论文摘要
土壤钒污染已成为倍受关注的环境问题之一。本研究以湖南湘西某典型石煤提钒区和长沙市主要蔬菜基地土壤为研究对象,探讨典型提钒区域内土壤钒污染特征、环境活性、价态分布、浸出特性及其对土壤酶活性和土壤微生物基础呼吸率的影响;系统调查长沙市主要蔬菜基地土壤钒含量和空间分布特征,阐明蔬菜中钒的富集特性及潜在风险;结合温室培养,提出适用于第四纪红土红壤中钒的环境基准建议值。主要研究结果如下:湖南湘西石煤提钒区土壤呈现出以V、Cd污染为主,夹杂As、Cu、Pb等多金属污染特征。土壤V平均含量(461mg kg-1)远高于加拿大土壤钒环境质量标准(130mg kg-1)和荷兰土壤钒调节值(250mgkg-1),土壤样品中V超标率分别为100%和70.6%。其中,废弃区土壤呈重度污染,尾渣区、冶炼区和原矿区土壤呈中度污染,农田区土壤呈轻度污染。土壤V主要以残渣态存在,但土壤中V活性组分含量占全量的比例达6.5%-29.4%。土壤中V(V)含量占总V量的比例高达34.8%以上;TCLP法浸出土壤中V含量均值高达258.9mg L-1,以我国V工业污染物排放标准为参考(GB26452-2011),土壤样品浸出液中V浓度超标率达33.3%,潜在生态风险较高。土壤V污染明显抑制了土壤中脲酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性(P<0.05);土壤微生物基础呼吸率随土壤V含量的增加亦显著降低(P<0.05)。长沙市主要蔬菜基地土壤中V含量几何均值为119.4mg kg-1,低于加拿大土壤V标准值(130mg kg-1),但土壤样品中V超标率仍达36%。蔬菜中V含量均与相应土壤V含量呈显著正相关(P<0.05),但不同类型蔬菜对土壤中V的富集明显不同。根茎类蔬菜V含量分别为叶菜类和瓜果类的1.17倍、1.6倍,种植蔬菜时应优先选择白菜、香菜、韭菜等V富集系数较低的蔬菜。采用剂量-效应评估,根茎类和叶菜类蔬菜对V摄入量贡献率分别高达40%-81%、8.6%-72%,潜在毒性风险较高。但暴露评估结果表明,每日食用蔬菜可食部位中V含量不会对人体造成明显危害。室内盆栽试验结果表明,与对照相比,当土壤钒浓度为133mgkg-1时,白菜地上部生物量显著降低了25.1%(P<0.05),白菜可溶性糖含量下降54%(P<0.05),土壤脱氢酶显著降低了62.8%(P<0.05),但白菜中维生素C增加了10.3%(P<0.05),土壤微生物量碳也较对照显著增长了15.5%(P<0.05);当土壤钒浓度高于253mg kg"1时,白菜出现死亡、枯萎等明显中毒症状。因此,建议红壤中钒的基准值可考虑为130mg kg-1;红壤中钒的毒理基准值可考虑为250mg kg-1。
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