典型矿冶周边地区土壤与蔬菜重金属污染研究

摘要

本文对南京市九华山铜矿区和栖霞山铅锌银矿区的农田土壤及蔬菜重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Mn）污染状况进行了调查与评价。结果如下：
　　 1.九华山铜矿区农田大范围网格法（200 m×200 m）所采集的155个土壤样品Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量分别为147、53.8、158、0.32、73.1 mg·kg-1分别是对应背景值的4.6、2.2、2、1.7倍。Cu的最高含量达到1500 mg·kg-1，超出背景值46倍多。根据中国《食用农产品产地环境质量评价标准》，研究区18.4％的土壤属于重度污染，并且只有不到一半的农田适合农业生产。因此，消费研究区农田所生产的农产品可能存在潜在的风险。多元统计分析显示土壤重金属的来源不同，Cu、Pb、Zn和Cd主要受人类活动影响，如金属的开采、矿石处理以及一些农业措施；而Cr和Mn则可能和土壤母质的分布有关。基于地统计学方法和GIS制成的分布图显示，土壤重金属的空间分布格局不一致。
　　 2.为了弄清铜矿附近农田土壤和蔬菜重金属污染状况，在第一次大范围调查的基础上，对九华山铜矿附近农田进行了第二次采样。结果显示：矿区附近农田土壤受到重金属污染严重，其中以Cu污染最为突出，水田Cu含量的均值达到重度污染水平；所调查的蔬菜中仅个别样重金属含量超过国家限值，土壤重金属污染并未对蔬菜造成严重的重金属污染。调查结果还显示，污水灌溉是土壤中Cu、Zn、Cd的一个重要来源；而Pb则可能是通过矿业废气和机动车辆尾气以大气干湿沉降的方式扩散到矿区周围农田土壤中。
　　 3.对栖霞山铅锌银矿区菜地土壤、公路粉尘和蔬菜可食部分6种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn）的含量进行调查，并根据微量元素的口服参考剂量（RfD）分析了当地居民食用矿区蔬菜的健康风险。结果表明，与对照区土壤相比，矿业活动提升了矿区土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Mn的含量，污灌区菜地土壤Cu、Pb、Zn、Cd、Mn的平均含量均高于非污灌区菜地；矿区公路粉尘重金属污染极其严重，Cu、Pb、Zn、Cd含量最大值分别为国家标准限值的10、75、135、89倍.所调查的蔬菜中Cu、Zn、Cd、Cr、Mn的含量都没超国家标准限量，但Pb含量均超标。健康风险评价表明，当地居民食用蔬菜存在Pb暴露带来的潜在健康风险。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 矿区重金属污染现状

1.2 农田土壤重金属污染的来源

1.2.1 采矿和冶炼

1.2.2 农药、化肥以及农用塑料薄膜使用

1.2.3 固体废弃物的利用

1.2.4 大气沉降物

1.3 蔬菜重金属污染研究概况

1.3.1 不同蔬菜种类对重金属吸收的差异

1.3.2 蔬菜对重金属的吸收

1.3.3 土壤重金属含量对蔬菜吸收重金属的影响

1.4 食用重金属污染蔬菜的健康风险评估

1.5 重金属污染土壤的治理对策

1.5.1 工程措施(包括客土、换土、翻土、去表土等)

1.5.2 化学措施

1.5.3 植物修复

1.5.4 生态措施

1.6 地统计学在土壤重金属污染评价中的应用

1.6.1 地统计学基本理论和方法

1.6.2 近年来的研究与应用

1.6.3 存在问题

1.7 多元统计方法在土壤环境评价中的应用

第二章 铜矿区农田土壤重金属污染空间变异特征及其污染源识别研究

2.1 材料与方法

2.1.1 研究区概况

2.1.2 土壤采集与处理

2.1.3 分析方法

2.1.4 地统计学分析方法

2.1.5 土壤重金属污染评价方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 土壤中重金属含量的描述性统计

2.2.2 土壤重金属全量间相关性分析

2.2.3 主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)

2.2.4 土壤重金属的空间变异分析

2.2.5 土壤中重金属插值结果与分析

2.2.6 土壤重金属污染评价

2.3 小结

第三章 铜矿附近农田土壤和蔬菜重金属污染状况

3.1 材料与方法

3.1.1 样品采集与处理

3.1.2 样品分析

3.1.3 土壤重金属污染评价方法

3.1.4 数据分析

3.2 结果与讨论

3.2.1 土壤重金属含量描述性统计

3.2.2 水田和旱地重金属含量及其污染评价

3.2.3 排污渠外侧土壤重金属含量

3.2.4 蔬菜重金属含量

3.2 小结

第四章 铅锌银矿区菜地土壤和蔬菜重金属含量及健康风险评估

4.1 材料与方法

4.1.1 研究区概况

4.1.2 样品的采集及预处理

4.1.3 样品分析

4.1.4 重金属在土壤-植物间的转运

4.1.5 健康风险评价方法

4.1.6 数据分析

4.2 结果与讨论

4.2.1 土壤及公路粉尘重金属含量

4.2.2 蔬菜重金属含量及重金属富集系数

4.2.3 健康风险评价

4.2.4 矿区污染治理的建议

4.3 小结

全文总结

参考文献

致 谢