吉林黑土区镉元素生态地球化学特征及其污染评价

【摘要】近些年土壤和食品镉污染状况频繁发生，严重影响了农业的发展和生态系统的稳定，对人类的健康造成潜在危险。作为国家重要的商品粮生产基地，吉林中部黑土区每年为全国输送亿万斤粮食。因此，研究黑土区镉的生态地球化学特征、迁移累积规律及影响因素，对保护黑土区生态环境、保障黑土区粮食品质及安全、保障人类健康具有重大的现实意义。在吉林省中部黑土区野外采样、室内分析测试的基础上，本文将土壤-植物作为一个整体对总结了黑土区表层土壤、剖面土壤及玉米籽实中镉含量的特征，讨论了镉元素释放与迁移、玉米累积的数量规律及影响因素，并运用多种重金属污染评价方法对吉林省中部黑土区镉污染进行了评价。本文得到以下几点结论：1.表层土壤中Cd含量特征吉林省黑土区表层土壤中Cd含量介于0.085~0.284μg/g之间，平均值为0.145μg/g，其含量明显高于吉林省和全国的土壤Cd元素背景值。三个工作区土壤全量Cd的平均值差异不是很大，以梨树-公主岭（GL）区最高，平均值为0.159μg/g，其次是榆树-松原（YS）区，平均值为0.144μg/g，九台-德惠区（JD）最低，平均值为0.128μg/g，呈现出由中间向南北两边增加的趋势。从元素的变异系数上分析，梨树-公主岭区变异系数属于中分异型，榆树-松原区和九台-德惠区变异系数属于弱分异型。2.剖面土壤中Cd含量特征榆树-松原区Cd元素含量随深度增加呈现先降低后增加的总体趋势，Cd元素含量处于自然状态；九台-德惠区和梨树-公主岭区Cd元素含量表现得较不稳定，其含量随着深度增加呈现“减少-增加-再减少”的趋势，Cd元素含量处于弱富集的状态。3.表层土壤中Cd有效量特征及影响因素土壤中有效Cd含量介于0.015~0.195μg/g之间，平均含量为0.052μg/g。三个工作区中，以梨树-公主岭区有效Cd平均含量最高，且有效Cd含量在空间变化上差异比较明显，榆树-松原区次之，九台-德惠区最低。土壤中Cd有效量与Cd全量和有效P、有效As、有效Cr、有效Cu、有效Mn、有效Ni及有效Zn之间存在正向相关关系，与有效Ca和土壤pH值之间存在负向相关关系。4.玉米籽实中Cd含量特征及影响因素玉米籽实中Cd含量介于2.00~6.62ng/g之间，平均含量为3.15ng/g。三个工作区中玉米籽实中Cd平均含量排序为梨树-公主岭区＞九台-德惠区＞榆树-松原区，但黑土区玉米籽实中Cd含量差异不明显。研究区玉米籽实中Cd含量远远低于国家谷物中镉限量指标上限标准（0.10μg/g），黑土区玉米不会对人类和动物的健康造成影响。5.Cd“全量-有效量”转化特征及影响因素黑土区土壤Cd元素有效系数最高为0.79，最低为0.11，平均值为0.34，其转化水平处于强烈转化等级，三个工作区平均有效系数大小顺序为梨树-公主岭区＞榆树-松原区＞九台-德惠区，且Cd元素转化程度与As、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Zn的转化程度呈正相关，与pH值呈极显著的负相关。6.Cd“有效量-籽实”累积特征及影响因素黑土区累积系数最大值为0.274，最小值为0.016，平均值为0.086，累积水平均为极弱累积，三个工作区平均累积系数大小顺序为九台-德惠区＞梨树-公主岭区＞榆树-松原区，且Cd元素累积程度与Cu、Zn的累积程度呈极显著正相关，与其他元素的累积程度和pH值之间不存在显著的相关关系。7.黑土区Cd污染评价单因子指数法、内梅罗指数法、潜在生态危害指数法和地累积法四种方法得出结论一致，吉林省黑土区目前不存在重金属镉污染。
【作者】付强；
【导师】王冬艳；
【作者基本信息】吉林大学，土地资源管理，2014，硕士
【关键词】镉元素；黑土区；土壤-植被；地球化学；污染评价；

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