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随着海南热带果蔬、经济作物等的商品化种植,及以高复种高施肥的管理模式为特点的现代化农业的快速发展,为海南的土壤带来重金属污染风险,农业面源污染压力是目前海南省农业及生态环境可持续发展亟待解决的问题。然而我国幅员辽阔,土壤种类丰富,植被类型众多,国家仅出台了农用地土壤污染风险的管控标准,亟待针对当地土壤类型和种植特点的土壤环境基准值,这也是当前国家鼓励出台的地方土壤环境基准值。土壤环境基准值的制定以及土壤环境容量的确定有极其重要的价值与意义:首先土壤环境基准值的制定是进一步制定土壤环境标准体系、校正优化农田灌溉用水与污泥施用标准的基础工作,也用于土壤污染物预测和土壤环境质量评价、为污染物总量控制等提供科学依据。因此,制定海南典型作物系统中土壤重金属的环境基准值是海南的环境质量标准与评价体系开展前的亟需开展、且十分必要的工作。本文以海南省主要土壤类型砖红壤作为研究对象,通过野外调研、盆栽实验以及土柱淋溶实验,并引入人体健康风险评价,开展了海南省砖红壤中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、As等6种主要重金属的基于人体健康风险评估、兼顾农产品安全、地下水安全和土壤生态安全的土壤环境基准值的制定工作,并以此为基础估算了海南砖红壤的环境容量。本研究的实施将为发展海南环境质量标准体系提供数据支撑,对建设海南国际旅游岛具有重要的意义。研究结论如下:(1)根据盆栽实验可知:对于豆角系统,砖红壤中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、As的富集系数分别为0.0118、0.0245、0.0176、0.0194、0.0075、0.0322。且基于我国目前最新的食物污染物限量标准(Cu无相关标准)得出6种典型重金属在砖红壤中的安全阈值分别为Cd:4.08 mg/kg、Cr:28.41 mg/kg、Ni:51.55 mg/kg、Pb:26.67 mg/kg、As:15.53 mg/kg;对于菠萝系统,砖红壤中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、As的富集系数则分别为0.0345、0.1197、0.003、0.0027、0.0017、0.0037。除Cu外,砖红壤中6种重金属的安全阈值分别为Cd:0.42 mg/kg、Cr:166.67mg/kg、Ni:370.37 mg/kg、Pb:58.82 mg/kg、As:135.14 mg/kg。(2)基于人体可接受的健康风险考虑,对于豆角系统,海南省砖红壤6种典型重金属的安全阈值分别为:Cd 0.598 mg/kg、Cu 1392.37 mg/kg、Ni 121.13mg/kg、Pb 56.00 mg/kg、As 1.24 mg/kg、Cr 188.30 mg/kg;对于菠萝系统,则分别为:Cd 0.982 mg/kg、Cu 548.99 mg/kg、Ni 1003.70 mg/kg、Pb 276.47 mg/kg、As 8.05 mg/kg、Cr 150.00 mg/kg。(3)根据重金属对土壤酶活性影响可知:以土壤酶活性抑制20%为标准,对于海南省砖红壤而言,豆角系统中6种典型重金属的安全阈值分别为Cu:92.97mg/kg、Cr:75.66 mg/kg、Cd:1.05 mg/kg、Pb:185.50 mg/kg、Ni:33.19 mg/kg、As:21.64 mg/kg;菠萝系统中6种典型重金属安全阈值分别为Cu:85.03 mg/kg、Cr:186.87 mg/kg、Cd:1.50 mg/kg、Pb:294.50 mg/kg、Ni:119.85 mg/kg、As:66.49 mg/kg。菠萝系统中与豆角系统中6种重金属的安全阈值有所差异主要是由于作物类型不同而导致。(4)由淋溶实验表明Cu、Pb、As更容易被土壤吸附,较难通过淋溶作用而乡下迁移。Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、As的淋溶损失最多分别占据总量的1.693%、53.485%、23.846%、21.760%、2.069%、3.976%。假设砖红壤地下土层的土壤性状和表层相同或近似,上下近似均质时,以砖红壤发育程度最好的北部地区土壤平均深度2.85m,按照此淋溶系数,6种重金属到达地下水2m时的浓度分别为2.02×10-1212 mg/kg、0.02 mg/kg、0.004 mg/kg、0.001 mg/kg、1.37×10-1010 mg/kg、3.19×10-10mg/kg。以SLL模型计算,当砖红壤中的Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、As的含量分别达到153.13 mg/kg、0.77 mg/kg、7.66 mg/kg、3.06 mg/kg、1.53 mg/kg、1.53 mg/kg时,淋出液浓度达到国家《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅲ类标准,且结合海南砖红壤的土壤特性,Cr、Cd、Ni三种重金属通过淋溶作用较易产生向下的迁移,很大程度上有造成地下水污染的风险,需要引起人们的注意。(5)基于人体可接受的健康风险,兼顾农产品安全、地下水安全、土壤酶抑制率,最终确定豆角系统与菠萝系统中海南省砖红壤中6种典型重金属的基准值。对于豆角系统,其基准值分别为Cu:92.97 mg/kg、Cd:1.05 mg/kg、Cr:188.30 mg/kg、Ni:33.19 mg/kg、Pb:56.00 mg/kg、As:15.53 mg/kg;对于菠萝系统,其基准值则分别为Cu:85.03 mg/kg、Cd:0.42 mg/kg、Cr:150.00 mg/kg、Ni:119.85 mg/kg、Pb:58.82 mg/kg、As:66.49 mg/kg。(6)海南省砖红壤中几种典型重金属的土壤动态容量均显著的强于土壤静态容量,这表明砖红壤一方面在土壤环境安全阈值区间内具有一定的纳污量,另一方面也通过土壤本身具有的输出迁移(植物吸收、渗滤作用等)的能力,达到自净效果,土壤环境对于重金属污染物具有一定的纳污调治能力,且随着控制年限的增长,环境容量会逐渐降低并趋于稳定。豆角土而言,其土壤静态容量表现为:Cr>Cu>Pb>Ni>As>Cd,土壤动态容量表现为:Cr>Ni>Cu>Pb>As>Cd;而对于菠萝土而言,土壤静态容量:Ni>As>Cu>Pb>Cr>Cd,土壤动态容量为:Cr>Ni>Cu>As>Pb>Cd。