，以南淝河水为主要灌溉来源的蔬菜也就受到危害， 本论文着手于合肥市郊的蔬菜种植点，通过土壤、四时蔬菜的采样分析，对 主要蔬菜品种的重金属污染进行分析，以期得出该地区蔬菜污染的现状，对污染 现状进行科学的评价，对引起污染的原因进行分析，能够为解决蔬菜污染问题做 出科学的依据。 试验技术路线见下图( 图l - 1 ) ： l o 图1 - 1 技术路线图 f i g u r e l - 1 t h er o u t et e c h n o l o g y 3 材料与方法 3 1 合肥市郊菜园土壤中重金属含量研究 研究区域设定在合肥市南淝河流域( 见图1 2 ) ，该地区有种植蔬菜的传统， 土壤经长年精心熟化，肥力高，近年米，山于城l 仃的发展，蔬菜种植面积减少， 该地区蔬菜种植品种繁多且多为散种，缺少蒋f 集种植，该地菜农有引南淝7 町水 灌溉菜蚓的习惯，且随着城市化进程的加快，人口增多、人类活动频繁、垃圾管 理不当等因素的影响，重会属污染已经成为影响蔬菜种植的制约因子。纵观合肥 市郊区蔬菜种植区，多面临南淝河流域蔬菜地类似情况。该设计选取南淝河流域 一段蔬菜种植区作研究台肥市郊菜园上壤重余属污染代表区域。 凰i 一2 堰样 分布置 f i g 2 d i s i r i b u l l o no r s o l ls a m o l c s 在选定l 蔓域选定有代表性3 2 个点( 常年种植蔬菜、避丌垃城集叶1 堆放区域 等重金属密集地区) ，按士壤采样要求，在每点分别果集个的混合样( 连续三 年采样，取平均值) 测定重金属元素c u 、z n 、p b 、c d 、c r 的全量及有效志肯量 值。根据测定结果，分析研究近郊菜园土壤重金属污染状况：全量与有效奄的相 关性，及污染元素之问的相关性。 3 2 合肥市郊菜园蔬菜重金属含量研究 在设定的土壤采样点，分别选取叶菜类、根茎类和瓜果类的代表蔬菜；小白 菜、韭菜；香葱、芹菜、豆角、茄子为研究对象，连续三年采样、分析样品中重 金属c u 、z n 、p b 、c d 、c r 含量，根据测定结果分析研究合肥市效菜园蔬菜重金 属污染状况并对上述重金属对选定的蔬菜对象的污染作出评价。 ， 3 3 土壤中的重金属对蔬菜的生物有效性研究 根据测定结果，进行数据统计分析研究耕层土壤中的重金属全量与合肥市郊 菜园蔬菜中的重金属含量的相关性；耕层土壤中的重金属的有效态含量与合肥市 郊菜园蔬菜的相关性；同种蔬菜对不同重金属的富集作用、不同蔬菜对同种重金 属的富集作用。 3 4 样品的采集与处理 ji 3 4 1 土壤样品的采集与处理： ； 在已选择区域s 型取点，在各点上用塑料铲取