四川省万源市东部特色农业区镉地球化学特征

摘要

土壤是人类赖以生存和发展的基础，土壤质量的好坏直接或间接地影响着人类生活的健康和质量。目前，土壤污染和食品安全问题频频发生，土壤重金属污染已经严重影响到农业发展和生态系统安全，对人类健康构成潜在威胁。四川省万源市以富硒农产品闻名全国，目前正依托硒富土地资源优势，打造中国天然富硒农产品基地。可是，作为富硒农产品基地，不仅要求土地富硒，而且还要求土壤不存在重金属严重污染。Cd作为一种生物毒性强、迁移性强的重金属元素，具有很强的致癌性，在研究区岩石中具有较高的地质背景，因此，选择Cd作为重金属代表元素，查明不同地质背景条件下，其在特色农业区土壤中分布和赋存形式，探讨土壤环境条件对镉元素生物有效性的影响，对于富硒土地的安全开发利用和镉污染土壤治理具有重要意义。
　　本文通过对四川省万源市东部区4个特色农业区（白羊乡、旧院镇、大竹镇、庙子乡）采样和分析，查明了研究区岩石、表层土壤、土壤垂向剖面、农作物籽实和根系土及人发中镉的含量特征，探讨了镉元素在岩石-土壤-植物-人体系统中的迁移转化规律，评价了环境质量现状，取得了以下认识：⑴岩石镉含量最大值为3.16mg/kg，最小值为0.033mg/kg。不同时代岩石中镉平均含量由高到低依次是:寒武系、震旦系、三叠系。不同岩性含镉量由高到低依次是页岩、砂岩、灰岩。不同农业区岩石中镉的平均含量大小顺序为庙子＞大竹＞白羊＞旧院，分别为0.518mg/kg、0.275mg/kg、0.064mg/kg、0.062mg/kg。与上地壳镉丰度值0.098mg/kg相比，大竹镇和庙子乡岩石中镉平均含量均明显大于地壳丰度值。⑵表层土壤镉含量介于0.10mg/kg～47.8mg/kg之间。四个特色农业区表层土壤镉平均含量高于全国土壤背景值(0.1mg/kg)，镉平均含量表现为庙子乡＞大竹镇＞旧院镇＞白羊乡，分别为5.72 mg/kg、1.73 mg/kg、0.32 mg/kg、0.28mg/kg。土壤镉含量由地表向深部逐渐下降。⑶研究表明，土壤镉含量与土壤pH、有机质有关。白羊与与大竹土壤有机质含量接近，旧院与庙子土壤有机质含量接近。白羊乡、旧院镇和庙子乡土壤Cd随有机质含量增高而增加。有机质对Cd在土壤中分布具有较大控制作用。⑷表土样品镉的赋存形态以水溶态和离子交换态镉（即有生物可利用态）为主，约占镉形态总量的三分之一。各形态含量由高到低依次为:离子交换态＞残渣态＞铁锰结合态＞碳酸盐结合态＞腐殖酸结合态＞强有机结合态＞水溶态。不同农业区，土壤Cd形态差异较大。⑸农业区作物中的Cd含量没有明显超标，属于安全范围。说明4个特色农业区上述四种作物是安全的。农业区作物镉平均含量为水稻＞土豆＞玉米＞四季豆，水稻富集镉的能力较强，四季豆富集镉能力较弱。土豆和四季豆可作为富硒产品大量种植。⑹特色农业区人发中镉含量没有超过安全上限值，尚未对人体造成危害。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 环境中镉的来源

1．2．2 土壤中镉的赋存形态研究

1．2．3 土壤镉生物有效性的影响因素研究

1．2．4 植物中镉的含量分布研究

1．2．5 植物镉的吸收和累积研究

1．2．6 镉与植物生长及人体健康

1．2．7 镉污染与防治研究

1．3 研究思路、研究内容及技术路线

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第2章 研究区概况

2．1 万源市自然地理概况

2．2 万源市农业及资源概况

2．3 万源市区域地质概况

2．3．1 地层

2．3．2 构造

第3章 样品采集及研究方法

3．1 岩石样品采集与分析

3．2 表层土壤的采样与分析

3．3 土壤垂向剖面的采集与分析

3．4 植物样品的采集与分析

3．5 人发样品的采集和分析

第4章 岩石与土壤镉地球化学特征

4．1 岩石中镉含量特征

4．2 表层土壤镉地球化学特征

4．2．1 表层土壤镉含量特征

4．2．2 表层土壤Cd含量与pH值的关系

4．2．3 表层土壤Cd质量评价

4．2．4 表层土壤Cd含量与有机质含量的关系

4．2．5 表层土壤Cd的赋存形态

4．2．6 表层土壤Cd的赋存形态与pH值的关系

4．3 土壤垂向剖面镉地球化学特征

4．4 本章小结

第5章 生物体Cd的地球化学特征

5．1 不同农作物样品中镉的含量特征

5．1．1 玉米

5．1．2 土豆

5．1．3 四季豆

5．1．4 水稻

5．2 各特色农业区不同农作物镉含量的比较

5．3 不同地区耕地和作物中镉含量的对比

5．4 镉在人发中分布及含量

5．5 本章小结

第6章 岩石-土壤-植物-人发中镉的迁移和累积特征

6．1 岩石-土壤中镉元素含量的相关分析

6．2 土壤-植物中镉元素含量的相关分析

6．3 各特色农业区镉的生物富集规律

6．3．1 镉的富集系数

6．3．2 各农业区作物Se与Cd富集能力对比

6．4 人发镉评价

6．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果