不同秸稈利用農(nóng)業(yè)循環(huán)模式下重金屬Pb、Cr、Cd、As的分配特征及其評(píng)價(jià)

【摘要】：在我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,每年都有數(shù)量龐大的秸稈資源不能被有效利用,循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展可以有效的實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化,將其變廢為寶。農(nóng)田循環(huán)、農(nóng)菌循環(huán)和農(nóng)牧循環(huán)是河南省的三種常見的農(nóng)業(yè)循環(huán)模式。但是在這些循環(huán)模式中不僅僅存在營(yíng)養(yǎng)元素的遷移傳遞,重金屬等有害元素也隨之而發(fā)生遷移,從而脅迫農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成糧食減產(chǎn),并通過食物鏈進(jìn)入人體直接危害人類健康。本研究以農(nóng)田循環(huán)、農(nóng)菌循環(huán)和農(nóng)牧循環(huán)三種循環(huán)模式為載體,針對(duì)2013-2014年小麥和玉米兩季作物秸稈,采用秸稈直接粉碎還田、秸稈栽培食用菌后還田、秸稈過腹還田等形式,采集相應(yīng)農(nóng)作物的土壤、秸稈、籽粒,食用菌的菌料、食用菌體、菌渣,以及畜牛的飼料、牛肉、牛糞樣品,利用電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP)測(cè)定樣品中重金屬Pb、Cr、Cd、As含量,以摸清重金屬在三種農(nóng)業(yè)循環(huán)鏈中的分配特征,并通過單項(xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法來(lái)評(píng)價(jià)重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn),通過不同循環(huán)模式間富集系數(shù)和重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)率的對(duì)比對(duì),不同循環(huán)鏈中重金屬控制措施進(jìn)行深入探討。通過對(duì)研究的分析與討論,得到主要結(jié)論如下:1.在小麥-玉米兩熟農(nóng)田秸稈直接還田的農(nóng)田循環(huán)模式中,四種重金屬在土壤中的含量沒有超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)中的規(guī)定,其中重金屬Cr和Cd在小麥和玉米的根系中含量比土壤有明顯上升,表現(xiàn)出來(lái)一定程度的富集;Pb和As則沒有這個(gè)現(xiàn)象;重金屬?gòu)霓r(nóng)作物的根系到莖葉再到籽粒,其含量依次降低,但是在小麥籽粒和玉米籽粒中Pb和As的污染風(fēng)險(xiǎn)較高;在一個(gè)循環(huán)周期后,農(nóng)田土壤中四種重金屬的含量Cr為持平,Pb、Cd和As有小幅下降。2.在利用作物秸稈栽培食用菌,并將菌渣再還田的農(nóng)菌循環(huán)模式中,重金屬在食用菌菌料中的含量和相應(yīng)農(nóng)作物秸稈中的含量相近,而食用菌中重金屬含量較低,其大部分殘留在菌渣中;菌渣還田后,土壤中四種重金屬的含量都處于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)限量標(biāo)準(zhǔn)以下,農(nóng)作物的根系對(duì)Pb和As沒有明顯的富集,而重金屬Cr和Cd的含量較土壤則出現(xiàn)了大幅升高;同時(shí)籽粒中的重金屬含量低于莖葉,其中只有玉米籽粒中的Pb具有輕度污染風(fēng)險(xiǎn)。3.在利用作物秸稈飼喂畜牛,牛糞再還田的農(nóng)牧循環(huán)中,飼料中的重金屬含量略高于對(duì)應(yīng)秸稈中的含量,牛糞中的重金屬含量基本上和飼料中的持平;小麥季和玉米季秸稈飼喂畜牛的牛肉的重金屬含量都遠(yuǎn)低于我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《食品中污染物限量》(GB2762-2005)中的規(guī)定;牛糞還田后,重金屬Pb、Cr、Cd和As在土壤中的含量低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)限量標(biāo)準(zhǔn)值,在農(nóng)作物體內(nèi)重金屬含量均為根系莖葉籽粒,對(duì)籽粒的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)均為未污染。4.經(jīng)單項(xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)三種秸稈利用循環(huán)模式中不同環(huán)節(jié)重金屬污染狀況評(píng)價(jià)顯示,在土壤重金屬?zèng)]有超標(biāo)的情況下,小麥和玉米籽粒易受重金屬Pb和As的污染;對(duì)此三種循環(huán)模式,農(nóng)菌循環(huán)中從秸稈向食用菌遷移的重金屬量要高于農(nóng)牧循環(huán)中從秸稈向牛肉中的遷移,所以農(nóng)菌循環(huán)中食用菌更容易受到重金屬污染;三種農(nóng)業(yè)循環(huán)模式中重金屬濃度富集系數(shù)最高的部位是農(nóng)作物的根系,重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)率最高的是農(nóng)作物的莖葉,因此根、莖葉應(yīng)該是農(nóng)業(yè)循環(huán)中重金屬遷移阻控的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)循環(huán) 秸稈 重金屬 分配 污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X712;S38
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 當(dāng)前中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)循環(huán)概況12-13
• 1.2.2 農(nóng)業(yè)循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As污染的來(lái)源及危害13-15
• 1.2.3 農(nóng)業(yè)循環(huán)中重金屬的污染現(xiàn)狀15
• 1.2.4 農(nóng)業(yè)循環(huán)中重金屬的遷移方式15-16
• 1.2.5 重金屬污染評(píng)價(jià)方法16-18
• 1.2.6 不同農(nóng)業(yè)循環(huán)模式下重金屬污染治理措施的研究18-19
• 1.3 研究的目的及意義19-21
• 1.4 技術(shù)路線21-23
• 2 材料與方法23-29
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)23-25
• 2.2 樣品處理與測(cè)定25-26
• 2.2.1 試驗(yàn)樣品的前處理25-26
• 2.2.2 重金屬含量的測(cè)定26
• 2.2.3 樣品中重金屬含量的計(jì)算方法26
• 2.3 重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法26-28
• 2.3.1 試驗(yàn)中采用的重金屬污染限量標(biāo)準(zhǔn)26
• 2.3.2 重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法26-28
• 2.3.3 重金屬富集系數(shù)28
• 2.3.4 重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)率28
• 2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析28-29
• 3 結(jié)果與分析29-49
• 3.1 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬的分配特征及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)29-35
• 3.1.1 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬Pb的分配特征29
• 3.1.2 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬Cr的分配特征29-30
• 3.1.3 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬Cd的分配特征30-31
• 3.1.4 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬As的分配特征31
• 3.1.5 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)31-33
• 3.1.6 農(nóng)-田循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As的富集規(guī)律33-35
• 3.2 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬的分配特征及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)35-42
• 3.2.1 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬Pb的分配特征35-36
• 3.2.2 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬Cr的分配特征36-37
• 3.2.3 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬Cd的分配特征37-38
• 3.2.4 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬As的分配特征38
• 3.2.5 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)38-40
• 3.2.6 農(nóng)-菌循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As的富集規(guī)律40-42
• 3.3 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬的分配特征及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)42-49
• 3.3.1 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬Pb的分配特征42-43
• 3.3.2 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬Cr的分配特征43-44
• 3.3.3 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬Cd的分配特征44-45
• 3.3.4 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬As的分配特征45
• 3.3.5 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)45-48
• 3.3.6 農(nóng)-牧循環(huán)中重金屬Pb、Cr、Cd、As的富集規(guī)律48-49
• 4 討論與結(jié)論49-57
• 4.1 討論49-54
• 4.1.1 不同循環(huán)模式下重金屬分配特征比較49-51
• 4.1.2 不同循環(huán)模式下重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)比較51-52
• 4.1.3 不同循環(huán)模式下重金屬遷移阻控關(guān)鍵環(huán)節(jié)討論52-54
• 4.2 結(jié)論54-55
• 4.3 研究展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-65
• 致謝65-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄66-67

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