土壤重金属污染作物体内分布特征和富集能力研究_周振民
中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价
中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价一、本文概述《中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价》一文旨在全面解析中国农田土壤中重金属元素的分布特征，评估其污染状况，并探讨可能的环境影响。
重金属，如铅、汞、铬、砷等，因其对环境和生物的毒害作用，一直是环境科学研究的热点。
农田土壤作为农业生产的基础，其重金属含量不仅影响农作物的生长和品质，还直接关系到人类的食物安全和生态环境健康。
本文首先对中国农田土壤重金属的空间分布特征进行了详细分析，包括不同区域、不同土壤类型中重金属的含量及其变化趋势。
在此基础上，结合国内外相关标准和实际情况，对农田土壤重金属污染进行了评价，包括污染程度、污染范围、污染来源等方面的内容。
文章还探讨了重金属污染对农田生态系统、农产品质量以及人类健康可能产生的影响。
通过本文的研究，可以为我国农田土壤重金属污染防治提供科学依据，促进农业可持续发展和生态环境保护。
对于保障我国食品安全和人类健康也具有重要的现实意义。
二、文献综述重金属污染问题一直是全球环境保护领域关注的热点问题，尤其是在农田土壤污染方面，由于其直接关系到食品安全和人类健康，因此受到了广泛的研究和关注。
中国作为世界上人口最多、农业生产最发达的国家之一，农田土壤重金属污染问题尤为突出。
因此，近年来，中国学者针对农田土壤重金属污染问题进行了大量的研究，取得了一系列重要成果。
关于农田土壤重金属的空间分布特征，许多学者利用地理信息系统（GIS）和地统计学方法，对中国不同地区农田土壤重金属含量进行了详细的分析和描述。
这些研究表明，中国农田土壤重金属含量存在明显的地域性差异，其中南方地区由于工业化和城市化程度较高，农田土壤重金属污染较为严重。
农田土壤重金属的空间分布还受到土壤类型、土地利用方式、气候等多种因素的影响。
在农田土壤重金属污染评价方面，国内外学者已经建立了多种评价方法和指标体系。
其中，常用的评价方法包括单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法等。
陕西省某铅锌冶炼厂周边土壤中重金属污染评价及特征分析
Zhou Chi,Nian Juanni,Wang Xiaoyan,Zhang Pei,Zhang Huiqiang,Liu Min (Shaanxi Province Environmental Monitoring Center Station,Xi’an Shaanxi 710054,China)
Key words: Soil;Heavy metals;Nemerow pollution index;Correlation;Principal component analysis
土壤是人类赖以生存的物质基础，是经济社会发展不可或缺的环境 要素 [1]。当前，我国土壤环境质量状况总体不容乐观，特别是近年来 随着采矿和冶炼业的迅速发展，造成企业周边地区土壤中重金属污染事 件时有发生，严重影响社会稳定和企业周边人群的身体健康 。 [2-6]
本文以陕西省南部某铅锌冶炼厂周边土壤为研究对象，分析了镉、 锌、铅、铜、汞、砷、铬、镍 8 种金属元素，通过内梅罗指数法对其污 染程度进行了评价，再通过与历史数据比较、相关性分析、主成分分析 等方法，揭示其污染来源、污染趋势及污染特征，从而为其修复治理提 供基础性资料。 1 材料与方法 1.1 样品采集、制备和分析
污染有 24 个点位，占 75.0%，中度和轻度污染各有 4 个点位，分别占 12.5%。通过与历史数据比较及剖面数据分析，发现除 Cr 和 Ni 外，
厂区周边土壤中其他 6 种重金属污染随着时间的推移将越来越严重，而且在厂区下风向有进一步向深层土壤扩散的趋势。相关性分析显示，
Cd-Zn-Pb-Cu-Hg-As 之间显著正相关，而 Cr 和 Ni 之间显著相关，说明 Cd-Zn-Pb-Cu-Hg-As 具有复合污染的特征和相同来源，最后，用主
重金属污染预防品种的筛选与培育
生态环境学报 2010, 19(6): 1452-1458 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：青年教师及海外留学归国人员研究资助项目(65010441)；国家“863”项目(2006AA06Z386)作者简介：刘维涛(1979年生)，男，讲师，博士，主要从事重金属污染修复及农业食品安全等相关研究。
E-mail: lwt@ *通讯作者：周启星(1963年生)，男，教授，博士，博士生导师。
E-mail: zhouqx@.c 收稿日期：2010-04-26重金属污染预防品种的筛选与培育刘维涛1,2，周启星1,2*1. 南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津 300071；2. 中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，辽宁 沈阳 110016摘要：植物吸收和累积重金属不仅存在显著植物种间差异，同时存在显著植物种内差异，从而为筛选和培育重金属污染预防品种(PSCs)提供了可能。
文章综述了植物吸收和积累重金属的种间差异和种内差异、植物积累重金属品种差异的机理以及重金属污染预防品种的筛选和培育等研究进展，并对未来该领域的研究进行了展望。
关键词：重金属；污染预防品种；品种差异；吸收和分布；筛选和培育中图分类号：X171.5 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）06-1452-07随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，特别是矿山开采、冶炼、电镀和制革等行业的蓬勃发展，含重金属的农药化肥的不合理使用，土壤环境重金属污染日益严重，并且通过食物链对人体和动物产生危害[1-4]。
有报道表明：我国受Cd 、As 、Pb 等重金属污染的耕地面积近2000万hm 2，约占总耕地面积的1/5；其中，工业“三废”污染耕地1000万hm 2，受污水灌溉污染的农田面积330万hm 2；我国每年因重金属污染而减产粮食超过1000万t ，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t ，由此造成的经济损失合计至少为200亿元[5]。
植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制研究
植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制研究植物在生长过程中需要从土壤中吸收各种营养元素，并且会因为肥料的使用而造成土壤的营养不平衡。
除了常见的营养元素外，一些重金属元素也会被植物吸收进入其体内。
虽然重金属元素对植物的生长发育和健康可能会有不良影响，但实际上植物还可以通过吸收和富集重金属元素来提高其适应环境的能力。
本文将介绍植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制的研究现状。
1. 重金属元素的来源和影响重金属元素是指密度大于4g/cm3的金属元素，如铜、镉、铅、汞等，通常出现在土壤、矿物和煤炭等中。
它们的富集和污染往往是由于工业化和人类活动所引起。
由于它们的毒性作用，人类和生态系统的健康也可能会受到影响。
2. 植物对重金属元素的吸收能力植物通过根系吸收土壤中的水分和营养元素，同时也会吸收土壤中的重金属元素。
但不同的植物吸收重金属元素的能力不同。
一些植物如伞形科植物等，其根系有着很强的吸收能力，可以在重金属污染的环境中快速生长。
而一些其他的植物如莴苣、油菜等则对重金属元素的吸收能力较弱。
这些差异是由于其遗传表达和表观遗传机制所导致的。
3. 植物对重金属元素的富集机制如果植物吸收到的重金属元素超过了其生理需求，则会开始对其进行富集和转运。
这是通过植物整个生长过程中的多个阶段来实现的。
在吸收入植物体内后，重金属元素首先会被分配到细胞壁中，并且在此处进行固定和吸附，从而减轻其对细胞内部的毒性作用。
随后，重金属元素会进入到根系，然后转移到上部部分，例如干、叶、花等组织中。
这一过程主要是与植物本身的代谢活动和生理功能相关的。
最终，通过凋零和腐烂等过程，重金属元素会被回收到土壤中。
4. 植物对土壤中重金属元素的修复作用随着工业和农业的发展，土壤污染越来越严重。
由于植物具有吸收和富集重金属元素的能力，因此植物修复技术已经被广泛应用于土壤修复。
例如，通过种植具有强吸收和积累能力的植物，来清除或减轻土壤中重金属元素的污染。
《湖北某矿业城市某区土壤重金属污染状况调查及形态分析研究》
《湖北某矿业城市某区土壤重金属污染状况调查及形态分析研究》一、引言随着工业化的快速发展，矿业城市在推动地方经济的同时，也带来了土壤重金属污染的问题。
湖北作为我国重要的矿产资源区，其某矿业城市某区的土壤重金属污染问题亟待关注与解决。
本研究以该区域为研究对象，通过对土壤中重金属的污染状况进行深入调查和形态分析，旨在了解该区域土壤重金属污染的现状及成因，为后续的污染治理和环境保护提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域介绍本研究选取湖北某矿业城市某区作为研究对象，该区域因长期开采矿产资源，导致土壤重金属污染问题严重。
2. 研究方法（1）污染状况调查：通过采集土壤样品，利用化学分析方法检测土壤中重金属的含量。
（2）形态分析：运用先进的分离技术和分析手段，研究土壤中重金属的形态分布及迁移转化规律。
（3）数据统计分析：采用统计软件对检测数据进行处理和分析，评价土壤重金属的污染程度及来源。
三、土壤重金属污染状况调查结果1. 重金属含量检测通过对采集的土壤样品进行化学分析，发现该区域土壤中重金属含量普遍较高，尤其是铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）等元素的含量超过了国家土壤环境质量标准。
2. 污染程度评价根据检测结果，结合相关评价标准，发现该区域土壤重金属污染程度属于中度至重度污染，部分区域存在重度污染。
四、土壤重金属形态分析1. 形态分布特征该区域土壤中重金属主要以残渣态和可交换态为主，其中可交换态的重金属具有较强的生物可利用性和环境风险性。
2. 迁移转化规律通过形态分析发现，土壤中重金属的迁移转化受pH值、有机质含量、氧化还原电位等因素的影响，其中pH值的改变对重金属的迁移转化影响最为显著。
五、讨论与原因分析1. 污染来源该区域土壤重金属污染的主要来源为矿山开采、冶炼等工业活动以及周边地区的农业活动。
其中，矿山开采过程中产生的废渣、废水等未经有效处理直接排放到环境中，是造成土壤重金属污染的主要原因。
2. 影响因素除了工业活动外，土壤类型、气候条件、人类活动等也是影响土壤重金属污染的重要因素。
我国重金属污染土壤的治理与修复研究进展
资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications·216·第46卷第2期2020年2月1 土壤重金属污染现状、简介及危害1.1 土壤重金属污染简介土壤重金属污染是指重金属或其化合物通过各种途径进入土壤造成的污染，分为自然和人为两种污染类型。
重金属污染涉及工业、农业、人类生产生活等许多方面，其中，重金属是对土壤环境影响比较大的重要污染物类型。
从矿山开采到成为工业品的各个阶段，污水灌溉、农药化肥的使用都增加了土壤中重金属的负荷。
1.2 土壤重金属污染现状随着工业、农业以及城市污染的加剧，重金属污染日益严重。
目前，土壤的重金属污染普遍存在于世界各个国家中。
2014年发布的全国土壤污染调查公报中显示，全国土壤总超标率为16.1%，而重金属污染占有较大比重。
环境监测总站的资料显示，我国重金属污染中，最严重的是Cr 、Hg 、Pb 和As 四种重金属污染，其中，镉和砷污染的比重最大，约占被污染耕地的40%[1]。
1.3 土壤重金属污染的危害1.3.1 对土壤肥力的影响重金属在土壤中大量积累会导致土壤性质发生变化，从而影响了土壤营养元素的供应和物理特性。
1.3.2 对植物的危害重金属可以影响植物对营养成分的吸收和利用，引起养分缺乏；也可以在植物体内富集，扰乱代谢，使细胞生长发育停止。
重金属对植物的毒害作用大小与植物种类、环境条件等因素有关。
1.3.3 对微生物和酶的危害重金属可以影响微生物的群落结构、种群增长特征以及生理生化和遗传特征。
重金属也会影响酶的活性，对土壤中不同酶进行研究发现：与N 、P 、S 等循环有关的酶受重金属胁迫作用显著，与碳循环有关的酶受胁迫影响较小。
1.3.4 对人体健康的危害土壤重金属污染导致的结果是影响人和其他生物的健康，土壤重金属污染是逐年积累的，具有隐蔽性，当发现污染时，往往危害已经达到很严重的程度。
土壤作物系统重金属污染研究
１ 土壤一 作物 系统 中重金属的特征
土壤 本身含 有 一定量 的重金 属元 素 ． 中很 多是 其
铁锰氧化物结合态 、 有机结合态 、 残留态等等。韩凤
祥 等报 道 。 、 中 酸性 土 壤 中有 效 锌 、 活性 镉 主 要为 有 机 态 与交 换 态 ，而石 灰 性 土壤 中有 效 锌 主要 为 有 机 态。 活性 镉 主要 为 交换 态 。土壤 中的 Ｃ ｕ经 常 被 区分 为 交换 态 、 溶 态 、 锰 氧 化 物结 合 态 、 机 结 合 态 、 水 铁 有
不同， 其活性 和在 土壤 中的行为 不 同。
１ ． １物理 化学 性质复 杂
碳酸盐结合态和矿物残留态。 类金属砷的结合态可分
为 ： 附 砷 、 型 砷 （ — ｓ、 型 砷 （ｅ Ａ）钙 型 砷 吸 铝 Ａｌ Ａ）铁 Ｆ — ｓ、 （ａＡ ） 包蔽 态砷 。 Ｃ— ｓ 和被 即包 蔽在 矿物 晶格 和氧 化物胶
多 变性 和复杂性 。 １ 重金属 存在 形态 多样 ． ２
全构成威胁【 另 方 面重金属以各种农 作物 为中间 ｔ １ ； 转接点 。 通过食物链进人人体 ， 引发各种疾病 ， 最终危
害人体健康 。本文从重金属对土壤一 作物影响的角度
出发 ．综述重金属污染对作物产量和品质 的影响机 理． 进而可为防止土壤一 作物重金属污染 ， 保障粮食安
及螯合物的形成和竞争 ； 烷基化和去烷基化 ， 化学吸 附和解析作用 ， 沉淀和溶解作用 。如重金属作为阳离
附或形成络合物而导致浓度降低 。 土壤 中重金属 的生 物有效性降低 。宋菲【 ２ Ｊ 研究发现 ， 土壤 ｚ 主要 以残 ｎ
子载体 。能够接受多种阴离子和简单分子 的独对 电
开封市污灌区土壤重金属污染预测预警研究_周振民
１ 研究区概况
利用 开封市惠济河污灌区是开封市的 典 型 污 水 灌 溉 区 域 ， 惠济河城市工业排放污水灌溉农田 ， 污水灌溉历史最长时间约 随 着 井 灌 和 引 黄 河 水 灌 溉， 污 灌 面 积 逐 渐 减 少， 大部 有４ ０年， 分已属于污水和 清 水 混 灌 。 尽 管 如 此 ， 随 着 灌 溉 年 限 的 增 加， 河流两侧工农 业 生 产 活 动 的 加 剧 ， 特别是大量排放的工业废 水， 造成灌区土壤重 金 属 污 染 物 不 断 累 积 、 土壤结构和功能恶 化 。 因而 ， 研究污灌 区 中 重 金 属 的 累 积 趋 势 ， 对保证灌区土壤 环境质量具有重要的理论价值和生产意义 。 惠济河污 灌 区 位 于 河 南 省 开 封 市 东 部 ， 分散在惠济河两 污水灌溉范围从河岸向两 侧 。 惠济河在开封市境内长 ７ １ｋ ｍ，
里金空间插值方法 ， 结合 Ｇ Ｉ Ｓ 技术获取土壤重金 属 污 染 的 面 源
７］ 。 而本文选择从污染速率 、 污染趋势两方面对开封 分布信息 ［
市污灌区土壤重金属污染进行预测预警 。
０ １ ０
开 封 市 污 灌 区土壤 重 金属污染 预 测 预 警 研究 周 振 民 郑 艺 现惠济河周边工厂的 废 弃 污 水 是 土 壤 重 金 属 浓 度 的 主 要 影 响 因子 ， 因此土壤重金 属 污 染 与 近 ５ ０年的人类生产活动密切相 纺 化 学 工 业、 关 。２ ０ 年代至 ８ ０年 代 初 由 于 纸 制 品 业、 ０ 世纪 ５ 织工业 、 医药工业 、 食品饮料工业等的 不 断 发 展 ， 污染物的肆意 排放 ， 造成惠济河污 染 加 剧 ， 污水未经过完善处理即用作灌溉 随着改革的深入以及技术的提高 ， 灌溉所用 农田 ； ０ ０ ３ 年开始 ， ２ 污水经过处理 ， 再加 上 污 水 与 清 水 混 灌 ， 土壤重金属污染慢慢 减缓 。 因此 ， 把土壤 零 污 染 年 设 为 １ 将２ ９ ８ ３ 年， ０ ０ ３年作为临 界年份 ， 即２ ０ ０ ３ 年以前污灌区土壤重金属以加速累积 ， ２ ０ ０ ３年 现速率计算公 以后等 速 发 展 。 土 壤 中 重 金 属 累 积 加 速 度 、 式为 ：
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Cr在玉米体内的平均含量见表 3.由表可知 , Cr 在玉米体内的分布特征为 :根 >茎 >叶 >籽粒 .
表 3 Cr在玉米各部位的平均含量 mg/kg
取部分样品用 HNO3 +HCL+HF法消解后 , 用火焰 原子吸收分光光度计分别测定土样中 Pb, Cd, Cr和
Cu的含量 .
2.3 玉米样品的化学分析
玉米的采样点有 3个 , 每个点 1株 , 分别在玉米
的播种 、幼苗 、拔节 、灌浆 、乳熟和成熟期采样 .
采集整株玉米 , 将取得的玉米鲜样洗净 , 放置在
土壤重金属污染作物体内分布特征和富集能力研究
周振民
(华北水利水电学院 , 河南 郑州 450011)
摘 要 :随着污水灌溉面积的持 续扩大 , 研究污水 灌溉带 来的土 壤重金 属污染 问题 , 特别是 重金属 污染物 对 土壤 -作物系统的影响显得尤为重要 .通过 玉米作 物污水 灌溉实 验 、采 样分析 和生态 调查 , 研究了 由于污 水 灌溉造成的土壤重 金属污染 (Pb, Cd, Cr, Cu)在玉米 体内分布特 征和富集能 力 .研 究结果证 明 , 重 金属 Pb, Cr 和 Cu主要富集在玉米根部 , 少量向玉米作物地上部分迁移 .玉 米籽粒中 4种重金 属 (Pb, Cd, Cr, Cu)的含 量均 在粮食及其制品中重金属元素限量之内 , 说明玉米籽粒基本没有受到污染 , 粮食生产 处于安全状态 . 关键词 :土壤重金属污染 ;作物影响 ;分布 特征 ;富集能力 中图分类号 :X53 文献标识码 :A
图 1 玉米根茎叶中 Pb含量的时期变化
Pb在玉米茎中的分布特征为 :从幼苗期到抽雄 期含量降低 , 随后含量逐渐升高 .玉米茎杆干物质积 累在拔节期到灌浆期不断上升 , 而灌浆成熟期则略 有下降 .幼苗抽雄期 , 茎部干物重一直增加 , 一部分 重金属离子固定在根部 , 致使茎中 Pb的含量处于下 降的趋势 .抽雄灌浆期 , 茎部的干物重仍在增加 , 由 于土壤中 Pb的含量增大 , 此时茎中的 Pb含量呈上 升趋势 .灌浆成熟期 , 茎部干物重略有下降 , 土壤中 Pb含量增大 , 致使茎中的 Pb含量增大 .
将土样放置实验室风干后碾磨 , 过 200目筛 , 称
收稿日期 :2010 -05 -05 基金项目 :水利部公益性科研资助项目 (200801015). 作者简介 :周振民 (1953— ), 男 , 河南封丘人 , 省级特聘教授 , 博士 , 主要从事农业水土环境方面的研究 .
2
华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2010年 8月
器官 含量
根
茎
叶
27.793 00 12.315 00 5.392 20
籽粒 0.299 57
在各个生育期 , Pb在玉米体内的含量分布情况 均为 :根 >茎 >叶 >籽粒 , 根中 Pb含量的平均值是 茎中的 2.26倍 , 叶的 5.15 倍 , 籽粒的 92.70倍 .可 见 , Pb主要集中在玉米的根部 .
污水灌溉水源样本水质化验证明 , 重金属 Pb, Cd, Cr, Cu是重 金属污染的主要组分之一 .主要对 Pb, Cd, Cr, Cu造成的土壤重金属污染在玉米体内的 分布特征进行研究 . 3.1 Pb在玉米体内的含量及分布情况
Pb在玉米各部位的平均含量见表 1.
表 1 Pb在玉米各部位的平均含量 mg/kg
图 3 玉米根中 Cr含量的时期变化
3.4 Cu在玉米体内中的含量及分布情况 Cu在玉米体内的含量见表 4.由表可知 , Cu在
玉米各部位分布的规律为根 >叶 >茎 >籽粒 .
表 4 Cu在玉米各部位的平均含量 mg/kg
器官 含量 3
籽粒 1.724 8
图 2 玉米根茎叶中 Cd含量的时期变化
Cd在玉米茎中的分布 情况为 :从幼苗期到抽 雄期逐渐上升 , 灌浆期下降 , 随后一直上升 .幼苗抽 雄期 , 土壤中 Cd的含量下降 , 根中干物质重上升 , 而茎中 Cd的含量一直处于上升的状态 .这可能与 土壤重金属的复合污染有关 .抽雄灌浆期 , 茎中干物 重一直升高 , 虽然土壤中 Cd含量一直增加 , 但是茎 中干物质积累量远远超过玉米吸收重金属的量 , 因 而茎中 Cd的含量下降 .灌浆成熟期 , 玉米茎杆干物 重略有下降 , 土壤中 Cd的含量在降低 , 干物重起主 导作用 , 茎中 Cd的含量稍有升高 . 3.3 Cr在玉米体内的含量及分布情况
Cd在玉米体内的含量见表 2.
第 31卷第 4期
周振民 : 土壤重金属污染作物体内分布特征和富集能力研究
3
表 2 Cd在玉米各部位的平均含量 mg/kg
器官 含量
根 0.945 55
茎 0.149 89
叶 1.115 13
籽粒 0.010 05
由表 2可知 , Cd在玉 米体内含量的 分布情况 为 :叶 >根 >茎 >籽粒 , 叶中 Cd含量的平均值是茎 中的 7.44倍 , 是根的 1.18 倍 , 是籽粒的 110倍 .可 见 , Cd主要集中在玉米的叶中 , 玉米叶子容易吸收 土壤中的 Cd.
中 , 右岸 )取水样 , 利用火焰原子吸收分光光度计分 别测水样中 Pb, Cd, Cr和 Cu的含量 . 2.2 土壤含水率与土壤理化性质分析
用对角线布点法采集土壤样品 , 采样点有 5个 , 取土深度为 0 ～ 20 cm, 20 ～ 40 cm和 40 ～ 60 cm.每 月 1日 、11日和 21日以及玉米收 获时间为取样时 间 .土壤含水率采用 “田间法 ”进行测定 [ 7] ;土壤容 重采用 “环刀法 ”[ 7] ;pH值采用玻璃电极法 [ 8] ;土壤 中总氮 、全磷以及速效钾分别采用过硫酸钾氧化紫 外分光光度法 、钼锑抗分光光度法和醋酸铵提取法 进行 测定 ;有 机 质 采 用 油 浴 外 加热 -重 铬 酸 钾 容量法 .
原土质 , 质地为壤土或沙壤土 , 有机质少 , pH值为 8.45 ～ 8.60, 孔隙度为 43.40% ～ 50.26%, 密度为 1.32 ～ 1.50 g/cm3.主要作物有水稻 、玉米 、棉花 、花 生 、大豆等 , 自然条件在河南省平原地区有一定的代 表性 .
2 采样与分析方法
2.1 污水灌溉水源采样与水质分析 每次灌溉前 , 沿引水处的河流横断面 (即左岸 ,
干燥通风处风干 .待风干后 , 将样品去除灰尘 、杂物 ,
用剪刀剪碎 , 再用植 物粉碎机 (FZ102 型 )粉碎 , 过
200目筛 , 然后放入保鲜袋中保存 , 以备化验 .称取
部分样品用 HNO3 硝解 , 用火焰原子吸收分光光度 计分别测定根 、茎 、叶和籽实中 Pb, Cd, Cr和 Cu的
国内外研 究成果大多是在土壤重金属污染条 件下 , 农作物受到的定性影响 [ 4] , 而在土壤 重金属 污染下 , 作物的生理机理影响以及定量指标研究成 果较少 [ 5] , 尤其是对作物的生长生理过程和作物产 量指标以及遗传性毒理指标等方面的研究很少 [ 6] .
1 试验场地基本情况[ 3]
污灌试验区选定在位于开封市东 15 km的兴隆 乡太平岗村二组 .试验区紧邻惠济河 , 惠济河是淮河 的一条重要支流 , 是开封市污染严重的一条河流 .该 区多年平均地下水埋深 3.40 m.该地区地势平坦 , 地面比降为 1 /2 500 ～ 1/3 000.土壤为黄河冲积平
图 2中 Cd在玉米根和叶中的含量随生育期的 变化规律大体一致 , 以叶为例进行分析 .在玉米的整 个生育期 , 叶中 Cd的含量先上升后下降 , 乳熟期含 量最高 .玉米灌浆乳熟期土壤中 Cd含量较大 , 叶中 干物重也达到最大 .理论上 , 此时叶中 Cd的含量较 低 , 事实却恰好相反 .这与土壤中重金属的复合污染 以及叶对重金属吸收的选择性有关 .随着叶片干物 质积累的下降 , 同一时期内叶片干物质积累的量低 于玉米吸收重金属的量 , 土壤中 Cd的含量降低 , 致 使叶片中 Cd的含量下降 .
图 1是玉米根 、茎 、叶中重金属 Pb随生育期的 变化规律 .由图 1可知 , 玉米根中 Pb含量幼苗期最 大 , 拔节灌浆期平稳上升 , 以后逐渐下降 .玉米根部 的干物质积累从拔节期到灌浆期上升幅度较大 , 随 后逐渐下降 .在幼苗期 , 土壤中 Pb含量较大 , 因此根 系对 Pb的吸收量也大 .拔节灌浆期 , 虽然根部的干 物重一直变大 , 但是根中 Pb含量 仍然处于上升的 趋势 , 这是由于土壤中 Pb含量在增加 , 而且活性 Pb 的含量较高 .乳熟成熟期 , 根部干物重渐小 , 理论上 根部 Pb的浓度相对变大 , 根中 Pb的含量将上升 .而 事实上 , 根中 Pb的含量略有下降 , 这和土壤中 Pb含 量的下降有关 .
重金属是农业生态系统中一类具有潜在危害的 化学污染物 .重金属 Pb, Cd, Cr, Cu是污水的主要组 分之一 , 它们对作物 、土壤和地下水 都有潜在的威 胁 .土壤重金属污染在世界范围内广泛存在且日趋严 重 , 全世界平均每年排放汞约 1.5万 t、铜约 340万 t、 铅约 500万 t、锰约 1 500万 t、镍约 100万 t[ 1] .中国 受汞 、铬 、镉 、铅 、镍等重金属污染的耕地面积超过 2 ×1011 m2 , 约占总耕地面积的 1/5[ 2] , 每年受重金属 污染的粮食约 1 200万 t[ 3] , 重金属污染土壤对农作 物生长的影响研究已迫在眉睫 .