时间:2024-09-03
范 健, 廖启林, 许宏铭, 任静华, 常 青, 朱伯万, 李 明
(江苏省地质调查研究院,江苏南京210018)
稻米与小麦吸收土壤重金属的基本特征
范 健, 廖启林, 许宏铭, 任静华, 常 青, 朱伯万, 李 明
(江苏省地质调查研究院,江苏南京210018)
防治土壤重金属污染已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要工作。利用江苏生态地球化学调查评价所积累的有关重金属分布资料,探讨了江苏相关地区稻米、小麦吸收土壤Cd等重金属的基本特征。研究结果显示:稻米、小麦吸收土壤环境中不同重金属的能力有较大差异,土壤中积累的Zn、Cd相对最容易为稻米、小麦所吸收,小麦吸收土壤Cd、Cu、Zn的能力相对更强,稻米吸收土壤Hg、As的能力相对更强,而小麦与稻米吸收土壤Pb、Cr的能力无显著差异;土壤Cd含量增加、酸碱度下降等都是促进稻米、小麦吸收土壤Cd的重要因素;江苏局部地区稻米、小麦样品Cd等重金属含量呈增长趋势,与局地土壤重金属污染程度加剧呈正相关。
稻米;小麦;土壤;重金属污染;江苏
重金属污染是诸多学科十分关注的问题,包括环境学、生态学、地球化学、土壤学等都在探讨重金属污染及其防治问题(陈怀满,2002;胡星明等,2008;息朝庄等,2008;余涛等,2008;廖启林等,2009,2012;沈洽金等,2011;郝社锋等,2012;管后春等,2013)。防治土壤重金属污染是当今生态环境保护与土地资源安全利用等必须重点研究的课题。
江苏是全国最先结束1∶25万多目标区域生态地球化学调查的省区,还在局部地区开展了相关生态地球化学评价工作,积累了相对丰富的土壤等元素地球化学资料(廖启林等,2005,2009,2011,2013,2015; 杨柳等,2015;Huang et al.,2007;Liao et al.,2015)。
以最近收集的江苏典型地区的水稻、小麦籽粒及其耕层土样品的元素含量数据为基础,拟对稻米与小麦吸收土壤重金属的相关特征进行探讨,期望能为耕地重金属污染防治与质量提高等提供研究线索,促进江苏生态地球化学调查成果能被更好地开发与应用。
本次研究涉及江苏多个地市,苏南、苏中、苏北均有代表,不同地点采样时间不完全相同。江苏在地理位置上处于南北过渡区域,自北向南被划分为7个大的地貌单元,依次为沂沭丘陵平原、徐淮黄泛平原、苏北滨海平原、里下河洼地、宁镇丘岗、长江三角洲平原和太湖水网平原。就经济社会发展水平而言,江苏属于我国东部沿海经济较发达地区,人口密集、国土资源开发利用程度高、耕地资源极其珍贵、面临的资源与环境压力较大。江苏土壤类型丰富,全省目前分布的土壤种类包括16个土类、44个亚类、90多个土属和210多个土种,16个土类分别是红壤、黄棕壤、黄褐土、棕壤、褐土、红黏土、冲积土、石灰土、火山灰土、紫色土、粗骨土、砂姜黑土、潮土、沼泽土、滨海盐土、水稻土。苏北主要以潮土偏多,苏南主要以水稻土偏多,沿海地区分布有大量滨海盐土。江苏耕地存在局地重金属污染、且部分耕地重金属污染已经威胁到粮食生产安全,这点前人研究已经证实(廖启林等,2009;Liao et al.,2015)。
2.1 样品采集
依据江苏境内主要稻谷、小麦产地种植情况,结合全省地表土壤元素含量分布特征,选择典型地区部署采样点,在收割季节采取水稻(或小麦)籽实-土壤配套样品,土壤与水稻(或小麦)籽实样点按照控制田块一一对应。
土壤用竹签或专用无污染采样工具采集计划控制区域内0~20 cm深度的表土,依据田块形状随机采集5个散点、每个散点取土200 g,1个样点采集1 000 g土壤组成1个样品,各散点所取土壤属性一致,不同样点之间的距离一般大于200 m,同一样点中各散点的间隔最小不得低于10 m。1个样点控制1个田块,整个采样过程严禁任何污染、尽量避免偶然因素的干扰。
水稻籽实用专用剪刀截取整株谷穗,装于专门网兜,由若干株谷穗组成1个样品(散点采样范围与土壤相同),保证每个样品脱粒、去皮后糙米质量不得低于300 g,在固定点进行脱粒和晾晒。小麦籽实采样方法基本类似,用专用剪刀采集麦穗,统一将麦穗放置在自封口塑料袋中,并随时进行晾晒。谷籽与麦籽都尽量采集饱满颗粒,同一个样品必须是同一田块、同一品种。
实地采样全部用GPS现场定点,用统一的记录卡对采样过程、样点背景、样品特性等进行规范化记录。为保证采样质量,插入约2%的重复采样。
2.2 样品加工与分析测试
土壤样自然晾干,过0.85 mm尼龙筛、然后均匀缩分取200 g送分析,做元素含量分析样品预处理前在石英玛瑙瓶中磨细至0.075 mm以下。正常情况采用土壤样品全部过筛并妥善保存,送分析之外的样品作为副样长期保留。
谷籽样品脱粒后,自然晾干,去皮前先用自来水清洗2遍,再用纯净水清洗1遍,最后晒干后用专用设备去皮,每个样均匀分取200 g精米送分析。分析之前先用专用设备磨细至0.075 mm左右,然后按标准流程进行溶样、预处理和分析测试。麦籽样品脱粒后,清水洗2遍、自然晾干,尽量磨成面粉,每个样均匀分取200 g麦粒或面粉送分析。为保证分析质量,插入5%的密码样和2%的国家标样进行质量监控。
2.3 数据处理与评价标准
以历次调查所获取的大量水稻籽粒(稻米)-耕层土、小麦(面粉)-耕层土样品元素含量等分析数据为基础,统计各类样本的基本地球化学参数,提炼稻米与小麦吸收土壤重金属的有用信息,并依据国家土壤环境质量评价标准及食品安全安全标准等,对耕地土壤重金属污染状况、大米与小麦等粮食样品重金属超标情况等进行初步评价。
3.1 相关样品的重金属含量分布特征
不同重金属元素在稻米、小麦及其耕层土的分布特点不尽一致。表1、表2分别列出了近10年来江苏局部地区稻米及其耕层土、小麦及其耕层土样点的重金属分布等调查结果。对比上述二表中的有关信息、结合以往掌握的相关资料,对江苏有关地区稻米-耕层土与小麦-耕层土的重金属分布特点得出以下认识。
(1) 不同地区的耕层土中,Cd、Hg、Pb、Zn、Cu、As等分布存在一定差异。总体趋势是同一地区水稻耕层土与小麦耕层土的重金属含量基本一致,稻、麦轮种对耕层土本身的重金属分布影响不大。苏南耕层土的Cd、Hg含量总体高于苏北地区,而苏北地区耕层土的As含量总体高于苏南。全省耕层土的酸碱度(pH值)分布也存在明显的南北差异,总体趋势是苏北土壤普遍偏碱性、苏南土壤相对偏酸性。前人研究结果已经表明,酸性土壤环境可以促进稻米等吸收土壤中的Cd等重金属,碱性土壤环境可以刺激稻米、小麦等吸收土壤中的As。
不难推断,江苏水稻、小麦出现Cd污染的高风险区应主要集中在南部地区,而出现As污染的高风险区应主要集中在苏北地区。导致不同地区耕层土重金属分布出现差异的原因比较复杂,有成土母质不同等地质背景的因素,也有人为活动造成的局部地表土壤重金属再分配等因素。
表1 江苏典型地区稻米-耕层土样品部分重金属元素含量分析结果Table 1 Analytical results of some heavy metals in rice and its topsoil from typical areas in Jiangsu Province
注:含量单位为g/t。Pj002—Pj073样采自扬州江都,采样时间2004年;Pj085—Pj090样采自泰州兴化,采样时间2004年;Pj501—Pj549样采自徐州丰县、铜山、睢宁等地,采样时间2004年;Pj561—Pj582样采自淮安楚州,采样时间2004年;Pj596样采自连云港东海,采样时间2004年;Pj605样采自苏州昆山,采样时间2004年;JA、JB编号的样品采自无锡宜兴,采样时间2014年;JC、JD编号的样品采自苏州太仓,采样时间2014年
注:含量单位为g/t。SPJ008—SPJ035样采自徐州沛县、铜山、睢宁等地,采样时间2005年;SPJ218—SPJ221样采自连云港灌云、东海等地,采样时间2005年;SPJ230—SPJ236样采自淮安楚州、涟水等地,采样时间2005年;SPJ403—SPJ530样采自扬州江都,采样时间2005年;SPJ602—SPJ618样采自苏州太仓、常熟等地,采样时间2005年;15W16—15W61编号的样品采自无锡宜兴,采样时间2015年;15W71—15W86编号的样品采自泰州高港,采样时间2015年
(2) 相比土壤的重金属含量而言,不论是水稻还是小麦,其农产品的重金属含量都明显低于其耕层土中的重金属含量,不同地区如此,不同的重金属元素也基本如此。例如,全省稻米、小麦中的Hg含量极少超过0.02 mg/kg,而全省耕层土样点(不论小麦还是水稻)的Hg含量却极少低于0.02 mg/kg;又如,全省稻米、小麦中的Pb含量还未发现大于2 mg/kg者,而全省耕层土样点(不论小麦还是水稻)的Pb含量也没发现低于10 mg/kg者。与此相似,耕层土中的Cd、Zn、Cu、As含量普遍高于其稻米、小麦籽粒的含量。相比而言,Cd、Zn 2种重金属在耕层土、稻米或小麦之间的含量差异相对小一些,一般无数量级的差异。
(3) 稻米与小麦相比,在土壤重金属含量相对正常的情况下(例如无明显污染等),两者重金属含量总体比较接近,指示稻米与小麦从土壤中吸收重金属的能力并无本质性差异。例如,对江苏2004年调查的284组稻米分析数据及2005年调查的254组小麦分析数据进行统计分析发现,稻米样品的Cd、Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cr平均含量依次为0.016、0.008 6、0.16、16.9、3.40、0.12、0.28 mg/kg,小麦样品的Cd、Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cr平均含量依次为0.015、0.008 5、0.16、16.2、3.30、0.12、0.27 mg/kg,显示上述7种重金属元素在稻米与小麦样品中的平均含量非常接近或一致。
但就镉污染耕地而言,小麦中的Cd含量有高于稻米Cd含量的趋势,例如,2011年针对某镉污染耕地采样分析,发现其稻米Cd含量为0.16~1.68 mg/kg、平均值0.45 mg/kg;2012年针对同一片耕地进行小麦采样分析,发现其小麦Cd含量为0.18~3.26 mg/kg、平均值0.68 mg/kg。
另外,到目前为止,江苏境内抽检到的稻米Cd含量最高未超过2.0 mg/kg,而已经抽检到的小麦Cd含量最高已达到3.28 mg/kg,均指示镉污染耕地中的小麦Cd含量高于稻米。
(4) 不同年代的样品相比,不论是耕层土、还是稻米与小麦等农产品,都存在Cd逐步增长的趋势。苏锡常地区2004年农田土壤Cd平均含量为0.15 mg/kg,2010年为0.23 mg/kg,2015年为0.26 mg/kg;与此相对应的是,苏锡常地区农田土壤中的Hg、Se平均含量也有不同幅度增长,如2004年Hg平均含量为0.14 mg/kg,2010年为0.20 mg/kg,2015年为0.30 mg/kg,均指示农田土壤的部分重金属有增长趋势。
局部地区土壤重金属缓慢增长的同时,稻米与小麦的重金属含量也呈现一定的增长趋势,主要表现在2个方面:① 平均含量与最高含量都在增加,如2005年之前抽检的稻米与小麦样品中,Cd平均含量一般不超过0.02 mg/kg,最高含量一般不超过1.0 mg/kg,但2010年以后抽检的稻米与小麦样品中,Cd平均含量超过0.03 mg/kg,最高含量超过1.5 mg/kg;② 农产品重金属超标比例在不断增加,2005年之前抽检的稻米与小麦样品中,Cd超标率很少超过10%,而2010年之后抽检的稻米与小麦样品中Cd超标率全部在10%以上,最高达20%以上。
(5) 部分污染耕地农产品抽检结果相对稳定。凡是存在稻米Cd超标的地区,只要种植小麦,都能抽检到小麦Cd超标,通常小麦超标比例高于稻米。同一污染区不同年代采样分析的结果都具有较好的重现性并保持相对稳定。如太湖边某一片Cd等重金属污染耕地,自2005年以来已经抽检过4次,每次采样分析结果都相当接近,其土壤的Cd含量大多超过1.5 mg/kg、超标率接近100%;而其稻米的Cd含量绝大部分超过0.2 mg/kg、小麦的Cd含量绝大部分超过0.1 mg/kg,超标率也接近100%,稻米与小麦的Cd最大超标倍数都在5以上,指示局部地区重金属污染已严重威胁到稻米、小麦等粮食生产安全,防治重金属污染、修复局地污染耕地已经迫在眉睫。
不同重金属元素的生态地球化学习性不尽相同,对稻米、小麦的威胁程度也不完全一致。目前需要重点防治的应该是重金属Cd污染。
3.2 元素生物富集系数(BCF)分布特征
水稻、小麦籽实的元素生物富集系数(Bioconcentration Factor,BCF)是水稻、小麦籽粒的元素含量与该元素在所对应的耕作层土壤中含量的比值,表示为:
BCF=水稻、小麦籽实中的元素含量/土壤中的元素含量
(1)
重金属的生物富集系数反映了重金属元素吸收土壤重金属能力的差异,表3列出了江苏典型地区部分重金属元素的水稻与小麦籽实的BCF值统计结果,显示出下列特征。
注:质量分数单位为%。表中N为参加统计样品数,min为BCF最小值, max为BCF最大值,X为BCF算术平均值, 80%以上样值域为剔除最高10%与最低10%样品后剩余80%样品的BCF值分布范围
(1) 水稻籽实中Cd、Cu、Zn、K、Mg等元素的BCF值一般大于10%,以Zn的生物富集能力相对最强,其平均BCF值达到21.75%,最小值也在3.2%以上;而Pb、Cr、Fe等元素BCF值一般小于1%,Hg、As、Ca等元素的BCF值一般介于1%~10%之间。按照参加统计样品的各元素BCF平均值排序,从大到小依次为Zn>Mg>Cd>Cu>K>Hg>Ca>As>Cr>Pb>Fe。在通常所关注的重金属中,水稻籽实从土壤中吸收Pb的能力相对最弱。
(2) 小麦籽实中,Zn的生物富集能力亦相对最强,平均BCF值达到37.52%、最低也达到7.91%,不同重金属等元素的平均BCF值从大到小排序为:Zn>Cd>Cu>K >Mg>Ca >Hg>Cr>Pb>As>Fe。Zn最前、Fe最后,将K、Ca、Mg常量元素剔除后,除As位置略有变动,其他重金属的BCF值基本一致。
(3) 各重金属元素在水稻与小麦籽实中的BCF值分布没发现数量级上的差异,但不同重金属元素不论是水稻籽实还是小麦籽实,BCF值均有较大差别,最高可以相差100倍以上。
(4) 小麦籽实与水稻籽实相比,不同重金属的BCF值分布具有一定的差异,以平均BCF值为参比依据,Cd、Cu、Zn更倾向在小麦籽粒中富集,Hg、As则更倾向在水稻籽粒中富集,而Pb、Cr在小麦与水稻籽粒中的BCF值分布差异不大。小麦籽粒的Cd重金属BCF值普遍高于水稻籽粒,证实小麦从土壤中吸收Cd的能力一般强于水稻。
不同重金属元素在稻米-耕层土、小麦-耕层土的分布特点与表现行为不完全一样,稻米与小麦从土壤中吸收不同重金属元素的特点与能力也不尽相同。目前,江苏境内已经多次抽检到稻米、小麦存在Cd等重金属超标现象,也存在少量的Pb、Cr、Ni、Zn等超标现象,但总体来看还是以稻米、小麦的Cd超标问题最为突出。
从前人相关研究来看,土壤Cd含量、酸碱度、有机质含量、氧化还原电位、阳离子交换量(CEC)、矿物组成特别是铁锰氧化物含量、微量元素的拮抗作用等都是控制稻米、小麦吸收土壤中Cd的重要地球化学因素(赵雄等,2009;张红振等,2010;叶新新等,2012;居学海等,2014;Zhao et al.,2010)。在上述诸多地球化学因素中,对土壤Cd含量与酸碱度探讨得最多,但认识也未完全统一(Wong et al.,2002;Zhao et al.,2010)。
就土壤Cd含量而言,多数学者认为农产品(以稻米、小麦等粮食产品为主)中的Cd与土壤Cd含量有密切联系,但在土壤Cd的存在形态上有分歧:有一部分观点认为稻米、小麦吸收土壤Cd主要受土壤中Cd的生物有效量(即Cd的生物可利用含量)控制,而与土壤Cd全量(总量)无关,这种观点曾一度相当盛行;还有一种观点认为稻米、小麦吸收土壤Cd即受土壤Cd的全量控制,也受土壤Cd的生物有效量控制;甚至有人认为土壤中的Cd绝大部分都属于生物可吸收Cd,用土壤中的Cd全量来预测农产品的安全应该更加实用。至于土壤pH值是控制稻米、小麦吸收土壤Cd的重要地球化学因素的结论持异议的不多,但在土壤酸化的成因上也有不同的认识。
图1展示了江苏典型地区稻米、小麦Cd含量与其耕层土Cd含量(全量)、pH的相关性统计分析结果,可为进一步认识土壤Cd含量、pH控制稻米和小麦吸收土壤Cd提供部分新的证据。
图1 江苏典型地区水稻和小麦籽粒中Cd与土壤Cd、pH值相关性分析结果Fig.1 Correlation between Cd concentration of rice or wheat seeds and Cd concentration or pH value in the farmland topsoil from typical areas in Jiangsu
图1显示,在土壤酸性背景下,水稻与小麦籽粒的Cd与耕层土的全量Cd呈显著正相关,相关系数>0.7;同样,江苏典型地区水稻籽粒Cd含量-耕层土pH值、小麦籽粒Cd含量-耕层土pH值的相关性统计结果表明,当土壤Cd含量<0.2 mg/kg、土壤OM=2.5%~6.5%时,水稻与小麦籽粒的Cd与土壤pH值呈显著负相关,其相关系数小于-0.5。这证实了耕层土Cd含量、pH值的确是控制稻谷、小麦等农产品从土壤吸收Cd的重要地球化学因素,而且土壤Cd全量增加越明显,越能刺激稻米、小麦从土壤中吸收更多的Cd;土壤pH值下降越明显(即土壤酸化越强烈),越能刺激稻米、小麦从土壤中吸收更多的Cd,说明控制土壤Cd总量、防治土壤酸化不失为调控稻米、小麦Cd超标的有效手段。
除了土壤Cd含量、pH值等地球化学要素能控制稻米、小麦吸收土壤Cd外,本次研究还发现土壤有机质含量、阳离子交换量、微量元素含量(如Zn、Se等)地球化学指标也能在一定程度上控制稻米、小麦吸收土壤Cd,但不是简单的线性相关关系。土壤有机质控制稻米吸收土壤Cd可以表现为促进与抑制2种截然相反的效果:在土壤Cd含量偏高的环境下,增加土壤有机质可以抑制稻米吸收土壤中的Cd;在土壤Cd含量偏低的环境下,增加土壤有机质可以促进稻米吸收土壤中的Cd,说明增加土壤有机质控制稻米吸收土壤Cd必须因地制宜。微量元素Zn与Cd具有相似的元素地球化学习性,在内生金属成矿中Cd是Zn的最主要伴生元素,这一特点在土壤-稻米等农产品生态系统中即表现为Cd、Zn在耕层土与稻米或小麦中的分布有一定的共消长关系。本次研究发现了这方面的新证据,即刺激稻米(或小麦)吸收Cd的同时,也能刺激稻米吸收更多的Zn。Se能控制稻米等吸收土壤Cd,以前也有过研究(郑淑华等,2014;廖启林等,2015),但证据不充分,在土壤Cd含量偏高的情况下,增加土壤Se含量能抑制稻米吸收土壤Cd,说明开发富硒耕地资源有可能防治耕地Cd污染。
对比上述稻米、小麦吸收土壤重金属的能力差异,发现小麦吸收土壤Cd的能力明显强于稻米,这与以往的有关研究成果有所不同。原因在于两者所处的氧化还原环境不同:水稻处于还原环境下,根系土的Cd、Zn等离子多与S2-结合沉淀固化;而小麦处于氧化环境下,根部分泌物溶液有利于吸收Cd、Zn等离子,导致稻米与麦籽吸收Cd的能力表现出较大差异。利用这一特征,可为今后防治耕地Cd等重金属污染提供重要手段或依据。
(1) 不同重金属元素在稻米-耕层土、小麦-耕层土之间的分布特点与生态地球化学行为有一定的差异,稻米、小麦吸收土壤Cd、Hg、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、As等不同重金属元素的能力有明显差别。土壤中的重金属元素含量总体远高于稻米、小麦中的重金属含量,表明土壤中残留的毒害重金属能被稻米、小麦所吸收的只是其中一小部分。相比而言,土壤中的Zn、Cd相对更容易为稻米、小麦所吸收,而Pb、As、Cr则相对较难为稻米、小麦所吸收。
(2) 稻米与小麦相比,二者吸收土壤重金属的能力有一定的差异。稻米与小麦都有较强的吸收土壤Cd的能力,但相比而言,小麦吸收土壤Cd的能力强于水稻。以各重金属元素平均生物富集系数为参比依据,对比发现小麦吸收土壤中Cd、Cu、Zn的能力相对更强,稻米吸收土壤中Hg、As的能力相对更强,小麦与稻米吸收土壤中Pb、Cr的能力接近。
(3) 土壤Cd含量与酸碱度是控制稻米、小麦吸收土壤Cd的基本地球化学因素或指标。土壤Cd含量增加、酸碱度降低都能促进或刺激稻米与小麦吸收土壤中更多的Cd,降低土壤Cd含量、增加土壤pH值是防治耕地Cd污染的重要有效举措。
(4) 江苏局部地区耕地所残留或累积的Cd等重金属已经威胁到稻米、小麦等粮食生态安全,局部地区抽检到的稻米、小麦Cd等重金属超标现象有加重趋势。不论是稻米、小麦中的Cd最高含量,还是稻米、小麦中的Cd超标比例都呈增长态势,与局部地区耕地土壤Cd等重金属污染强度升高、范围扩大有一定的对应关系。这说明最近一个时期,江苏局部地区重金属污染的来源并没有真正切断,防治耕地重金属污染的措施还未全部到位。除Cd外,江苏水稻与小麦籽粒样品中还存在少许Pb、Cu、Cr、Ni等重金属超标现象,预示防治耕地重金属污染的难度与迫切性都在增大。
致 谢:
本次研究工作得到了江苏省地质调查研究院、特别是该院测试所有关专家的大力支持与热心指导,许伟伟、吴新民、汤志云、华明、金洋、汪媛媛、崔晓丹、李文博、翁志华等参与了相关研究工作并提供了具体帮助,谨一并致诚谢忱!
陈怀满,2002. 土壤中化学物质的行为与环境质量[M]. 北京: 科学出版社.
管后春,李运怀,彭苗枝,等,2013. 黄山城市土壤重金属污染及其潜在生态风险评价[J]. 中国地质, 40(6): 1949-1958.
胡星明,王丽平,李恺,等,2008. 城市交通大气与土壤重金属对小蜡生物富集作用的影响[J]. 环境科学研究,21(5): 154-157.
郝社锋,陈素兰,朱伯万,2012. 城市环境大气降尘重金属研究进展[J]. 地质学刊,36(4):418-422.
居学海,张长波,宋正国,等,2014. 水稻籽粒发育过程中各器官镉积累量的变化及其与基因型和土壤镉水平的关系[J]. 植物生理学报,50(5): 634-640.
廖启林,黄顺生,范迪富,等,2005. 微量元素在湖积物、土壤的垂向分布与稻谷中的分配[J]. 第四纪研究,25(3):331-339.
廖启林,华明,金洋,等,2009. 江苏省土壤重金属分布特征与污染源初步研究[J]. 中国地质,36(5): 1163-1174.
廖启林,刘聪,金洋,等,2011. 江苏土壤地球化学分区[J]. 地质学刊,35(3):225-235.
廖启林,华明,张为,等,2012. 人为活动对江苏土壤元素含量分布的影响[J]. 地质学刊,36(2):147-156.
廖启林,刘聪,蔡玉曼,等,2013. 江苏典型地区水稻与小麦籽实中元素生物富集系数(BCF)初步研究[J]. 中国地质,40 (1): 330-339.
廖启林,刘聪,王轶,等,2015. 水稻吸收Cd的地球化学控制因素研究:以苏锡常典型区为例[J]. 中国地质,42 (5):621-632.
沈洽金,刘德良,郭宇翔,等,2011. 煤矿废弃地重金属含量及3种土著先锋植物吸收特征[J]. 广东农业科学,38(20): 134-138.
息朝庄,戴塔根,黄丹艳,2008. 湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价[J]. 中国地质,35(3): 524-530.
余涛,杨忠芳,钟坚,等,2008. 土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究[J]. 地学前缘,15(5): 67-73.
叶新新,孙波,2012. 品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展[J]. 土壤, 44(3):360-365.
杨柳,顾佳,闫玉茹,2015. 苏北沿海地区土地质量地球化学评价及空间分布研究:以射阳兴桥镇为例[J]. 地质学刊, 39(2):286-291.
赵雄,李福燕,张冬明,等,2009. 水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究[J]. 农业环境科学学报,28(11):2236-2240.
张红振,骆永明,章海波,等,2010. 水稻、小麦籽粒砷、镉、铅富集系数分布特征及规律[J]. 环境科学,31(2):488-495
郑淑华,朱凰榕,李榕,等,2014. 自然富硒土中Se对不同水稻籽粒吸收Cd的影响[J]. 环境保护科学,40(5):74-76,80.
FENG J F, WANG Y X, ZHAO J, et al., 2011. Source attributions of heavy metals in rice plant along highway in Eastern China[J]. Journal of Environmental Sciences, 23(7): 1158-1164.
HUANG S S, LIAO Q L, HUA M, et al., 2007. Survey of heavy metal pollution and assessment of agricultural soil in Yangzhong district, Jiangsu Province, China[J]. Chemosphere, 67(11): 2148-2155.
HUANG J H, WANG S L, LIN J H, et al., 2013. Dynamics of cadmium concentration in contaminated rice paddy soils with submerging time[J]. Paddy Water Environ, 11(1): 483-491.
LI W L, XU B B, SONG Q J, et al., 2014. The identification of ′hotspots′ of heavy metal pollution in soil-rice systems at a regional scale in eastern China[J]. Science of the Total Environment, 472: 407-420.
LIAO Q L, LIU C, WU H Y, et al., 2015. Association of soil cadmium contamination with ceramic industry: A case study in a Chinese town[J]. Science of the Total Environment, 514: 26-32.
WONG S C, LI X D, ZHANG G, et al., 2002. Heavy metals in agricultural soils of the Pearl River Delta, South China[J]. Environmental Pollution, 119(1): 33-44.
ZHAO K, LIU X, XU J, et al., 2010. Heavy metal contaminations in a soil-rice system: identification of spatial dependence in relation to soil properties of paddy fields[J]. Journal of Hazardous Materials, 181(1/3): 778-787.
General characteristics of heavy metals absorbed by rice and wheat seeds within topsoil of farmland
FAN Jian, LIAO Qilin, XU Hongming, REN Jinghua, CHANG Qing, ZHU Baiwan, LI Ming
(Geological Survey of Jiangsu Province, Nanjing 210018, Jiangsu, China)
Heavy metal pollution of soil is closely related with life health, food safety and eco-security. It is thus an important task to prevent and control heavy metal pollution for raising farmland quality and protecting soil environment in today's land administration. This work analyzed the general characteristics of heavy metals (such as Cd) absorbed by rice and wheat seeds in topsoil of Jiangsu Province based on distributive features of heavy metals obtained during eco-geochemical survey. The result shows that: (1) the rice or wheat seed's ability to absorb different heavy metals shows obvious difference, and their absorption of Zn and Cd is the easiest from the farmland topsoil; (2) there is more powerful absorption ability of Cd, Cu and Zn in wheat, stronger absorbing ability of Hg and As in rice, and similar absorption of Pb and Cr between rice and wheat; (3) Cd concentration and pH in soil are basic controlling factors for the absorption of Cd within rice or wheat; if Cd concentration is becoming higher or pH lower in soil, more Cd is being absorbed by rice or wheat seed; (4) there is an increasing trend of the Cd content contained in rice and wheat in some local areas of Jiangsu Province, which is positively related with the growing heavy metal pollution of local soil. It is necessary and significant to treat those farmlands contaminated by heavy metals as soon as possible.
rice; wheat; soil; heavy metal pollution; Jiangsu Province
10.3969/j.issn.1674-3636.2016.04.701
2015-12-10;
2016-01-22;编辑:陈露
国土资源部公益性行业科研专项经费项目(201511082-04)
范健(1967— ),男,工程师,地球化学专业,主要从事耕地污染防治研究工作,E-mail: 1374969335@qq.com
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1674-3636(2016)04-0701-09
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