径流与施肥对流域入河重金属污染负荷的控制
环境容量,泥沙,1材料与方法,1研究区域概况,2样品采集,3样品处理与分析,4泥沙重金属入河负荷计算,5研究区土壤重金属环境容量评价,6数据分析,2结果与分析,1流域侵蚀泥沙重金属入河负荷时空变化特征,2流域施肥与入河
戴 谅,王 旭,李 勇,黄俣晴,郭 豪,陈婷婷,黄智刚,黎静宜(广西大学农学院/广西农业环境与农产品安全重点实验室,广西南宁 530004)
农田土壤中重金属在降雨径流冲刷下进入河湖,导致水体污染,对水体生态环境安全和人畜饮水健康构成严重威胁[1–2]。重金属进入水体后,一方面,直接污染水体生态环境,降低生物多样性,并通过食物链和食物网进入人体,危害人体健康[3–4]。另一方面,吸附在泥沙中的重金属再次释放到水体造成二次污染[5]。肥料是农田土壤重金属污染的重要来源,土壤重金属的含量、富集与施肥密切相关[6–8]。因此,了解农田施肥对入河重金属污染负荷的影响,对河湖水体污染防控具有重要意义。
农田重金属污染已经引起了广泛的关注,是亟待解决的生态环境问题之一。据估算,全球每年向环境中释放的Cd、Cu和Ni分别为1.0×106、3.4×106和1.0×106t[9]。例如,日本被重金属污染的农田土壤面积达到7.3×104hm2,欧洲受重金属污染的农田面积达100万hm2[10]。我国是农田重金属污染严重的国家之一,据2015年全国土壤污染调查报告,我国农田土壤 Cd、Cu和As等重金属的点位污染超标率分别为7.0%、2.7%和2.1%。总体趋势是,南方土壤重金属污染重于北方,Cd、Hg、As、Pb含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高[11]。
近年来,水体重金属污染开始成为国内外新的研究热点[12–15]。Gupta 等[16]通过印度孪生湖的调查表明,沉积物重金属含量显著高于上层水体重金属含量。另一项在中国长江口—杭州湾关于泥沙重金属入河的研究发现,泥沙是重金属最重要的载体,大部分重金属以颗粒态形式随径流进入河湖水体[17]。Soonthornnonda等[18]模拟了径流中重金属的迁移能力,径流量与重金属迁移能力呈正相关;在相同的降雨强度下,不同重金属在地表径流中的迁移能力大小顺序为Pb>Ag>Zn>Cu>Ni>Cd。以上研究表明,降雨径流侵蚀是重金属入河的主要驱动力和途径。
施肥会加剧农田重金属累积,径流侵蚀会加速土壤重金属向水体的输送,但目前还没有将施肥引起的土壤重金属累积与河湖水体污染负荷相关联。广西是我国最重要的甘蔗种植生产基地,也是我国的糖料中心。2018年广西甘蔗种植面积达74.38万hm2,蔗糖产量634.06万t,占全国总产糖量58.93%,位居全国第一[19–20]。为提高作物产量和经济收益,农户不断加大肥料的投入,导致流域土壤重金属累积,在降雨径流作用下进入水体,给水环境安全造成巨大威胁 ......
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