新疆典型地区土壤和农作物重金属污染研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:huwenrou
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随着我国经济的快速发展,工业化和农业现代化给土壤带来了不可估量的重金属污染,土壤重金属会通过食物链或人类直接接触等途径威胁人类健康。本文选择新疆天山北坡经济带部分地区作为研究对象,调查研究该区域土壤重金属含量、评价重金属污染程度、分析重金属变异特征和空间分布,掌握主要农作物的重金属含量和转移规律。主要结论如下:研究区土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As、Ni、Cr和Mn平均含量分别为53.13 mg·kg-1、105.66mg·kg-1、0.68 mg·kg-1、22.01 mg·kg-1、16.78 mg·kg-1、37.21 mg·kg-1、105.99 mg·kg-1和913.91 mg·kg-1,都大于新疆土壤背景值,Cd甚至超过国家土壤环境质量二级标准。8种重金属变异系数在18.50%-72.29%,大小依次为Pb>Cd>Ni>As>Cu>Zn>Mn>Cr。土壤理化性质结果表明,研究区土壤呈碱性、干旱、肥力偏低等特点。污染指数评价结果表明,研究区土壤8种重金属累积趋势明显,部分地区存在Cd污染,分别有12.44%、15.56%、72.00%的采样点处于轻度、中度、重度污染;富集系数结果表明Cd呈现中度富集,其它重金属为轻度富集;研究区土壤重金属潜在生态风险指数平均值为217.77,呈现为较高生态风险,Cd是最主要的生态风险因子。不同土壤类型重金属含量结果表明,山地土壤中Ni、Cr含量最高,其余重金属含量在城市土壤中最高;分析4个地区土壤重金属含量表明,奎屯土壤Cd含量最高,乌苏Ni含量最高,独山子土壤中其它6种重金属含量高于其它地区。相关性和主成分分析结果表明,Cd与As、Pb与Ni相互之间无显著相关性,其余重金属相互之间都表现出显著相关性;Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn与第一主成分有很强相关性,Ni、Cd分别与第二、三主成分表现出强相关性。空间变异特征和分布图结果表明,Cu、Cd、Pb表现出中等空间相关性,其余重金属表现出弱空间相关性;Cu、Zn、Pb、As高浓度区域在研究区中东部和东南部,Ni、Cr、Mn高浓度区域主要集中在研究区西南部和东南部,Cd高浓度区域在研究区西南部、独山子—奎屯城市区和奎屯、乌苏的农田区域。农作物重金属含量表明,棉花和玉米Cu、Zn、Mn含量都较高,不同部分的重金属含量有所不同,棉花叶、茎重金属含量高,玉米根系和叶的重金属含量高。棉花叶子和茎对不同重金属的转运能力不同,叶子对Zn、Cd、As、Mn的转运能力强,茎对Cu、Pb、Ni的转运能力强,叶子和茎对Cr的转运能力相当;玉米籽粒对As的转运能力强,叶子则对其余7种重金属转运能力强。相关性分析结果表明,棉花各部分重金属相关性基本都不一致,只有Cu、Ni在棉花各部分都存在极显著相关性;与土壤重金属分析表明,土壤重金属含量对棉花体内重金属含量影响较小。富集系数结果表明,棉花根系富集能力最弱,Cu、Ni、Cr在茎的富集系数最大,Zn、Cd、Pb、As、Mn在叶子的富集系数最大;玉米中Cu、Zn、Cr、Mn的最大富集系数出现在叶子,Cd、Pb、As、Ni的最大富集系数出现根系。
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