南京市郊土壤重金属形态特征及生物累积研究

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在分析南京市郊土壤中重金属总量和各形态含量的基础上,比较了不同蔬菜及其各部分对重金属累积程度的差异,并通过相关性和回归模拟分析,探讨了重金属形态与不同蔬菜各部分的累积量的关系。同时,借助于重金属形态与土壤主要理化性质pH和有机质的关系,进一步分析了影响重金属有效性的主要土壤性质。不同重金属形态(水溶态、可交换态和碳酸盐结合态为B1态、铁锰氧化物结合态为B2态、有机物和硫化物结合态为B3态、残渣态为B4态)含量的描述性统计分析表明,市郊土壤中五种元素Pb、Cu、Zn、Cd、Cr均以残渣态含量最高。五种重金属元素的形态含量大小排序为,Cu和Zn的形态分布为B4>B3>B2>B1,Pb的形态分布为B4>B2>B3>B1,Cd的形态分布为B4>B2>B1>B3,Cr的形态分布为B4>B3>B1>B2。同时,土壤重金属元素的活性态(水溶态、可交换态和碳酸盐结合态+铁锰氧化物结合态+有机物和硫化物结合态)含量所占总量的比例相差较大,其中所占比例最大的是Cd,最小的是Cr。从土壤中各重金属形态含量的变异系数来看,除Cd的B2、B3态属于强变异外,其余所有形态重金属含量的变异系数均介于25%~75%之间,属于中等变异。对蔬菜各部分重金属含量分析表明,蔬菜各部分对蔬菜必须营养元素Zn和Cu的累积总体最大,各部分转化率大体在20%左右;其次是Cd,而且其在叶部的转化率甚至超过Zn和Cu;而对Pb和Cr的转化率较低,一般在4%以下。Pb在两类蔬菜的转化率均较小,而且茎叶部Pb主要有一部分来源于大气中的飘尘,说明Pb的移动性不大,较难迁移到蔬菜的地上部分。Cd对不同类蔬菜的转化顺序为茄果菜类>茎叶菜类,其转化率均较大,这也证明了Cd的移动性大、活性高,容易对蔬菜造成毒害,应引起足够的重视。Cr被不同蔬菜的累积顺序为茎叶菜类>茄果菜类,其转化率均最小且差异很小,说明Cr的活性较小,较难被蔬菜吸收。Cu对不同蔬菜的转化顺序为茎叶菜类>茄果菜类,其转化率属中等水平,说明作为必需元素的Cu在适当条件下较易被蔬菜吸收利用。Zn被不同蔬菜的累积顺序为茎叶菜类>茄果菜类,其转化率属中等水平,说明作为必需营养元素的Zn较易被蔬菜吸收利用。重金属在蔬菜体内各部分的分布在各元素间存在较大差异,Pb在蔬菜各部位的累积规律为叶>茎部>根部>果实(有果实类蔬菜),Cu在叶蔬菜类各部位的累积规律为根部>叶部>茎部,有果实的为根部>果实>叶部>茎部,Zn在蔬菜各部位的累积规律为根部>叶部>茎部,有果实籽粒的,一般介于根部和叶部之间甚至高于根叶中的含量,Cd在蔬菜各部位的累积规律为叶部>茎部>根部>果实(有果实籽粒的蔬菜),Cr在不同类蔬菜各部位的累积规律为根部>叶部>果实(有果实类蔬菜)>茎部。就转化率来说,茎叶类蔬菜与茄果类蔬菜对不同重金属的转化率顺序总体为Zn>Cu>Cd>Pb>Cr。蔬菜各部分重金属含量与土壤中重金属形态的关系分析表明,蔬菜根部的Pb含量与土壤B3态呈极显著正相关性;蔬菜根部的Cu含量与土壤中各形态的相关性并不显著;蔬菜根部的Zn含量与土壤中各形态的相关性均不显著;蔬菜根部的Cd含量与土壤B3态Cd呈极显著负相关;蔬菜中各部分Cr含量与土壤中各形态的相关性均不显著。总的看来,土壤中B1态和B3态的生物有效性较高,生物累积受土壤pH值和有机质含量影响较大。
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