天津典型设施菜地土壤-蔬菜中重金属分布特征及生态风险

摘要

以天津市武清区设施菜地为例，分析典型设施菜地土壤中重金属的分布特征，分析土壤理化性质对重金属含量变化的影响，探讨设施菜地土壤重金属主要来源，评价土壤环境质量和健康风险水平，并对设施菜地蔬菜中重金属的含量特征及健康风险水平进行评价。研究结果表明:
　　研究区耕层(0-20cm)土壤重金属含量Zn＞Cu＞As＞Cd，四种重金属的平均含量均低于国家标准水平，符合设施菜地土壤种植质量要求，但是部分样点Cd含量超过国家设施菜地土壤规定上限。
　　污染负荷指数评价结果显示，研究区设施菜地土壤整体风险水平低，土壤未受到Cu、Zn、As污染，但是Cd的污染负荷指数普遍较高，部分样点Cd达到中等污染水平。Cu、Zn、As在不同种植年限间的污染负荷指数变化较小，Cd波动较大。在0-20cm的耕层土壤中，露地和16年的污染负荷指数相对低，4年，10年、12年相对较高。
　　重金属的变化分析显示，随着设施菜地土壤的深度增加，重金属含量有下降趋势。Cu、Zn、Cd在20-60cm土层出现明显下降，表明重金属在土壤耕层发生累积，其中Cd累积最为明显。在0-10cm、10-20cm的土层中，除As外，Cu、Zn、Cd含量在不同种植年限间变化较大，Cu、Zn、Cd含量在4年、10年出现增长，在10年以后均出现负增长。在20-60cm土层中，四种重金属不同种植年限间的变化方向不一致，且变化率较小，表明此土层重金属含量受种植年限影响较小。
　　重金属及土壤养分在相关程度分析显示，土壤中Cu、Zn、Cd三者具有明显的正相关性，Cu、Cd、有效磷及有机质有明显正相关性，有效磷、速效钾与有机质有明显相关性，As与其他重金属及土壤养分之间没有明显相关性，以此次说明Cu、Zn、Cd与土壤养分具有同源性，设施菜地土壤中Cu、Zn、Cd含量可能受到农业种植过程中施肥影响，而As的来源与Cu、Zn、Cd具有差异。
　　土壤健康风险评价结果显示，土壤重金属的致癌风险和非致癌风险均在合理限值内，表明研究区域设施菜地土壤重金属致癌风险和非致癌风险较低，对人体危害小。致癌风险水平和非致癌风险水平相比，前者远远高于后者。种植年限为4年、10年、12的设施菜地土壤中健康风险水平高于其他年限，种植年限为16年设施菜地土壤的致癌与非致癌风险水平出现明显下降。
　　设施菜地蔬菜中重金属的含量特征分析结果显示，蔬菜中重金属含量以Zn＞Cu＞Cd＞As的顺序降低。Cd的平均浓度高于中国食品标准的允许限度，55.6％的样品超过了允许限度，蔬菜中As的平均浓度明显低于耐受限值。蔬菜中重金属的变化趋势与上述土壤的变化相似，表明土壤中重金属含量对蔬菜中重金属的影响。
　　蔬菜健康风险评价结果显示，重金属的摄入量依次为Zn＞Cu＞Cd＞As。成人的EDI高于儿童，重金属在成人和儿童中没有产生明显的有害风险。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的与意义

1．2．1设施菜地土壤重金属研究现状

1．2．2设施菜地蔬菜重金属研究现状

1．3本文研究内容

1．4技术路线

第二章研究区概况及样品采集与分析

2．1研究区域概况

2．2样品采集及分析方法

2．2．1样品的采集及处理

2．2．2样品的测定

第三章设施菜地土壤重金属分布特征及潜在生态风险评价

3．1设施菜地土壤重金属分布特征

3．1．1设施菜地耕层土壤重金属分布特征

3．1．2不同耕作年限和不同深度设施菜地土壤重金属分布特征

3．1．3设施菜地土壤环境质量分析

3．2设施菜地土壤重金属与土壤养分的相互关系

3．2．1设施菜地土壤养分变化特征

3．2．2设施菜地土壤重金属含量变化与养分间的相互关系

3．3设施菜地土壤重金属健康风险评价

3．3．1健康风险评价法

3．3．2设施菜地土壤重金属生态风险评价

第四章设施菜地蔬菜重金属分布特征及健康生态风险评价

4．1蔬菜中重金属的含量特征

4．2重金属从土壤向蔬菜的迁移能力分析

4．3设施菜地蔬菜的健康风险评价

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢