现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (03): 525-534.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.06
陈雪1,2(), 杨忠芳1(
), 陈岳龙1, 杨琼1, 王磊3,4, 韦雪姬5,4
收稿日期:
2018-10-30
修回日期:
2019-02-18
出版日期:
2019-06-23
发布日期:
2019-06-24
通讯作者:
杨忠芳
作者简介:
杨忠芳,女,教授,博士生导师,1961年出生,地球化学专业,主要从事生态地球化学教学和科研工作。Email: zfyang01@126.com。基金资助:
CHEN Xue1,2(), YANG Zhongfang1(
), CHEN Yuelong1, YANG Qiong1, WANG Lei3,4, WEI Xueji5,4
Received:
2018-10-30
Revised:
2019-02-18
Online:
2019-06-23
Published:
2019-06-24
Contact:
YANG Zhongfang
摘要:
对广西中东部9县区农田土壤中的As输入通量进行了初步研究。综合各方面因素,计算获取了大气干湿沉降、施肥和灌溉水输入通量。结果表明,研究区大气干湿沉降和施肥As输入通量基本相当,平均值分别为9.92 g/(hm2·a)和7.83 g/(hm2·a),灌溉水通量最高,平均值为14.98 g/(hm2·a),三者对土壤As污染的贡献率分别为30.31%、23.92%和45.77%。9个不同县区大气干湿沉降、施肥和灌溉水As输入通量占比略有不同,其中6个县区灌溉水和施肥输入通量占主导地位,另外3个县区大气干湿沉降输入通量比例较高。因此,灌溉水是研究区农田土壤As的主要输入途径,应重视灌溉水水质控制。在未考虑农田土壤As输出通量的情况下,以当前的As年平均输入通量估算得到耕层土壤As的质量分数每年升高0.01 mg/kg。与土壤As含量现状相比,As年增量比例很小,因此判断在短期内,外源输入对土壤As分布现状影响不大。该区土壤pH值较低,铁氧化物含量较高,因此外源输入农田土壤的As生物有效性较低。
中图分类号:
陈雪, 杨忠芳, 陈岳龙, 杨琼, 王磊, 韦雪姬. 广西中东部9县区农田土壤As输入通量研究[J]. 现代地质, 2019, 33(03): 525-534.
CHEN Xue, YANG Zhongfang, CHEN Yuelong, YANG Qiong, WANG Lei, WEI Xueji. Arsenic Input Flux in Farmland Soil of 9 Counties in the Middle East of Guangxi[J]. Geoscience, 2019, 33(03): 525-534.
化肥种类 | 样品数 | 平均值 | 最大值 | 最小值 |
---|---|---|---|---|
复合肥 | 125 | 16.00 | 141 | 0.01 |
氮肥 | 35 | 5.23 | 128 | 0.00 |
磷肥 | 10 | 88.80 | 439 | 1.94 |
钾肥 | 26 | 0.80 | 7.30 | 0.02 |
有机肥 | 12 | 5.42 | 18.50 | 0.07 |
表1 研究区化肥中As元素含量统计(w(As)/(μg/g))
Table 1 As concentration in different fertilizer species in the study area(μg/g)
化肥种类 | 样品数 | 平均值 | 最大值 | 最小值 |
---|---|---|---|---|
复合肥 | 125 | 16.00 | 141 | 0.01 |
氮肥 | 35 | 5.23 | 128 | 0.00 |
磷肥 | 10 | 88.80 | 439 | 1.94 |
钾肥 | 26 | 0.80 | 7.30 | 0.02 |
有机肥 | 12 | 5.42 | 18.50 | 0.07 |
地区 | 博白 | 北流 | 兴业 | 港南 | 平南 | 兴宾 | 象州 | 鹿寨 | 临桂 | 平均值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
土壤As年增量/(mg/kg) | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
表2 研究区各县区As输入通量引起的土壤As含量年增加量
Table 2 Increment of the As concentration of soil caused by the As flux for various counties of the study area
地区 | 博白 | 北流 | 兴业 | 港南 | 平南 | 兴宾 | 象州 | 鹿寨 | 临桂 | 平均值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
土壤As年增量/(mg/kg) | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
[1] | 张国祥, 杨居荣, 华珞. 土壤环境中的砷及其生态效应[J]. 土壤, 1996(2):64-68. |
[2] | 杨胜科, 王文科, 张威, 等. 砷污染生态效应及水土体系中砷的治理对策研究[J]. 地球科学与环境学报, 2004,26(3):69-73. |
[3] | 廖晓勇, 陈同斌, 肖细元, 等. 污染水稻田中土壤含砷量的空间变异特征[J]. 地理研究, 2003,22(5):635-643. |
[4] |
MANDAL B K, SUZUKI K T. Arsenic round the world: a review[J]. Talanta, 2002,58:201-235.
DOI URL |
[5] |
MEHARG A A. Arsenic in rice—understanding a new disaster for South-East Asia[J]. Trends in Plant Science, 2004,9(9):415-417.
DOI URL |
[6] |
ROSSMAN T G. Mechanism of arsenic carcinogenesis: An integrated approach[J]. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 2003,533(1/2):37-65.
DOI URL |
[7] |
ROYCHOWDHURY T, TOKUNAGA H, ANDO M. Survey of arsenic and other heavy metals in food composites and drinking water and estimation of dietary intake by the villagers from an arsenic-affected area of West Bengal,India[J]. Science of the Total Environment, 2003,308(1/3):15-35.
DOI URL |
[8] | WARREN G P, ALLOWAY B J, LEPP N W, et al. Field trials to assess the up take of arsenic by vegetables from contaminated soils and soil remediation with iron oxides[J]. Science of the Total Environment, 2003,131:19-33. |
[9] | 段桂兰, 王利红, 陈玉, 等. 水稻砷污染健康风险与砷代谢机制的研究[J]. 农业环境科学学报, 2007,26(2):430-435. |
[10] | 裘高扬. 改良剂对稻田土壤中镉形态及有效性的影响[D]. 杭州:浙江大学, 2016: 4-7. |
[11] | 徐恒振, 姚子伟, 马永安, 等. 黄、东海污染物越界通量的估算研究[J]. 交通环保, 2001,22(3):8-11. |
[12] | 汤奇峰, 杨忠芳, 张本仁, 等. 成都经济区As等元素大气干湿沉降通量及来源研究[J]. 地学前缘, 2007,4(3):213-222. |
[13] | 宋泽峰, 陈媛媛, 崔邢涛, 等. 河北平原土壤中As通量研究[J]. 地球与环境, 2011,39(2):167-173. |
[14] | 杨贺, 刘杰. 矿业生产影响区水稻田系统砷、铅、镉的污染特征及风险评价——以西江流域大环江下游为例[J]. 江苏农业科学, 2018,46(15):205-209. |
[15] | 肖细元, 陈同斌, 廖晓勇, 等. 中国主要含砷矿产资源的区域分布与砷污染问题[J]. 地理研究, 2008,27(1):201-212. |
[16] | 宋波, 刘畅, 陈同斌. 广西土壤和沉积物砷含量及污染分布特征[J]. 自然资源学报, 2017,32(4):654-668. |
[17] | 戴彬, 吕建树, 战金成, 等. 山东省典型工业城市土壤重金属来源、空间分布及潜在生态风险评价[J]. 环境科学, 2015,36(2):507-515. |
[18] | 黎勇, 钟格梅, 黄江平, 等. 2011—2013年广西农田土壤砷调查[J]. 环境与健康, 2015,32(2):129-131. |
[19] | 张云霞, 宋波, 杨子杰, 等. 广西某铅锌矿影响区农田土壤重金属污染特征及修复策略[J]. 农业环境科学学报, 2018,37(2):239-249. |
[20] | 郑富海, 黎宁, 张卫, 等. 桂西北稻田重金属污染及健康风险评价[J]. 西南农业学报, 2017,30(8):1886-1893. |
[21] | 钟雪梅, 于洋, 陆素芬, 等. 金属矿业密集区广西南丹土壤重金属含量特征研究[J]. 农业环境科学学报, 2016,35(9):1694-1702. |
[22] | 唐成. 大环江两岸农田土壤重金属污染现状及其健康风险评估[D]. 南宁: 广西大学, 2013: 26-38. |
[23] | 郑国东, 覃建勋, 付伟, 等. 广西北部湾地区表层土壤As分布特征及其影响因素[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018,48(1):181-192. |
[24] | 中华人民共和国国土资源部. DZ/T 0289—2015区域生态地球化学评价规范 [S]. 北京: 地质出版社, 2015: 64-72. |
[25] | 中华人民共和国国土资源部. DZ/T 0295—2016土地质量地球化学评价规范 [S]. 北京: 地质出版社, 2016: 5-23. |
[26] | 中国地质调查局. DD2005—03生态地球化学评价样品分析技术要求(试行) [R]. 北京:中国地质调查局, 2005: 10-22. |
[27] | 邢建伟, 宋金明, 袁华茂, 等 .胶州湾生源要素的大气沉降及其生态效应研究进展[J]. 应用生态学报, 2017,28(1):353-366. |
[28] | DENG C Z, SUN G G, YANG W, et al. Analysis of the deposition flux and source of heavy metal elements in atmospheric dust fall in Ganan County,Heilongjiang Province[J]. Earth and Environment, 2012,40(3):342-348. |
[29] |
NICHOLSON F A, SMITH S R, ALLOWAY B J, et al. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales[J]. Science of the Total Environment, 2003,311(1/3):205-219.
DOI URL |
[30] |
PANDEY J, PANDEY U. Accumulation of heavy metals in die-tary vegetables and cultivated soil horizon in organic farming system in relation to atmospheric deposition in a seasonally dry tropical region of India[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2008,148(1/4):61-74.
DOI URL |
[31] |
LUO L, MA Y B, ZHANG S Z, et al. An inventory of trace element inputs to agricultural soils in China[J]. Journal of Environmental Management, 2009,90(8):2524-2530.
DOI URL |
[32] |
XIA X, YANG Z, CUI Y, et al. Soil heavy metal concentrations and their typical input and output fluxes on the southern Song-nen Plain,Heilongjiang Province,China[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2014,139:85-96.
DOI URL |
[33] | 王存龙, 夏学齐, 赵西强, 等. 山东省小清河沿岸土壤重金属污染分布及迁移规律[J]. 中国地质, 2012,39(2):530-538. |
[34] | 丛源, 郑萍, 陈岳龙, 等. 北京农田生态系统土壤重金属元素的生态风险评价[J]. 地质通报, 2008,27(5):681-688. |
[35] |
HOU Q, YANG Z, JI J, et al. Annual net input fluxes of heavy metals of the agroecosystem in the Yangtze River delta,China[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2014,139:68-84.
DOI URL |
[36] | 胡明勇, 蒋丽萍, 张啸, 等. 常用肥料重金属含量的调查分析——以长沙市为例[J]. 湖南农业科学, 2014(24):27-29. |
[37] | 马茹茹, 杨超, 史晓凯. 施肥对土壤环境中砷污染的影响[J]. 山西化工, 2015,3(5):61-65. |
[38] | 张蓉, 余光辉, 李亚青. 长期施肥对旱地红壤及作物中砷累积的影响[J]. 环境科学, 2018,39(4):1901-1909. |
[39] | 沈孝辉, 李仁英, 徐向华, 等. 土壤-水稻系统砷迁移累积的影响因素及调控措施[J]. 土壤通报, 2014,45(5):1273-1280. |
[40] | 刘秋辛, 阎秀兰, 廖晓勇, 等. 不同水分条件对蜈蚣草修复砷污染土壤的影响[J]. 环境科学, 2015,36(8):3056-3061. |
[41] | 张娟, 闫振广, 高富, 等. 不同形态的砷水生生物基准探讨及在辽河流域的初步应用[J]. 环境科学学报, 2015,35(4):1164-1173. |
[42] | SADIQ M. Arsenic chemistry in soils:An overview of thermodynamic predictions and field observations[J]. Water,Air, & Soil Pollution, 1997,93:117-136. |
[43] |
CAUSSY D. Case studies of the impact of understanding bioavai-lability:Arsenic[J]. Ecotoxicology and Environment Safety, 2003,56(1):164-173.
DOI URL |
[44] |
YANG J, BARNETT M O, JARDINE P M, et al. Adsorption,sequestration and bioaccessibility of As(V) in soils[J]. Environmental Science and Technology, 2002,36:4562-4569.
DOI URL |
[45] | 刘康怀, 蓝俊康, 张力, 等. 广西红壤特征及其环境影响分析[J]. 农业环境保护, 2000,19(1):32-34. |
[46] | 刘康怀, 蓝俊康, 张力. 广西红壤系列土的分带及其环境地球化学特征[J]. 桂林工学院学报, 2000,20(1):21-25. |
[47] | LEI M, CHEN T B, FAN Z L, et al. Effect of phosphorus on arsenic adsorption by three different soils[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2003,14(11):1989-1992. |
[48] | ZHOU J J, GAO C, LI Z P, et al. Effect of phosphorus addition on soil arsenic adsorption and mobilization[J]. Soils, 2005,37(6):645-648. |
[49] | LIU W J, HU Y, BI S Q, et al. Study of genotypic difference on arsenic uptake by and translocation in rice seedlings[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2006,22(6):353-360. |
[50] | WEI X Y, WANG X M, LIU Y H, et al. The study of adsorptive behavior of arsenic in soil and its form distribution[J]. Journal of Agricultural University of Hebei, 1999,22(3):28-30. |
[51] | WANG J R, ZHAO F J, MEHARG A A, et al. Mechanisms of arsenic hyperaccumulation in Pterisvittata uptake kinetics,intera-ctions with phosphate,and arsenic speciation[J]. Plant Physio-logy, 2002,130:1552-1561. |
[52] |
MEHARG A A, MACNAIR M R. Suppression of the high-affinity phosphate-uptake system—a mechanism of arsenate to lerance on Holcus Lanatus L[J]. Journal of Experimental Botany, 1992,43:519-524.
DOI URL |
[53] | GUO W, ZHU Y G, LIANG Y C, et al. Effect of application of silicon on arsenic uptake by rice seedlings in soil[J]. Environmental Sciences, 2006,27(7):1393-1397. |
[54] | ZHANG G L, SONG G Y, ZHAO H X. Effect of phosphorus on distribution of inorganic arsenic fractions in rhizosphere and growth of rice[J]. Acta Pedologica Sinica, 2002,39(1):23-28. |
[55] | QUAGHEBEUR M, RENGEL Z. Phosphate and arsenate intera-ctions in the rhizosphere of canola (Brassica napus)[J]. Functinal Plant Biology, 2004(31):1085-1094. |
[1] | 张健, 文美兰, 叶武, 蒋小明, 谭江东, 杨航, 罗海怡, 刘攀峰, 蒋羽雄. 广西融水374矿床外围地电提取测量法找矿预测[J]. 现代地质, 2024, 38(01): 214-223. |
[2] | 罗海怡, 罗先熔, 刘攀峰, 马明亮, 陆显盛, 蒋小明, 鲍官桂, 蒋羽雄. 广西崇左市那渠地区土壤地球化学特征及找矿前景[J]. 现代地质, 2023, 37(06): 1553-1566. |
[3] | 彭红明, 王占巍, 罗银飞, 袁有靖, 王万平. 基于地下水数值模拟的布哈河流域地下水可开采资源量评价[J]. 现代地质, 2023, 37(04): 943-953. |
[4] | 连琛芹, 姚佛军, 封志明, 杨建民, 贾祥祥. 多源数据在甘肃山羊坝地区找矿勘查中的应用[J]. 现代地质, 2022, 36(06): 1605-1612. |
[5] | 付嵩, 李社宏, 马文恩, 蒋超, 谢卓麟, 吴金铭, 胡煦阚, 张紫桐. 广西龙围地区石英脉型铜矿中硫化物Re-Os测年及意义[J]. 现代地质, 2022, 36(04): 1146-1154. |
[6] | 马俊学, 陈剑, 崔之久, 刘蓓蓓. 基于HEC-RAS及GIS的川西叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水重建[J]. 现代地质, 2022, 36(02): 610-623. |
[7] | 罗海怡, 罗先熔, 刘攀峰, 马明亮, 卓银义. 广西三江县土壤硒含量分布特征及其影响因素研究[J]. 现代地质, 2022, 36(02): 645-654. |
[8] | 张佳佳, 高波, 刘建康, 陈龙, 黄海, 李杰. 基于SBAS-InSAR技术的川藏铁路澜沧江段滑坡隐患早期识别[J]. 现代地质, 2021, 35(01): 64-73. |
[9] | 陈欢, 康志强, 吴佳昌, 李岱鲜, 曹延, 韦天伟, 韦乃韶, 刘迪, 周桐, 刘冬梅, 蓝海洋. 广西大瑶山朴全岩体形成时代、成因及地质意义[J]. 现代地质, 2020, 34(06): 1277-1290. |
[10] | 李阅薇, 王成善, 李国彪, 徐星, 马文恩, 李兴鹏, 吕昶良, 吕贝贝, 张文苑, 韩丹丹. 广西龙江泥盆纪苔藓虫的发现及其地质意义[J]. 现代地质, 2020, 34(04): 745-756. |
[11] | 靳继阳, 薛海涛, 田善思, 吴春正, 李莹, 周彬, 赵日新. 界面张力与润湿角校正对高压压汞法计算泥页岩孔径分布的影响——以松辽盆地青山口组为例[J]. 现代地质, 2018, 32(01): 191-197. |
[12] | 赖昕, 庞保成, 李院强, 张青伟, 吕嘉文, 周业泉, 李培荣. 广西昭平湾岛金矿的成因:流体包裹体和H-O-S-Pb同位素地球化学约束[J]. 现代地质, 2017, 31(05): 1006-1021. |
[13] | 刘旭, 顾秋蓓, 杨琼, 余涛, 张起钻. 广西象州与横县碳酸盐岩分布区土壤中Cd形态分布特征及影响因素[J]. 现代地质, 2017, 31(02): 374-385. |
[14] | 安国英,雷英凭,肖荣阁,费红彩. 广西云开地区成矿带成矿特征及勘查远景[J]. 现代地质, 2016, 30(6): 1197-1208. |
[15] | 周业泉,庞保成,李院强,吕嘉文,赖昕. 广西平南县新坪金矿成矿规律及找矿预测[J]. 现代地质, 2016, 30(4): 770-780. |
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