福建沿海地区土壤-稻谷重金属含量关系与影响因素研究
王腾云, 周国华, 孙彬彬, 贺灵, 曾道明, 陈亚东, 叶荣
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.03.013
福建沿海地区土壤Pb含量远高于我国其他地区及全国背景值,其对农产品安全、生态环境的影响值得关注。本文采集该地区典型耕作区58套土壤-水稻样品,查明Pb、Cd等重金属元素含量特征及其关键控制因素。研究表明从水稻根→茎叶→稻谷,重金属元素含量和富集系数呈现明显的下降趋势,有害重金属As、Pb等的递减速率远大于植物营养元素Cu、Zn,指示水稻根部对重金属元素具有一定的阻截作用。土壤-稻谷间Pb具有显著正相关性,显示土壤Pb是稻谷Pb的重要来源;稻谷Pb含量与土壤有机碳呈负相关关系,与土壤pH呈弱负相关关系,说明富含有机碳、相对碱性的土壤环境可降低土壤Pb的生物有效性,减少稻谷对土壤Pb的吸收富集。土壤理化条件对稻谷Cd富集系数有显著影响,富含有机碳、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、S的土壤条件有利于阻断稻谷对土壤Cd的吸收,降低土壤Cd污染的生态风险。本项研究为开展水田土壤重金属污染治理修复、预测稻谷食用安全提供了依据。
关键词: 水稻, 土壤, 重金属含量, 富集系数, 影响因素, 福建沿海地区
灰化法与微波消解法处理地电化学泡塑样品的分析效果对比研究
严洪泽, 孙彬彬, 徐进力, 周国华, 贺灵, 刘银飞, 王腾云
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.03.010
当前普遍使用灰化法对地电化学泡塑样品进行预处理,但可能存在高温下某些元素(如Hg、As)挥发损失的缺点。本文选择了内蒙古洛恪顿热液型铅锌多金属矿床一条地电化学勘查剖面,开展灰化法及微波消解法处理地电化学泡塑样品的勘查效果对比研究,采用原子荧光光谱和高分辨电感耦合等离子体质谱测定其中的主要元素。结果表明:①对于Zn、Cu、Fe、La等十余种元素,两种处理方法取得的异常模式基本一致,可根据实际工作需求任选一种方法进行样品预处理;②对于Au、Pb等元素,微波消解法因为取样量小,可能存在较严重的样品均匀性、代表性及分析检出限等问题,应采用灰化法;③对于Hg,灰化法存在显著的元素损失,更适合采用微波消解法;④对于As,两种方法均存在较大问题,建议参考植物样品尝试使用硝酸及高氯酸直接溶解等方法进行预处理。
关键词: 地电化学, 泡塑样品, 灰化法, 微波消解, 多元素分析配套方案
湿法消解预处理地电化学泡塑样品有效性研究
严洪泽, 陈海杰, 孙彬彬, 周国华, 贺灵, 刘银飞, 王腾云
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201610050150
灰化法和微波消解法作为地电化学泡塑样品的预处理方法适用于多数元素,但二者都存在局限性,如灰化法的高温加热过程会造成As、Hg等元素的损失影响测定结果,微波消解法则因用样量小(0.1 g),存在样品代表性和检出限方面的问题。湿法消解是一种传统的样品预处理方法,具有消解完全、元素损失量低、样品代表性好等优点,可以有效解决以上两种方法的不足。但因为加入高氯酸消解泡塑(有机物)样品过程中易爆炸和酸空白等问题,一直没有在泡塑样品的预处理中得到推广。本文选取内蒙古洛恪顿热液型铅锌多金属矿床一条地电化学勘查剖面,用20 mL硝酸+5 mL高氯酸和5 mL王水对泡塑样品(约0.5 g)进行预处理,氢化物发生原子荧光光谱法和高分辨电感耦合等离子体质谱法测定元素含量。结果表明:大多数元素的空白含量都比较低,地球化学剖面图上有良好的异常显示;湿法消解处理泡塑样品是可行的,分析泡塑样品主要使用这种预处理方法。
关键词: 地电化学, 泡塑样品, 湿法消解, 氢化物发生-原子荧光光谱法, 高分辨电感耦合等离子体质谱法
泛滥平原沉积物标准物质研制
刘妹, 顾铁新, 潘含江, 孙彬彬, 黄宏库, 杨榕, 鄢卫东
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201801080002
泛滥平原沉积物能代表流域内元素的平均分布规律并具有普遍的适用性,是地球化学填图工作的重要介质。目前国际上尚无泛滥平原沉积物标准物质,国外相似标准物质的研制注重于环境方面,定值成分较少;我国同类的土壤和水系沉积物标准物质受限于不同工作需要,研制目的各不相同,且多数标准物质不足。为满足需求,本文研制了长江流域、赣江流域、汉水流域、淮河流域、黄河流域、海河流域、黑龙江流域共7个泛滥平原沉积物国家一级标准物质(编号为GBW07385~GBW07391)。此系列标准物质采用X射线荧光光谱压片法测试了26种成分,主量成分的RSD小于1%,微量元素的RSD约为2%,所有成分的RSD均小于7%,方差检验的F值均小于临界值F0.05(24,25)=1.96,表明样品的均匀性良好。在23个月的考察期内,检验的24种成分未发现统计学意义的明显变化,证明样品的稳定性良好。由全国13家实验室采用不同原理的、可靠的多种分析方法共同完成了73种元素和化合物共511个特性成分的定值测试,除GBW07386和GBW07388的CO2未能赋值外,其余494个特性成分给出了认定值与不确定度,15个特性成分给出了参考值,是我国同类标准物质定值最为齐全的一个系列。该系列标准物质代表了各自流域元素的背景含量,适用于多目标地球化学调查、土地质量地球化学调查等样品的分析质量监控,亦可用作环境、农业等领域相关样品测试的量值和质量监控标准。
关键词: 标准物质, 泛滥平原沉积物, 质量监控
浙江省江山市猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价
贺灵, 孙彬彬, 吴超, 成晓梦, 吴正丰, 周荣强, 候树军
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201901080003
果园土壤环境与果品产量和质量及食用安全性关系密切。已有研究表明目前我国猕猴桃果园土壤中普遍存在养分含量不足、分布不均的问题,个别地区发现有重金属含量超标的现象。浙江省近年来猕猴桃种植面积连年扩大,已是我国重要的猕猴桃产区之一。为查明该省江山市猕猴桃果园土壤环境质量现状,本文选择了两处典型猕猴桃果园采集土壤、岩石、果实样品,采用原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等技术测定土壤和岩石样品中的重金属、养分元素、土壤理化指标和果实样品中的重金属含量。以果园土壤中养分元素丰缺与影响因素、重金属元素含量与果实食用安全性为主要研究内容,开展了猕猴桃果园土壤环境质量与生态风险评价。结果表明:①两处果园土壤中Ag、Bi、Co、Cr、Ni、Sb、Se、V、SiO2等含量低于衢州市和浙江省土壤背景值,Pb、Al2O3等高于衢州市和浙江省土壤背景值,土壤中元素含量受自然地质背景控制的特征明显;②土壤pH值范围为4.61~6.30,按DZ/T 0295-2016《土地质量地球化学评价规范》中土壤酸碱度分级标准,属于强酸性和酸性土壤;③养分元素K、Ge、Mo、Zn较丰富,但N、P、Mn、S较缺乏;④土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn含量最大值分别为21.84、0.22、23.53、20.47、0.06、8.82、53.84、133mg/kg,远低于农用地土壤污染风险筛选值(pH ≤ 5.5时标准限值分别为40、0.3、150、150、1.3、60、70、200mg/kg),土壤污染风险低;⑤猕猴桃果实中的重金属含量低于绿色食品限值和食品卫生标准限值,如As含量最高为0.009mg/kg,其限值分别为0.2mg/kg和0.5mg/kg。整体上,研究区土壤具有养分分布不均匀、重金属含量低、酸性强的特点,建议采取科学措施补充和平衡土壤养分,防范土壤酸化导致的重金属活化风险。
关键词: 猕猴桃, 果园土壤, 环境质量, 重金属, 生态风险评价, 原子荧光光谱法, 电感耦合等离子体发射光谱法
珠江三角洲西部典型乡镇稻米与根系土重金属元素含量关系研究
曹宁, 孙彬彬, 曾道明, 文美兰, 吴超, 贺灵, 成晓梦
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201912240177
农田土壤环境质量与稻米食用安全性关系非常密切,已有研究表明在采矿、交通、电子工业等影响下,珠三角地区积累了大量环境问题,镉汞砷等污染越来越严重。重金属在土壤-稻米系统中的迁移转化,受其总含量、土壤理化性质、有机质以及微量或大量元素的交互作用影响。为查明广东省佛山市高明区典型乡镇重金属在土壤-稻米系统中的迁移影响因素,为稻米食用安全性预测提供依据,本文在高明区明城镇、更合镇主要农田区,采集了151组稻谷及对应根系土样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、原子荧光光谱法(AFS)等技术测定了土壤重金属、养分元素含量、土壤理化指标以及稻米重金属含量,分析了重金属含量特征及其迁移的影响因子,建立并验证了稻米中重金属含量定量预测模型。结果表明:①土壤重金属含量均低于第一次全国土壤污染调查获得的广东省土壤重金属含量均值,并且均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)中的土壤风险管制值,土壤污染风险低;②稻米中除Cd、Pb存在轻微超标外,其余重金属含量均低于食品卫生标准限值;③土壤重金属总量、土壤理化性质(土壤pH,土壤质地,土壤有机质含量,土壤N、P、K等)是重金属在土壤-稻米系统中迁移的关键控制因素。如土壤Cd、Cu总量与其在稻米中含量呈显著正相关;除Pb外,土壤有机质土壤全氮与各稻米中各重金属含量呈显著负相关;除Cd外,土壤全磷与稻米重金属含量呈显著负相关;土壤质地(SiO2/Al2O3)与稻米各重金属含量均呈显著正相关;④根据随机抽取的130组数据,以土壤重金属总量及土壤理化指标为自变量,建立了稻米As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb含量多元回归方程,均达到显著相关,经剩余21组数据的验证,预测方程的平均误差的中位数与平均数最大为31%,最小为7.8%,总体来说预测效果较好,模型可以用来预测高明区及其相似地区的稻米重金属含量。本研究通过探讨土壤理化性质的影响,引入土壤大量营养元素作为影响因素进行探究,可为研究大量营养元素对土壤重金属迁移至稻米的影响以及科学施肥指导提供参考;同时获得的土壤-稻米系统元素迁移影响因素,可对开展重金属生物有效性研究以及水田土壤污染修复、相似地区生态风险评价提供参考;简单探讨了降低研究区重金属生物有效性的方法以及抑制重金属的迁移、降低重金属生物危害的措施,为探究重金属迁移规律特征与地方病、流行病之间的关系提供了思路。
关键词: 珠江三角洲, 土壤-稻米系统, 土壤理化性质, 重金属, 多元回归预测, 电感耦合等离子体发射光谱法, 原子荧光光谱法
中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价
谢邦廷, 贺灵, 江官军, 孙彬彬, 曾道明, 周国华
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201610100152
多目标区域地球化学调查发现中国南方酸性土壤的硒含量普遍较高,但其生物有效性一般较低,土壤硒有效性直接关系到富硒土地资源的可利用性,而土壤酸碱度是影响土壤硒生物有效性的重要因素。本文选取福建、海南富硒红壤(pH为3.91~4.98)、富硒水稻土(pH为4.33~5.75),以生石灰、燃煤炉渣为改良剂,分别设置6个实验处理以调控土壤硒生物有效性。结果表明:添加生石灰和燃煤炉渣均能提升南方酸性土壤的pH,上升幅度在1~2个pH单位,从而有利于土壤中硒元素的活化,显著提高了土壤中硒元素的生物有效性;燃煤炉渣用量与其10倍的生石灰对提升土壤硒有效度的效果相当,而燃煤炉渣作为调控物料更为经济、实用,既可以实现炉渣的有效利用,又可以改善土壤结构、提高土壤硒有效度。
关键词: 硒有效度, 调控实验, 生石灰, 燃煤炉渣, 南方富硒土壤

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