淮南顾桥采煤沉陷区土壤中镉的环境地球化学

发布时间：2018-06-08 16:02

本文选题：土壤 + 小麦　；参考：《安徽大学》2015年硕士论文

【摘要】：煤炭是我国重要的一次能源,在我国国民经济的发展中起到至关重要的作用,但煤炭的开采、加工及利用过程中所导致的地面沉陷和煤矸石的堆积,已对矿区周围环境产生严重的冲击,其中土壤重金属的污染已被众多学者关注,而重金属中镉是土壤环境中的一种剧毒元素,含有镉的一类污染物质经过多种途径进入到土壤环境中,使得农作物的质量和产量明显的下降,最终通过食物链系统危害人体的健康,并且近些年关于土壤镉污染及大米中镉严重超标的现状也屡次被报道。因此,本次研究以淮南顾桥采煤沉陷区为例,在充分调研国内外文献及其相关科学研究内容的基础上,通过相关的化学实验、精密的仪器测试以及多角度分析等手段,对采煤沉陷区土壤及小麦中的镉进行了分析和研究,系统探讨了土壤中镉的环境地球化学特征。主要研究结论如下：(1)研究区所试农田土壤中总Cd均值为0.22mg/kg,是淮南市土壤背景值3.67倍,土壤中的Cd具有一定的富集；利用DTPA提取的有效态Cd占总Cd的比例较大,平均活化率为37.86%,土壤中的Cd有较强活性。总Cd与有效态Cd均在表层土壤0-20cm富集,两者呈极显著正相关。(2) Tessier逐级连续提取结果表明,土壤中Cd的不同形态含量关系为残渣态(50.59%)可交换态(23.24%)铁锰氧化物结合态(15.77%)碳酸盐结合态(6.18%)有机物结合态(4.22%)。土壤中Cd的生物可利用态(可交换态)和生物潜在可利用态(铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机物结合态)比例分别为23.24%和26.17%,两者所包含的四种形态已受矿区土壤环境改变的影响而转化为有效态,其中可交换态、碳酸盐结合态贡献较大。(3)土壤中的有机质、总氮、总磷与总Cd、有效态Cd及各形态Cd相关性显著,是影响其分布的重要因素,因而有效控制塌陷塘污水灌溉、农用化肥的使用将有助于降低矿区农田土壤中Cd的潜在生态风险；pH与可交换态Cd呈一定的负相关,与碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd成明显的正相关,防止矿区农田土壤酸化可有效抑制可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态Cd向有效态转化。(4)淮南顾桥采煤沉陷区成熟小麦各器官中Cd的分布为：根茎叶籽粒,其中小麦籽粒中Cd的平均含量为0.04lmg/kg,低于国家粮食卫生标准(GB2]75-2005)规定的限值0.1mg/kg。研究区成熟小麦各器官中Cd的BCF均小于1.000,TF根-茎叶、TF茎叶-籽粒略大于0.5,TF根-籽粒小于0.5,表明研究区小麦对土壤Cd有一定吸收能力,但Cd从小麦根系向地上部分及地上部分之间的迁移能力较弱。(5)土壤中总Cd、DTPA-Cd分别与小麦根系Cd、茎叶Cd和籽粒Cd呈线性相关,这对研究区农田土壤—小麦系统中Cd含量的预测具有较好的参考价值。小麦各器官中Cd含量与碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd有较为显著的相关性,而与其余三种形态Cd没有显著的相关性,表明碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd对小麦吸收土壤中Cd有一定的影响。总磷是影响小麦各器官吸收Cd的重要因素,其次有机质、总氮对小麦根部吸收Cd以及pH对小麦茎叶和籽粒吸收Cd也有一定的影响。(6)利用单因子污染指数法和潜在生态风险指数法对Cd评价可知,研究区土壤中Cd的单因子污染指数P在2.55-5.68之间,平均值为3.67,污染等级达到重度污染,而潜在生态风险系数Er在76.5-170之间,平均值为110.1,污染等级达到强生态危害。小麦籽粒中Cd的个人年风险值范围为1.03×10-5a-1-6.61×10-5a1,均值为2.54x 10-5a-1,低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平(5×10-5a-1),整体上不存在健康风险,但个别样点值超过ICRP最大可接受风险水平,存在健康风险,因此研究区土壤-小麦系统中Cd的污染应引起高度重视。
[Abstract]:Coal is an important primary energy source in our country , plays a vital role in the development of our national economy , but the mining , processing and utilization of coal has serious impact on the environment surrounding the mining area .
( 2 ) The relationship between Cd in soil and Cd in soil was 23.24 % and 26.17 % respectively . The results showed that the relationship between Cd and Cd in soil was 23.24 % and 26.17 % respectively .
( 4 ) The Cd content in the soil of the study area is 0 . 04lmg / kg , which is lower than the limit of Cd and Cd in the wheat root .
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X752

【参考文献】