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重大突破

南京土壤所在大氣沉降重金屬的土壤生物有效性和對農作物富集貢獻研究方面取得進展

  大量化石能源和礦物資源的消耗,造成大量大氣鎘(Cd)、鉛(Pb)、銅(Cu)等重金屬排放和沉降,對公眾健康和土壤生態環境造成危害。大氣沉降重金屬是地球表生生態環境中重金屬的重要來源,其在土壤重金屬生物地球化學過程中扮演著重要的角色。因此,揭示大氣沉降重金屬在農田土壤中的環境行為、對作物富集效應的研究有著重要意義。

  在國家自然科學基金項目(41807385)的資助下,中國科學院南京土壤研究所周靜課題組選擇目前我國最大的現代化銅冶煉廠周邊作為典型研究區域,系統采集了6年大氣濕沉降(降水)和干沉降(降塵)樣品,通過長時間、多點位的監測研究該冶煉廠周邊大氣重金屬沉降的時空分布。另外,通過土壤置換實驗,將不同沉降通量梯度區域(高沉降區、中沉降區、背景區)土壤互換,同時開展原地生態系統和搬運至此生態系統的對比研究,分析新沉降重金屬在土壤中分布和生物有效性,確定新沉降重金屬對農作物富集重金屬的貢獻,評估在大氣重金屬沉降區域人體攝入稻米和蔬菜的健康風險。研究結果發現,冶煉廠周邊大氣重金屬Cu、Cd、Pb沉降通量顯著高于背景區,另外具有明顯的時空異質性。濕沉降重金屬主要以<3Kda的離子和小的膠體態存在,干沉降重金屬也有一定比例以可交換態賦存,表明大氣沉降重金屬具有較高的生物活性。土壤置換盆栽實驗結果表明,銅冶煉廠周邊大氣新沉降下來的重金屬主要以高生物有效態滯留在土壤的表層(0-4cm),高的生物有效態也隨之帶來高的生物效應。大氣新沉降的重金屬通量不到土壤原有重金屬庫存量的1%,但這部分重金屬對農作物(生菜)可食用部分重金屬Cu、Cd、Pb的累積貢獻可達到20-85%,這也增加人體攝入當地生產的農作物所帶來的健康風險。該研究揭示了農田土壤重金屬污染風險管控中應重點關注大氣沉降重金屬的影響,在進行土壤修復過程中,也應重點關注大氣沉降重金屬的影響。

  部分研究結果發表在Journal of Hazardous Materials上。

  文章鏈接 

 

土壤置換設置 

 

沉降重金屬的時空特征和沉降重金屬的活性 

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