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什么?猪粪与农田土壤中重金属累积污染有关?

北极星环境修复网  来源:《土壤》  作者:赵睿等  2017/9/21 9:34:58  我要投稿  

北极星环境修复网讯:为调查猪粪和农田土壤中Cu、Zn、As、Hg、Cr、Cd、Pb、Ni 8 种重金属元素的累积和相关关系,文章抽取了30 篇已发表文献中关于8  种重金属浓度数据进行分析。原始分析包括上海周边、浙江、江苏、福建、山东、陕西、山西、青海、北京、河南、吉林、湘江下游、河北保定、广东东莞、新疆乌鲁木齐和石河子等地,共包括超过2000  个猪粪样品和1700 个土壤样品,取其中的均值共550 个进行分析。

分析发现:猪粪中Cu 超标最严重,Zn 次之;土壤中Cu、Zn 累积不多,但是多来自猪粪;土壤中Cd  超标最为严重,其次为Cr,且主要污染源不是来自猪粪。

前 言

土壤可以通过几种不同的方式影响人们的健康,如食土癖、粉尘吸入或者通过其上种植的植物。农田土壤中的重金属可以通过污染蔬菜、谷物及果品等可食用植物进入人体,对人体健康造成潜在的危害。

近年来,有机食品生产和消费量大大上涨,在2012—2013 年中,有机食品的产量由21 万吨增至32  万吨,涨幅超过53%。在各种有机农副产品的生产中,生物有机肥占据越来越重要的地位。然而,国内的畜禽粪便重金属超标率较高,尤其以猪粪为最,Cu  元素的超标率在54% 以上,有机肥中Pb 元素的超标率达80% 以上。重金属通过食物链在人体内累积,会对人体健康造成很大危害,如Pb  会伤害人的脑细胞,阻止儿童的智力发育;徐博的研究发现过量的Cu 在小鼠体内蓄积会对心、肝、脾、肾等器官造成损害。Dassel 等人的研究发现过量的Cu  会导致肝硬化。研究发现,长期施用畜禽有机肥的土壤会积蓄粪污中的重金属。本试验中采用相关分析及多元统计分析方法,对17 篇包含猪粪中重金属含量及14  篇包含农田土壤重金属含量的文章数据进行提取分析。

文章的搜索关键词为:猪粪、有机肥、土壤、农田土壤、重金属;选取原则为:研究性文章,包括猪粪中的重金属含量和猪粪有机肥,农田土壤中重金属含量;发表数据包括平均数。排除综述性文章、文章中为其他动物的粪便重金属含量及其他因素污染土壤的文章。以保证本文中所选取的土壤中主要的外在影响因素为猪粪有机肥和灌溉水。

探讨猪粪中重金属含量与农田土壤中重金属含量的联系,对解释重金属转移、重金属污染溯源具有重要意义。

1 材料与方法

1.1试验材料

文章中所用数据均为国内已发表论文,其中包含猪粪重金属污染21 篇,农田土壤重金属含量共14 篇,从2005 年到2016 年,其数据量见表  1。

所选文章中有施用对应猪粪的土壤数据,也有单独的猪粪、土壤数据,将所有的猪粪和土壤数据合并起来进行分析。所选文章中只有陈芳等报道了施用年限为12  a,且其为研究所内试验田,并非普通农田。在普通农田的调查研究中,并无猪粪施用年限的数据。

选取每篇报道中Cu、Zn、As、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg 元素的均值,共包括550  个,其采样地点包括上海周边、浙江、江苏、福建、山东、陕西、山西、青海、北京、河南、吉林、湘江下游、河北保定、广东东莞、新疆乌鲁木齐和石河子等地,较大范围地包括了中国国内地区,所测猪粪样品超过2000  个,土壤样品超过1700 个,可以在一定程度上代表国内猪粪和农田土壤中重金属含量。

1.2统计分析方法

重金属单项污染指数评价:Pi = Ci/Si;Pi 为某种重金属的污染指数;Ci 为某种重金属实际含量;Si 为某项重金属的含量限值;Pi≤1  为合格,Pi >1 为超标。

PN 为Nemerow 综合污染指数;Pmean 为各单项污染指数(Pi)的平均值;Pmax 为各单项污染指数中最大值。

统计分析使用Pearson  相关分析,检测猪粪中与农田土壤中的重金属含量相关性;采用主成分分析,并使用变量投影重要性(VIP)筛选出猪粪和农田土壤中代表性的污染重金属。

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