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目 录

1 绪论 1

1.1 土壤镉污染的研究背景与现状 1

1.2 研究目的和意义 2

1.3 主要研究内容 3

2 研究地区地理环境及土壤发展概况 3

2.1 研究地区地理环境 3

2.2 研究地区农业及污染现状 3

3 样品采集及分析 4

3.1 土壤采样及预处理 4

3.2 小麦采样及预处理 4

3.3 土壤与小麦作物的镉含量分析 5

4 研究区土壤－小麦系统中镉的富集特征 5

4.1 土壤－小麦系统镉含量 5

4.2 土壤与籽实镉的空间特征 7

4.3 不同地区小麦体中镉的分布差异 8

5 研究区土壤－小麦系统中镉的迁移特征及环境意义 9

5.1 迁移特征 9

5.2 环境意义 11

参考文献 12

致谢 14

长三角地区土壤—小麦系统镉迁移的特征及环境意义研究

康博

Abstract：Taking the Yangtze River Delta region as the research area，the migration characteristics and environmental significance of Cd in the soil wheat system were studied through the collection of soil and wheat samples in the Yangtze River Delta，the detection of the content of heavy metal Cd in the samples and the analysis of the migration coefficient of Cd in the soil wheat system. The results showed that the content of Cd in the wheat grain was the most in the central region of the Yangtze River Delta，and there was no difference in the content of Cd in the wheat roots between the middle，South and the north of the Yangtze River Delta，but the difference in the stem and grain was great. The analysis indicates that the atmospheric endmember plays an important role in the Cd enrichment of the aerial parts of wheat in the Central Yangtze River Delta.

Key words：Yangtze River Delta region；Soil wheat system；Cd；Migration characteristics；Environmental significance

1 绪论

这些年来，随着工业的飞速发展，农业的持续进步，人们对土地资源的不合理利用与过度开发，导致土壤中重金属污染的比例提高，土壤质量问题也更多地偏向重金属污染。土壤污染指的是人类活动产生的污染物进入土壤，并积累到一定水平后，土壤环境质量发生恶化、土壤功能改变的现象^[1]。土壤－农作物重金属污染已然成为普遍关注的环境问题，对于土壤－农作物重金属，主要来源有工业三废、化肥和农药的过量使用，大气污染、汽车尾气排放等。其中产生的含有重金属Cd的三废，被农作物通过迁移作用吸收，在农作物的根部、茎杆和籽实处不同程度地积累^[2]，这些Cd的富集对食品安全和人体健康造成了很大危害。中国有1/6到1/5的耕地已经受到重金属Cd污染，造成经济损失达200亿元^[3][4]。本文通过分析长三角地区中部、南部和北部土壤－小麦系统Cd的含量、分布差异和迁移系数来研究其迁移特征和环境意义。

1.1 土壤镉污染的研究背景与现状

1.1.1 国外背景及现状

国外在环境污染方面，出现了震惊世界的八大公害事件。其中与重金属有关的事件有三件之多，仅次于大气污染事件，其中日本的骨痛病事件给人留下深刻印象。日本神通川流域排放的含Cd的废水污染了水体，居民利用被污染的水灌溉农田，食用含Cd超标的稻米和饮用水而得一种怪病，后称为“骨痛病”，主要症状表现为：肾脏功能受损、内分泌失调、浑身疼痛难忍，骨痛病事件使得世界开始重视Cd污染的危害。而如今，相比水体中的Cd污染，可以产出养活世界绝大部分人的粮食的土壤中的Cd污染问题更为严重，土壤重金属Cd污染逐渐成为全球影响广，危害大的环境问题之一。

美国、日本等国土壤重金属Cd污染曾经也比较严重，而国外在解决土壤重金属Cd污染污染问题的过程中，他们发现，土壤重金属Cd污染的预防和治理不能只通过法律法规去强制执行，更重要的是改变公众对土壤重金属Cd污染的观念和认知，树立对土壤重金属Cd污染的危机感和紧迫感，对土壤重金属Cd污染的危害更加了解，自觉减少土壤重金属Cd污染源的排放，从源头上杜绝污染。国外不仅加大了对土壤重金属Cd污染的投资，此外，还大力开展对土壤重金属Cd污染的预防和治理的有关研究，宣传现在国外从小学习的土壤重金属Cd污染预防和减少其排放的知识理念，如今已经成为民众自觉遵守法律，约束和调节民众向土壤中丢弃含有重金属Cd的固体废物，防止土壤重金属Cd对食品安全和人体健康产生危害的无形准则。最后，通过上述这些治理措施，国外已经控制住了重金属Cd的污染，较好地解决了本国的重金属Cd污染的问题。

国外对重金属污染的研究有以下特点：首先，在对土壤重金属Cd污染研究的同时，制定相关法律和法规。一些国外学者和机构对责任与赔偿规定的污染防治效果进行理论与实证研究，以期找出影响土壤重金属Cd污染法律实施效益的因素，进而完善促进重金属Cd污染防治的政策、措施和规定^[5]。其次，研究领域不断扩大，重视相关技术创新。David等介绍了技术创新在重金属Cd治理中的应用，包括植物、生物和化学方法去除土壤中的重金属Cd等^[6]。最后，把棕色地块作为研究重点。SigmanDOl进一步讨论了连带责任对棕色地块再开发的影响^[7]。

1.1.2 国内背景及现状

自改革开放以来，我国工业化和城市化进程不断加快，促进经济发展的同时也带来了一系列重金属污染问题。在城市化快速发展的过程中，农田土壤，尤其是在城乡结合的区域的土壤，受到强烈的、持久的人为活动的影响，如工业生产、汽车尾气等。在影响土壤和农产品质量的多种因素中，重金属Cd因其有毒性、不可生物降解和持久性受到人们的广泛关注^[8]，因此，在人类活动较多的工业快速发展的地区，如长三角地区，开展对土壤重金属Cd的的迁移特征和环境意义的研究对于农田土壤的保护与利用、农产品的安全生产和人体健康的保护等有重要意义。

我国受重金属Cd污染的土地面积近 2000万　hm²，约占全国耕地总面积的1/5 ^[9]。可以发现，重金属Cd对农作物的污染威胁。不久前，生态环境部和国土资源部一同发布了全国土壤重金属Cd污染情况，Cd点位超标率为7.0% ^[10]，长三角地区的点位超标率最高。从结果来看，土壤重金属Cd污染较为严重的地区主要集中分布在比较发达的长三角地区。全国土壤重金属Cd污染的程度总体情况比较严峻，长三角地区土壤重金属Cd污染较为严重，农田和耕地土壤环境质量较差，可以想象到，通过富集作用，这些地区的粮食作物将对很多人的身体健康产生危害。

长三角地区土壤重金属Cd污染的研究有两个特点：首先，研究尚处于前期阶段，较多的是研究国内重金属Cd污染的现状、特征及其对农产品安全的影响^[11]。其次，研究土壤重金属Cd污染的方向比较窄，只对土壤重金属Cd污染的预防和修复方面有较多研究，如骆永明探讨了污染土壤的修复技术体系及发展方向^[12]。

长三角地区土壤重金属Cd污染的研究，就目前来说还存在几点不足：一是对于土壤中重金属Cd污染的来源研究不充分。二是探讨土壤－小麦系统中Cd的迁移特征，从源头上解决土壤重金属Cd污染的研究较少。三是对工矿企业产生含有重金属Cd的废气对土壤－小麦系统中Cd污染的影响程度研究尤为缺乏。由此看来，对于长三角地区的Cd在土壤－小麦系统的迁移特征及环境意义的研究还比较缺乏。故以长三角地区表层土壤和小麦为样本测定Cd的含量研究其迁移特征及环境意义。

1.2 研究目的和意义

（1）长三角地区土壤－小麦系统中Cd的富集特征。

（2）长三角地区土壤－小麦系统中Cd的迁移特征及环境意义。

1.3 主要研究内容

（1）长三角地区表层土壤和农作物小麦中Cd的含量及分布特征

采集长三角地区农田中表层土壤和小麦样品，对Cd的含量进行鉴定，探讨Cd在长三角地区土壤和籽实的空间分布特征，以及土壤－小麦系统中的Cd的含量变化，分析Cd在长三角的地区土壤－小麦系统的迁移特征及环境意义。

（2）长三角地区中部、南部和北部的小麦体中Cd的分布差异

采集长三角地区农田土壤及对应的小麦样品，分析其中Cd含量，运用统计方法分析Cd在土壤－小麦系统中迁移特征和在籽实中富集的环境意义。

2 研究地区地理环境及土壤发展概况

长江三角洲包括江苏省、浙江省和上海市，地处长江三角洲平原，长江的下游地区，濒临黄海与东海，地处江海交汇之地，沿江沿海港口众多，是中国第一大经济区，全球重要的先进制造业基地、亚太地区重要国际门户、世界级城市群的地区。

2.1 研究地区地理环境

长江三角洲位于北纬32°34′至29°20′，东经115°46′至123°25′，区域面积21.07 万平方公里。占国土面积的2.19%。其中陆地面积18.68万平方公里、水面面积2.4万平方公里。 长三角常住人口达到15610.59万人。

长江三角洲主要为亚热带季风气候，年均气温、年均最高和最低气温都显著增加，增温率都是冬季和春季较高，夏季最低。年均气温 16.3～18.5℃，最冷月平均气温 2～4℃，最热月平均气温27～28℃。年降水量为 787～1529毫米，主要集中在春夏两季，季节分配较均匀。长三角区域内河湖众多，水网密布，湖泊较多长江三角洲包括三角洲平原及周边丘陵山地，天然的水环境良好，水资源丰富，长江总体水质尚好。

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