滏阳河流域典型区域农田土壤污染评价及生态风险评估

摘要

伴随我国经济的快速发展，各种环境污染问题逐渐凸显，其中土壤作为环境介质的交汇，承载着大量污染物，已经成为全球性的重要环境问题之一，尤其是涉及到食品安全的农田土壤污染问题已成为众多学者关注的焦点。由于多数流域周边农田土壤均存在污水灌溉的历史，易造成土壤中重金属污染;且由于上世纪80年代我国有机氯农药的大量使用导致农田土壤中机氯农药（如六六六、滴滴涕）存在污染隐患。同时，重金属与有机氯农药均具有极强的生态毒害效应，对人类身体健康造成严重威胁，土壤污染调查与评估工作迫在眉睫。因此，本研究以河北省滏阳河流域周边农田土壤为研究区域，以9种重金属(Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、As、Sb、Cd、Hg)和2种有机氯农药（六六六、滴滴涕）为研究对象，开展了大面积的农田土壤污染现状调查与生态评估。其主要研究结果如下:
　　(1)采用系统等距布点法于滏阳河流域周边采集了482个农田土壤样品，研究了土壤中9种重金属和2种有机氯农药的分布特征。结果表明，该地区土壤中9种重金属均全部检出，且各重金属含量间存在较大差异，9种重金属平均含量由高到低依次为Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cu＞As＞Sb＞Cd＞Hg，其中Zn平均含量最高为85.36mg/kg，最高检出量为398mg/kg，其次为Cr，平均含量为73.09mg/kg，最高检出量达145mg/kg;各重金属空间变异系数由高到低依次表现为Cd＞Hg＞Zn＞Cu＞Ni＞Sb＞Cr=Pb＞As。土壤中六六六、滴滴涕均100％检出，且滴滴涕残留水平高于六六六。其中，六六六平均残留量为6.84μg/kg，最高检出量为88μg/kg，空间变异系数为1.00;土壤中滴滴涕平均残留量为7.77μg/kg，最高检出值为120μg/kg，空间变异系数为1.79。
　　(2)通过单因子污染指数法和内梅罗污染指数法评价了该流域周边土壤中11种污染物的污染程度。结果表明，就单种重金属污染而言，土壤Zn、Cu、Ni、Cd存在不同程度的污染，以Cd污染最为严重，污染样点个数为15个，超标高达6.6倍，Zn、Cu、Ni的污染样点个数分别为2个、1个、1个。就9种重金属综合污染而言，滏阳河流域周边一级土壤（清洁）占95.51％，二级（尚清洁）土壤占2.24％，三级（轻度污染）土壤占总采样点的1.43％，0.2％土壤中重金属存在中度污染（四级），0.6％土壤中重金属存在重度污染（五级）。该地区84.4％土壤中六六六残留量接近背景值，为清洁状态，15％土壤处于尚清洁状态，仅0.6％土壤中六六六残留量超标，超标倍数范围为1.10-1.76倍。而98％土壤中滴滴涕处于清洁状态，1.2％采样点土壤中滴滴涕为尚清洁，仅0.8％土壤中滴滴涕出现超标，超标范围为1.1-1.2倍。
　　(3)采用Hakanson潜在生态风险指数法对滏阳河周边农田土壤中11种污染物带来的生态环境危害进行了分析评估。结果表明，土壤多种重金属对生态危害的风险由大到小依次为Cd＞Hg＞As＞Ni＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn;其中，Cd对该地区62.0％的土壤存在轻微生态风险，32.99％土壤存在中等生态危害，2.9％土壤存在强生态危害，1.2％土壤存在很强生态危害，0.8％土壤存在极强生态危害;对多种重金属综合生态风险而言，97.1％土壤样品中重金属存在轻微生态危害，2.1％土壤样品中重金属存在中等生态危害，0.2％土壤样品中重金属存在强生态危害，0.6％土壤样品中重金属存在很强生态危害。该流域周边99.17％的土壤样品中六六六对土壤生物的生态风险较低，0.83％土壤六六六存在生态风险，且超出生态临界值10％-120％;79.05％土壤中滴滴涕对鸟类消费者生态风险较低，20.95％的土壤中滴滴涕存在一定生态风险，超出生态临界值0.1倍-11倍。
　　(4)结合上述滏阳河流域周边土壤重金属和有机氯带来的生态风险，本研究提出了土壤污染的防控建议。建议提高市场化肥、农药质量，加强市场监督，做好固体废弃物的回收，严把污染物源头关，避免污染状况恶化;提倡秸秆还田，有机肥代替化肥，增加有机肥施用量，鼓励群众增施生物肥料，降低土壤中重金属有效态活性，加快土壤有机氯农药的衰减，改善土壤土壤的污染现状;对于较重地区推荐实行土壤深耕翻耕、并向土壤中添加重金属钝化剂如生石灰等碱性添加剂，改变种植模式，避免重金属或有机氯农药通过食物链进入人体，对人体健康造成威胁，并建议改变污染重灾区土地使用类型。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 调查区域

1．3 研究进展

1．3．1 重金属污染研究进展

1．3．2 有机氯农药污染研究进展

1．4 研究目的

1．5 研究内容

1．5．1 滏阳河周边农田土壤污染物变化特征

1．5．2 滏阳河周边农田土壤污染等级评价研究

1．5．3 滏阳河周边农田土壤污染风险评估研究

1．5．4 滏阳河水体、沉积物中污染物含量

1．5．5 滏阳河周边农田土壤污染的防控建议

1．6 技术路线

2．1．1 试剂与材料

2．1．2 仪器

2．2 样品采集与保存

2．2．1 布点方法

2．2．2 样品采集

2．2．3 样品保存

2．3 试验方法

2．3．1 测定指标

2．3．2 样品测定

2．4 土壤污染等级评价

2．4．1 单因子污染指数法

2．4．2 内梅罗污染指数法

2．5 土壤生态风险等级评估

2．5．1 土壤重金属生态风险评估方法

2．5．2 土壤有机氯农药生态风险评估方法

2．6 统计分析方法

3．1．1 土壤重金属含量变化

3．1．2 有机氯农药残留量变化

3．2 土壤重金属、有机氯农药污染等级评价

3．2．1 土壤重金属污染等级评价

3．2．2 土壤有机氯农药污染等级评价

3．3 土壤重金属、有机氯农药污染生态风险评估研究

3．3．1 土壤重金属污染的潜在生态风险评估

3．3．2 土壤有机氯农药的潜在生态风险评估

3．4 水体、沉积物中污染物含量调查

3．5 对策与建议

3．5．1 严把污染物源头关

3．5．2 做好污染土壤的修复工作

3．5．3 加强污染严重区域土壤的修复工作

4．1 讨论

4．2 结论

4．2．1 土壤重金属、有机氯农药变化特征

4．2．2 土壤重金属、有机氯农药的污染等级评估

4．2．3 土壤重金属、有机氯农药的生态风险等级评估

4．2．4 水体、沉积物中重金属含量调查

4．2．5 土壤污染防控对策与建议

参考文献

致谢