西南岩溶区果园土壤-作物系统重金属元素迁移特征与污染评价
- 摘 要：
- [目的]分析西南岩溶地区地质高背景下土壤—作物系统的重金属迁移富集关系及其潜在生态风险,为岩溶区土壤合理开发利用和粮食安全生产提供科学依据.[方法]选取广西较典型的岩溶区果园和撂荒地作为研究区,同时采集不同母质的土壤进行对比,对果园和撂荒地内植物的根、茎、叶、果实及土壤剖面(0~100 cm)中的8种重金属元素[镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)]含量进行研究,并分别采用单因子污染指数、地累积指数、生物富集系数及相关分析等方法对土壤及作物的生态风险进行评价.[结果]研究区土壤中重金属元素Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn含量平均值均超广西土壤元素背景值,其中,Cd和Zn含量分别是广西土壤元素背景值的7.7和5.4倍.地累积指数结果表明,果园剖面土壤的Cd存在中度至重度污染,Zn的最大值存在中度污染;撂荒地剖面土壤的Cd存在中度污染,Zn存在无污染至中度污染.果园土壤剖面中Cd、Cu、Ni和Zn4种元素最大迁移率均出现在50~60 cm处,撂荒地土壤中Ni和Cd元素最大迁移率出现在30~40 cm处,Cu和Zn元素最大迁移率则出现在60~80 cm处.果园和撂荒地土壤的Cd活化率最高,具有较强活性.果园中7种重金属元素的作物污染指数排序为Pb(22.09)>Ni(20.84)>Zn(3.24)>As(2.77)>Cr(1.43)>Cu(0.21)>Cd(0.01).比较作物根、茎、叶和果实的生物富集系数,发现所有元素含量均在根系部位最大;果实中As元素的生物富集系数最高,为0.07.除As和Pb2个元素外,其他元素(Cu、Cd、Zn、Ni和Cr)的生物富集系数最小值均出现在果实.研究区内土壤和果实中同一种重金属元素含量之间无显著相关性(P>0.05),即土壤重金属元素含量不会影响作物重金属元素含量.[结论]研究区土壤中Cd和Zn的超标率较高,存在Cd污染现象;与土壤相比,研究区作物果实中Cd和Zn的生物富集系数总体较低,表明研究区重金属元素总体表现出高含量、低活性和生态低风险的特点.
关键词：重金属污染评价;岩溶区;土壤—作物系统;迁移富集
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