太原市小店污灌区农田安全利用技术研究

【摘要】污灌区作为主要农业生产区,由于缺乏清洁灌溉水源,多年使用污水灌溉,一些污染物累积造成农田土壤污染,具有污染物成分复杂,污染范围大的特点,从提高农产品质量安全考虑,保障农民基本收益的前提下,摸清现状,理解机理,采取措施,采取综合治理手段,逐年(步)移除污染物,达到污灌区土壤安全利用逐步修复的目的。(1)利用2×2kmm2的网格布点,共布设45个采样点,对小店污灌区1.37万hm2农田的土壤重金属、PAHs分布特征和小店污灌区主要农作物类型经济产品的安全性进行了研究,并利用潜在生态危害指数法对目标区域土壤进行了评价,结果表明：小店区污灌区土壤与背景值相比普遍存在污染现象,土壤中As、Hg、Cd、Cr、Pb和PAHs最高含量分别是背景值的4.46、8.71、10.72、1.26、1.74和22.87倍。但45个采样点仅有1个点位土壤Cd超标,对应农产品中Cd超标样品5个,Pb超标样品9个,超标点位分主要分布在北张退水渠与太榆退水渠的交汇区域。利用潜在生态危害指数法评价,Hg、Cd为小店污灌区主要危害因子,单因子潜在生态危害系数在160-320之间；小店污灌区的潜在生态危害指标为371.48,为“较强生态危害”作物中的5种重金属含量表现为：叶菜类>根茎类>茄果类>花菜类,春玉米籽粒中As、Hg、Cd、Cr、Pb含量均高于糯玉米。叶菜类蔬菜土壤中的各中重金属和PAHs的富集系数均最大,花芽菜类蔬菜对重金属和PAHs的富集系数最小,其对As、Cd、Cr、Pb和PAHs的富集系数分别为0.05%、1.10%、0.08%、0.21%、1.92%,Hg未检出。(2)通过对主要种植作物玉米对重金属和PAHs吸收特点和富集污染物最低的黄花菜的研究,结果表明：玉米籽粒中重金属和PAHs含量与生育期和品种有关,乳熟期玉米籽粒As、Hg、Cr、Cd、Pb和PAHs含量远低于完熟期,糯玉米低于春玉米,晋鲜糯6号和农大84,是抗重金属能力较强的玉米品种。在不同污染程度的土壤中,黄花菜花中重金属和PAHs含量均很低,其经济产品(花)中污染物含量均未超过无公害蔬菜限值标准,As、Hg、Cd、Cr、Pb、PAHs平均含量分别为0.023mg/kg、0.OOlmg/kg、0.07mg/kg、0.007mg/kg、0.180mg/kg、0.023mg/kg,是污灌区最为安全的蔬菜。(3)通过对土壤改良剂、微生物菌剂和牧草在复合污染条件下对土壤中重金属和PAHs可吸收性的研究,结果表明：硫磺能显著增加土壤中有效态Hg、Cd、Cr、Pb的含量；石灰、活性炭、硅藻土、钠质膨润土、腐殖酸均能显著降低土壤中有效态Hg、Cd、Cr、Pb的含量；腐殖酸处理的土壤中有效态As、Hg、Cd、Cr、Pb的含量分别降低26.4%、23.6%、41.4%、36.6%、37.32%,作用最为显著；中性和碱性土壤条件下腐植酸更有利于土壤中效态As向难溶态转化,减少植物对砷的吸收量,减轻砷对植物的毒害作用。在小店污灌区土壤中施加硫磺、酵素菌可以增加玉米籽粒中As、Cd、Pb含量；生石灰、钠质膨润土、腐植酸、硅藻土可以降低玉米籽粒中As、Cd、Pb含量,腐植酸的作用最为显著,籽粒中As、Cd、Pb含量分别降低37.42%、36.96%、39.49%。降解作用是土壤中PAHs移除的主要方式,植物吸收作用仅占为0.33%-3.26%；在植物参与下,微生物对土壤中PAHs的降解能力可以提高1.1-3.5倍。杂交狼尾草、高丹草、苏丹草有助于提高土壤重金属有效态含量,从而对土壤中重金属吸收量显著性高于其他牧草。EM菌剂和OBT除油菌剂对低环芳烃化合物降解效果较好,而农大菌剂对中环芳烃化合物降解效果更佳；培养在90d后,农大菌剂对土壤中萘、二氢苊、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘的降解率分别为25.6%、27.0%、27.2%、27.7%、22.3%、23.4%、25.4%、23.4%。(4)根据前期研究成果,设计了促控结合的间作模式和强化吸收的间轮作模式,对小店污灌区土壤的安全利用及修复效果进行了研究,结果表明；经连续三年种植,在两种模式下玉米籽粒中重金属As、Cd的含量均满足《粮食卫生标准》(GB2719-2005)要求,土壤施加硫磺、酵素菌和农大菌剂,并种植狼尾草三年的地块其土壤中苊、荧蒽、苯并(a)芘、As、Cd、Pb含量分别降低了62.28%、67.95%、69.04%、、23.91%、21.79%、24.67%。
【作者】刘利军；
【导师】洪坚平；
【作者基本信息】山西农业大学，土壤学，2013，博士
【关键词】污灌区；污染农田；安全利用；土壤修复；

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