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农作物土壤中镉含量分析及作物镉富集系数评价研究

人气指数: 发布时间:2016-01-25 11:30  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 黄娇 郑智溢
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  摘要:基于农产地土壤、农作物中的镉含量分析,进行二者的相关性研究,以及不同作物对土壤镉富集吸收能力的表征与比较分析。结果表明,土壤中镉含量平均值为0.21mg/kg,农作物含镉量在0.004~0.73mg/kg;在蔬菜中镉含量高低的次序为:薯芋类>叶菜类>茄果类>豆类>瓜类>水生类。作物镉富集系数的对数值概率分布服从正态性,富集系数对数值的平均数可用来表征比较作物对镉的富集能力。
  关键词:土壤;作物;镉;富集系数
  镉在地壳中的丰度为0.2mg/kg,是一种极为分散的化学元素。土壤中镉的含量范围为0.01~2mg/kg,中值为0.35mg/kg,我国土壤的镉背景值为0.097mg/kg,以95%置信度的含量范围为0.017~0.33mg/kg。
  当前,重金属污染已成为全球面临的一个严重的环境问题。在所有污染元素中,镉以移动性大、毒性高成为最受关注的对象之一。镉在土壤中具有较强的化学活性,很容易被作物吸收而进入食物链,从而在人体中累积,产生毒害。研究表明,当成人每天接触镉水平为30~50mg时,就会大大增加患骨折、癌症、肾功能紊乱和高血压等的风险,严重影响人体健康。镉在体内的半衰期长达10~35a,为已知的在体内蓄积的毒性较大的毒物。因此,现在许多国家对镉污染的问题十分重视,投入大量资金研究镉在“土壤-植物-人”食物链及人体健康中的行为,严格规定高镉含量的作物不能进入食物链中。
  水稻、蔬菜等作物能吸收富集土壤中的镉,作物对土壤中镉的富集能力受作物种类、土壤性质、环境条件等因素的影响[1-4]。因此,分析农作物与土壤中镉的分布状况,研究镉吸附、富集机制,对土壤污染修复治理、保障农产品质量安全有重要现实意义。
  1材料与方法
  1.1供试样本
  供试土壤采自浙江某县域4个乡镇的主要农作物产地,采集耕作层土壤的混合样,采样层次分别为0~20cm(蔬菜、瓜果等单年生作物基地)、0~50cm(林果、葡萄等多年生作物基地),样本数159个。
  在土壤采集区域内采集对应的农作物,根据调查区域主要农作物种植情况,分别采集粮油作物:稻米、油菜籽等;蔬菜作物:叶菜类、茄果类、薯芋类、豆类、水生类、瓜类等;水果:林果类、葡萄、果蔗、西瓜等。共采集作物样本315个。
  1.2研究方法
  供试土壤经过风干及粉碎后,用原子吸收光谱法测定土壤中总镉含量[5];随机选取土壤样品15个,原子吸收法测定其中的有效镉含量[6]。
  依据《食品中镉的测定》(GB/T5009.15)测定作物中镉含量,粮油作物取糙米和油菜籽,蔬菜作物取其中可食部分,水果为带皮样品,通过洗净、干燥、消解等处理后,用石墨炉原子吸收光谱法测定农作物中的镉含量。
  2结果与分析
  2.1土壤中镉含量分析
  土壤中镉含量分析结果如下:样本数159,最小值0.038mg/kg,最大值1.14mg/kg,平均值0.21mg/kg,中位值0.18mg/kg。调查区域土壤类型主要为呈酸性-弱酸性的铁铝土,依据《土壤环境质量标准》(GB15618),按镉含量将调查土壤样品分为4个等级:<0.20mg/kg,0.20~0.30mg/kg,0.30~1.0mg/kg,>1.0mg/kg。土壤4个等级分析结果如图1所示。
  2.2农作物中镉含量分析
  作物样品中镉含量分析结果如下:样本数315个,最小值0.40μg/kg,最大值726.6μg/kg,平均值56.8μg/kg。对不同作物的分析结果表明,作物中镉含量变异范围大,不同作物中镉含量也显著不同(图2),以粮油类作物中镉含量(平均值)最高,水生蔬菜类最低,二者含量相差24倍。
  图2不同作物中镉含量比较
  水稻产地土壤中镉含量(平均值)为0.21mg/kg,对应作物糙米中含镉量(平均值)为0.13mg/kg。已有研究表明,水稻从土壤中吸附积累镉的能力较强[1,2]。在莫争等[7]的试验研究中,含镉量0.275mg/kg的土壤中培植的水稻籽实镉含量为0.2mg/kg。
  在蔬菜中,镉含量高低的次序为:薯芋类>叶菜类>茄果类>豆类>瓜类>水生类,这与王波等的调查结果有所不同,王波等对市售的3类蔬菜进行镉含量调查,表明蔬菜中镉含量大小次序是:叶菜类>果菜类(茄果、瓜果)>根茎类[3]。
  2.3农作物与土壤含镉量的相关分析
  农作物与土壤样品中含镉量的相关分析如表2所示,相关系数变化范围大,二者之间无显著的相关性(P>0.05)。作物中镉富集的影响因素复杂,例如作物种类、土壤类型、土壤pH、有机质、阳离子交换量等[4]。

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