内蒙古河套平原高砷水灌溉对土壤—作物系统中砷分布的影响及健康效应

【摘要】为研究内蒙古河套平原高砷地下水对水-土壤-作物系统中砷的含量及形态的影响，本研究选择了两块分别使用低砷黄河水灌溉和高砷地下水灌溉的小麦地为研究区，系统采集了两块地的灌溉水、土壤和小麦样品，应用序列提取法提取土壤表层的赋存态砷，探讨土壤中砷的生物可利用性，利用冷冻碾磨-微波萃取方法测定了小麦中的砷形态。结果表明，高砷水灌溉，使农田表层土壤总砷（18.8mg/kg）明显高于地表水灌溉土壤（13.8mg/kg）且使土壤中生物可利用性砷含量增多；不同灌溉水农田表层土壤的五中赋存态砷中，只有序列提取第五步的结晶态铁锰水合氧化物砷（F5）含量最接近。As（F5）与Fe（F5）、Mn（F5）和Al（F5）存在良好的正相关性（R>0.8，p<0.001）。高砷水灌溉增加农田中小麦砷的含量（高砷水：238μg/kg；黄河水：66.9μg/kg）。小麦中砷含量与特异性吸附态砷(高砷水：R=0.71；黄河水：R=0.61）和非结晶态铁铝水合氧化物结合砷（高砷水：R=0.67；黄河水：R=0.61）有明显相关性。高砷水灌溉不仅使小麦中总砷含量增加，而且使无机砷占总砷的相对含量增加。土壤中特异性吸附态砷和非结晶态铁铝水合氧化物结合砷两种赋存态生物可利用性最高，存在环境健康隐患，结晶态铁锰水合氧化物砷最稳定，不易受环境影响。为了研究地方性砷中毒高发区作物砷对人体健康的风险，本文专注研究小麦外，在内蒙古自治区河套平原4个自然村采集了72个谷物蔬菜水果、81份人体尿样和8个自来水样品。分析其中砷形态及含量。结果表明，自来水中总砷含量均小于1.0μg/L。尿液样品中总砷含量为4.50~319μg/L(平均值为56.9μg/L)，二甲基砷(DMA)是尿砷的主要形态(>70%)。作物中砷的主要形态有无机三价砷As(III)、无机五价砷As(V)和DMA。谷物和蔬菜水果中总砷含量的最大值分别为102和335μg/kg。成人和儿童最大日摄入砷量分别为232和205μg。通过分析采样地人体尿砷、作物砷和地砷病发病率的相关性得出，作物中砷的含量虽未明显超过国家标准，但对人体健康有明显的潜在威胁。政府改水后(饮用水由井水变为达标的自来水)，人体的健康风险主要来自作物中的砷，而不是饮用水中的砷。
【作者】佟俊婷；
【导师】郭华明；韦超；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），环境科学与工程，2014，硕士
【关键词】砷积累；灌溉；内蒙古河套平原；土壤植物系统；健康风险；

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