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Tl是剧毒的稀有重金属,在自然环境中的含量一般低于0.50 mg/kg。由于含铊矿物的开发利用,导致Tl进入水体、大气、土壤等并造成Tl污染,并通过食物链进入人体,造成极大的环境生态风险。含铊硫铁矿作为铊污染的重要来源,进行硫铁矿区农田铊分布特征和铊污染来源的研究能够为硫铁矿区农田铊污染的防控和治理提供科学依据。本文选取了云浮市某硫铁矿山影响区周边10km范围内农田土壤和农作物体系进行研究,并利用等离子体质谱法(ICP-MS)较系统地测定了土壤和农作物中Tl、Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb、Mn、Co和Ni等重金属的含量,通过计算地累积指数、富集系数、摄入风险、污染贡献率等,研究农田系统Tl等重金属的污染特征、生物吸收特性及其潜在的环境生态风险。在此基础上,利用多接收通道等离子体质谱仪(MC-ICP MS)高精度测试技术测定了代表性土壤和农作物样品中Pb同位素的组成。利用Pb同位素指纹示踪技术结合二端元混合模型,定量解析了农田土壤和农作物体系中铊等重金属污染的来源,由此为建立农田体系铊污染的精准控制方案提供一定的科学依据和实践基础。研究结果表明:(1)在硫铁矿区内农田土壤中Tl含量均超过土壤Tl允许限值1 mg/kg,达到了1.35-14.8 mg/kg,呈现中度-较重污染。除了Tl,78%的土壤样品中Pb浓度超过了限值50 mg/kg,61%的土壤样品中Cr浓度超过了限值0.30 mg/kg,其他重金属Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Sb、Co绝大部分均未超过对应的土壤最大允许值。土壤矿物组成特征分析表明,硫铁矿采矿活动可导致某些硫化物矿物或次生矿物以微米级尺度的细颗粒形式进入耕地土壤中,是铊从污染源进入耕地土壤的重要途径。(2)农作物存在明显的Tl摄入风险,本次采集的农作物均出现中度以上Tl摄入风险,Tl污染整体上呈现由矿山中心向外随距离增加而减弱的趋势。除了Tl风险外,农作物中还存在较为明显的Cd和Cr的摄入风险,而重金属Zn、Pb、Cu、Mn、Co、Ni和Sb的风险评估值均在允许值范围内。此外,本文发现十字花科植物油菜、西洋菜和菊科植物茼蒿等可能是Tl的潜在超富集和转运农作物品种。(3)相关性分析结果表明了土壤和农作物中的Tl和Pb均具有较显著的正相关性。由此证明Tl和Pb具有一定的同源性,并存在相似的地球化学迁移过程。通过对比样品Pb同位素组成,发现耕地系统中土壤和农作物Pb同位素比值与硫铁矿原料、废渣等值相近,而明显偏离于当地未受污染土壤的Pb同位素比值。应用二端元混合模型计算得出,耕地土壤中的Tl有63.9%-79.4%来源于硫铁矿开采利用活动,农作物中的Tl有64.3-71.3%来源于硫铁矿开采利用活动,两者贡献值十分接近。由此表明,该硫铁矿影响区的农田Tl污染源主要来自当地的硫铁矿开发利用活动。以上研究结果揭示了硫铁矿区耕地系统中铊的污染风险现状、分布特征和污染来源,不仅加深了对耕地系统铊污染变化的认知,还通过污染示踪手段明确了铊污染的迁移扩散途径,为受矿区影响的农田进行重金属污染防控和全面治理提供重要的科学依据。