再生水-土壤-蔬菜体系中Pb的迁移转化规律研究

摘要

利用再生水替代清洁水灌溉成为解决新疆地区水资源紧缺的重要举措。城市污水中的Pb经污水厂处理后总量和各形态发生变化，随灌溉进入土壤、蔬菜乃至果实中。长期使用再生水灌溉会对灌区土壤和蔬菜、果实质量产生一定影响，所以在农灌过程中需加强监测力度，以防Pb的累积污染。深入探究Pb在再生水-土壤-蔬菜系统中的迁移和累积规律，即通过Pb在该体系中的定性、定量和定位研究，可以准确评价土壤和蔬菜、果实中Pb的污染程度，为蔬菜安全生产和再生水的合理利用提供理论依据。
　　本研究通过水的离心试验、重金属Pb的形态实验、稀植盆栽特种阴膜试验和体外胃肠模拟等实验，探究再生水-土壤-蔬菜体系中Pb的迁移和累积规律。
　　(1)将5种水样:清水、再生水、清水+土+Pb，二次蒸馏水+土+Pb，再生水+土+Pb（Pb2+浓度为0.2 mg/L，SS浓度为60 mg/L）在不同离心速率下分别离心，分别测定上清液和沉淀中Pb含量。结果显示随着转速的上升，上清液中Pb的含量下降，而沉淀中的Pb含量上升。在500 r/min的转速下，5种水样的上清液中Pb的浓度最高，而沉淀中Pb的浓度最低。8000 r/min转速下，上清液和沉淀的Pb含量差值为:二次水+土+Pb＞清水+土+Pb＞再生水+土+Pb≈再生水。
　　(2)2014年采用盆栽实验培植小白菜、萝卜和辣椒，以清水、清水+Pb、再生水、再生水+Pb(Pb2+=0.2mg/L)溶液灌溉，采用修正的BCR法测定供试水样、土壤、蔬菜和盆底渗滤物中Pb的形态。结果表明:清水、再生水中的Pb主要以水溶态B0存在，总量均未超过国家《农田灌溉水质标准(GB5084-2005)》。土壤和渗滤物中的Pb以残渣态B4为主，总量均未超出《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》二级标准。蔬菜中的Pb主要以水溶态B0和可氧化态B3存在，3种蔬菜可食用部分Pb含量为小白菜＞萝卜＞辣椒，均超出《食品安全国家标准中污染物限量(GB2762-2012)》中Pb的限量。农田灌溉用水不仅要严格控制Pb总量，更须关注其有效形态含量。
　　(3)采用稀植盆栽特种阴膜实验培植小白菜、萝卜和辣椒，以覆冰方式将清水、清水+Pb、再生水、再生水+Pb(Pb2+=0.2 mg/L)4种溶液分别处理各种蔬菜。蔬菜收获后用LEO1430vp型扫描电子显微镜及OXFORD能谱仪测定膜上各点(4×5) Pb的百分含量，用surfer8.0软件作等值线分布图，实现Pb在土壤中的定位分析。结果表明:在无植株根系条件下，土壤中的Pb分布不均匀;有植物根系存在时，Pb易于累积在盆栽土壤底部，清水和清水+Pb处理Pb的迁移速度大于再生水和再生水+Pb处理。
　　(4)取蔬菜可食用部分研磨成浆，用ZRS-8GD智能药物溶出仪模拟人体消化过程，分别测定模拟胃阶段、小肠阶段和蔬菜中的Pb，进行健康风险评价。实验结果表明胃阶段检测出的Pb基本大于小肠阶段，两阶段均未超过蔬菜中Pb的总量，胃阶段Pb的生物可给性也大于小肠阶段。仅有清水萝卜的PTWI值对于儿童超标，其余蔬菜的食用安全性暂无潜在威胁。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 立论依据

1．2 研究目的、意义及主要内容

第2章 再生水中Pb对土壤理化性质和蔬菜生长的影响

2．1 试验设置

2．2 再生水中Pb对土壤理化性质的影响

2．3 再生水中Pb对蔬菜生长的影响

第3章 再生水-土壤-蔬菜体系中Pb的形态分布

3．1 水样离心试验

3．2 再生水-土壤-蔬菜体系中Pb的形态分布试验

第4章 土壤中Pb的分布和迁移

4．1 稀植盆栽特种阴膜实验方法

4．2 结果与分析

4．3 本章小结

第5章 体外胃肠模拟实验

5．1 胃肠模拟实验设置

5．2 结果与分析

第6章 分析与讨论

6．1 关于Pb在体系中的迁移

6．2 存在的问题及建议

第7章 结论与展望

7．1 水样离心试验

7．2 再生水-土壤-蔬菜中Pb的形态试验

7．3 土壤中Pb的分布

7．4 胃肠模拟试验

参考文献

致谢

作者简历