規(guī)?；i場區(qū)域農(nóng)田土壤重金屬污染研究——以京安豬場為例.pdf

1、我國規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)發(fā)展迅速,集約化養(yǎng)豬場所產(chǎn)生的廢棄物大多由養(yǎng)豬場附近的農(nóng)田土壤消納.由于規(guī)?；i場廢棄物含有大量重金屬,為進一步規(guī)范規(guī)模化豬場廢棄物循環(huán)利用,預(yù)防因灌溉豬場廢水引起土壤重金屬積累,以及對規(guī)?；B(yǎng)豬生產(chǎn)方式帶來的重金屬農(nóng)業(yè)立體污染提出阻控對策的基礎(chǔ)依據(jù),本文以施用豬場廢棄物的豬場周邊區(qū)域農(nóng)田為研究范圍,以豬場廢棄物中對環(huán)境具有積累效應(yīng)的重金屬為研究對象,對規(guī)?；i場廢棄物處理工藝和污水特性進行調(diào)研和監(jiān)測,并布置田問試驗和盆

2、栽實驗進一步對重金屬積累進行研究. 本文在選題和方法上有一定特色和創(chuàng)新:(1)采用相關(guān)分析、主成分分析、地統(tǒng)計分析結(jié)合GIS技術(shù)對豬場廢水灌溉區(qū)農(nóng)田土壤重金屬來源進行了識別,由分析得知,Zn、Cu、Mn和As的主要污染來源為豬場廢水,Cd的主要污染來源為豬場廢水和化肥,Pb的主要污染來源為化肥,而Ni和Cr的主要受土壤母質(zhì)影響;(2)本文對施用豬場廢棄物的農(nóng)田土壤部分重金屬積累進行了預(yù)測,根據(jù)Cu和Zn模擬模型預(yù)測,若連續(xù)以1

3、50 m<'3>.hm<'-2>.a<'-1>的豬糞施用量于溫室土壤,T-Cu和T-Zn含量分別經(jīng)過10年和15年可能超過國家農(nóng)田土壤二級標(biāo)準(zhǔn);(3)研究表明,施用豬場糞污會降低土壤pn值,從而提高土壤重金屬有效態(tài)含量,增加重金屬的土壤環(huán)境風(fēng)險. 通過研究主要得出以下基本觀點和結(jié)論: (1)調(diào)研分析和試驗表明,長期污灌豬場廢水和施用豬場糞污主要增加土壤T-Zn、T-Cu和T-Mn,根據(jù)Cu和Zn模擬模型預(yù)測,若連續(xù)以

4、150 m<'3>.hm<'-2>.a<'-1>的豬糞施用量施于研究區(qū)蔬菜溫室,土壤T-Cu和T-Zn含量分別經(jīng)過10年和15年可能超過國家農(nóng)田土壤二級標(biāo)準(zhǔn).而T-Cd、T-Ni、T-Cr、T-Pb和T-As含量增加不明顯,土壤重金屬有效態(tài)含量明顯增加,土壤pH值降低,重金屬有效態(tài)含量與pH負相關(guān).空間分布上污灌地重金屬含量明顯比清潔區(qū)重金屬含量高. 施用豬糞溫室土壤As有一定的短期累計效應(yīng),而Cr、Ni、Mn、Pb和Cd短期

5、積累不明顯,隨著土壤施用豬糞量增加,土壤B-Zn、B-Cu、B.Cd、B-Pb、B-Mn和B-As增加,并且土壤B-Zn和B-Cu含量基本呈梯度增長.當(dāng)單位土地施用豬糞量為600 m<'3>.hm<'-2>時,土壤T-Zn和T-Cu分別約由55 mg.kg<'-1>和20 mg.kg<'-1>增加到120 mg.kg<'-1>和50 mg.kg<'-1>左右,均增加一倍多,B-Zn、B-Cu、B-Mn、B-Pb和B-As含量分別為對照土

6、壤的5倍、10倍、4倍、3倍和2倍,土壤B-Cd含量稍有增加. (2)總體上污灌區(qū)小麥粒重金屬含量高于清潔區(qū)小麥粒重金屬含量,小麥粒的Zn、Cu、Mn、Cd、Ni、cr和As含量分別與土壤Zn、Cu、Mn、Cd、Ni、Cr和As全量和有效態(tài)含量具有同向變化趨勢.田間試驗和盆栽試驗表明,植株中Zn、Cu、Mn含量分別與土壤的Zn、Cu和Mn全量和有效態(tài)含量有關(guān),但植株中As含量與土壤T-As和B-As相關(guān)性不顯著. (

7、3)相關(guān)分析、主成分分析、地統(tǒng)計分析結(jié)合GIS技術(shù)綜合分析能很好地識別重金屬污染來源,分維數(shù)分析能很好論證變異函數(shù)分析的結(jié)論.由分析得知,Zn、Cu、:Mn和As的主要污染來源識別為豬場廢水,Cd的主要污染來源識別為豬場廢水和化肥,Pb的主要污染來源識別為化肥,而Ni和Cr的主要受土壤母質(zhì)影響. (4)研究區(qū)Zn、Cu、As的空間分布主要與灌溉的豬場廢水量和水質(zhì)有關(guān),還與土地利用有關(guān),與微域地形、土壤質(zhì)地和種植制度關(guān)系不大;C

8、r和Ni主要與土壤母質(zhì)和土地利用有關(guān);重金屬有效態(tài)空間分布均與污灌豬場廢水有關(guān). (5)從單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)、Hakanson潛在風(fēng)險評價指數(shù)和地積累指數(shù)來看,灌溉8年豬場廢水農(nóng)田土壤和連續(xù)施用豬糞累計施用量為624..00±273.64 m<'3>.hm<'-2>的4年溫室土壤均未產(chǎn)生Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As的全量污染,但B-Zn和B-Cu為中強和高強程度污染,B-Cd和B-Pb為無污染或輕微污染,B-

9、As表現(xiàn)出中等程度的污染,土壤潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)RI為中值. 綜上所述,施用豬場廢棄物對土壤主要帶來Zn和Cu的富集,:Mn、Cd、As和Pb的富集效應(yīng)較小,而Ni和Cr基本沒有富集.盡管As、Cd、Ni和cr富集很小,但是長期施用豬場廢棄物會降低土壤pH值,從而提高重金屬有效態(tài)含量,增加重金屬生態(tài)風(fēng)險.要降低施用豬場廢棄物對土壤帶來的重金屬積累的環(huán)境風(fēng)險,需降低單位土地廢棄物應(yīng)用量,提高土壤pH值以降低土壤重金屬有效態(tài)含量,開