苏南某市不同环境下土壤-作物系统中重金属元素分布及其食品安全风险探讨

摘要

本文通过实地调查的方法对苏南某市乡镇工业环境和对照的非工业环境下的典型农田表层土壤中重金属元素(Pb、Cd、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Cr)的积累特性进行监测分析，并参照当地土壤背景值和国家土壤环境质量二级标准尝试评价重金属元素富集和污染程度。同时，对应采集供试土壤上生长的水稻、豌豆苗、蒜叶、胡萝卜、小白菜、苘蒿、韭菜、青菜、芹菜、生菜、雪里蕻、橘子等农产品，分析其中重金属元素含量，讨论了不同作物对土壤中重金属元素的吸收与食物器官分配能力，进一步依据usEPA推荐的RfD值和我国居民平均食物消费结构评价了这些农产品对于当地人群的潜在暴露风险。主要研究结果如下： 研究区土壤重金属元素全量和DTPA有效态含量均表现为工业环境高于非工业中的农田土壤。且不管是工业还是对照的非工业环境，与当地背景值相比，土壤重金属元素含量都有不同程度的升高，以Pb、Cd、Hg、Zn、Ni的积累较为严重。但均未超过国家土壤环境质量二级标准。土壤重金属表层富集系数在不同环境下的比较说明：工业化发展是土壤中重金属元素积累的主要因素，我们不能忽视密集发展的乡镇工业给农业土壤环境带来的污染。 水田、旱地两种不同的土地农业利用方式比较结果显示，长期淹水条件使水稻田土壤的重金属元素含量和表层富集系数均明显高于橘园旱地土壤。土壤基本理化性质直接影响重金属元素含量及其生物有效性，其中游离氧化铁、土壤质地和有机质含量是主要的影响因素。 将供试土壤上生产的农产品中重金属元素含量与《国家食品中重金属限量卫生标准》相比，发现除As外，各重金属元素都存在超标现象，其中Cd、Zn、Cr较为严重。重金属元素在农作物不同部位的分配为：叶菜根中的含量显著大于地上可食部分，水稻糙米中的含量显著大于精米。不同种类农产品中，叶菜类乖籽实类对重金属元素的吸收富集能力显著强于其他种类，水稻籽粒的吸收最弱。各种重金属元素中，Cd、Cu、Zn的生物有效性较高，在农产品中的富集能力显著高于其他几种元素。因此，在苏南土壤环境污染不断加剧的情况下，应密切关注Cd对土壤及农产品的影响，尤其是叶菜类。作物体内Cd-Zn的颉颃作用将严重影响Cd污染下的作物对营养元素Zn的吸收，降低农产品品质，威胁人类健康。 土壤重金属元素污染程度和农产品暴露风险评价结果表明，研究区土壤重金属元素含量尚未超过国家土壤环境质量二级标准，但农产品潜在暴露风险系数较大，可能对当地人群产生健康威胁。工业环境下农田土壤有被点源污染的倾向，其污染指数大于非工业环境中的土壤重金属污染指数，且其上生长的农作物也比非工业环境中的具有更大的潜在暴露风险。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1前言

2重金属与土壤重金属污染概述

3土壤中重金属元素的来源与分布

3.1随着大气沉降进入土壤的重金属元素

3.2随污水进入土壤的重金属元素

3.3随固体废弃物进入土壤的重金属元素

3.4随农用物资进入土壤的重金属元素

4土壤-作物系统中重金属研究进展

4.1重金属元素在土壤-作物系统中迁移转化和生态效应研究

4.2重金属元素的生物有效性

4.3作物及蔬菜对土壤中重金属元素的富集特点

5土壤重金属污染对农产品和人体健康的影响

5.1土壤重金属污染对农作物的影响

5.2土壤重金属污染对人体健康影响的研究

参考文献

第二章不同环境下农田土壤重金属元素的分布

1材料与方法

1.1采样区概况

1.2样品采集与处理

1.3样品分析

1.4数据处理

2结果与讨论

2.1不同环境中土壤重金属元素的迁移分配

2.2不同土地利用方式对土壤重金属分布的影响

2.3土壤基本理化性质对重金属元素分布的影响

3小结

参考文献

第三章部分农田农产品中重金属元素的污染特性

1材料与方法

1.1样品采集与处理

1.2样品分析

1.3数据处理

2结果与讨论

2.1重金属元素在农产品可食部分的分配

2.2农产品对重金属元素的富集能力

2.3重金属元素在农产品不同部位中的分布

2.4土壤-水稻系统重金属元素分布

2.5农产品的Cd-Zn关系

3小结

参考文献

第四章农田土壤和农产品重金属安全风险初步评价

1污染评价方法

2结果与讨论

2.1土壤重金属污染程度

2.2不同环境下土壤污染比较

2.3农产品食物安全风险评估

3小结

参考文献

第五章全文结论与创新点

1全文主要结论

2主要创新点

攻读学位期间发表的论文

致谢