2022, Vol. 43
2. 岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 桂林 541004
2. Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety Guarantee in Karst Area, Guilin 541004, China
锑(Sb)及锑化物是一类具有基因毒性的有害物质, 并对人体具有一定致癌作用[1, 2].美国环境保护署和欧盟早已将锑列为重点污染物[3, 4].随着人们对锑的潜在毒性的认识, 土壤中锑元素的含量、污染特征和赋存形态越来越受到重视[5, 6].我国是世界上锑储量最大的国家, 每年锑产量大约为15万t, 约占世界锑总产量80%[7].因为锑矿的开采以及开采过程中管理方式不完善, 加上锑的不合理使用导致土壤、水体和空气中锑含量升高较为明显[8~10].锑污染程度的上升, 严重影响到人类的健康和动植物的生长, 同时通过食物链严重威胁到整个生态系统的健康[11, 12].
湖南锡矿山是世界最大的锑矿之一, 当地锑矿的开采和生产活动使得周边已遭受严重的锑污染[13, 14].何孟常等[15]通过野外调查发现, 湖南锡矿山土壤中锑主要污染源来自尾矿砂、冶炼炉渣和炼锑砷碱渣等重金属浸出污染以及含锑废水灌溉土壤和大气锑尘污染等, 并且检测采集土壤ω(Sb)为100.6~5 045 mg·kg-1, 污染区萝卜也受到了污染, 萝卜根中ω(Sb)平均值为5.541 mg·kg-1, 叶片中ω(Sb)平均值则高达54.02 mg·kg-1.李航彬等[16]对湖南冷水江的锡矿山及其他矿区周边土壤调查发现土壤ω(Sb)高达2 158 mg·kg-1. Okkenhaug等[17]也对湖南省锡矿山矿区周围土壤进行调查研究, 得出土壤ω(Sb)为108~4 029 mg·kg-1.因此, 对锑矿区进行锑污染防治与修复, 保障矿区周边居民健康生活十分重要.
本研究通过对湖南锡矿山周边农田土壤和农产品进行采样分析, 发现锑在土壤-农产品系统中迁移和转换特征, 并对农作物进行锑污染评价和健康风险评估.有助于更全面了解当地土壤、农产品的锑污染状况和农产品对土壤锑的吸收积累能力, 以期为锡矿山周边土壤锑污染防控和治理以及农田土地安全利用提供科学依据.
1 材料与方法 1.1 研究区概况研究区域为湖南省冷水江锡矿山, 冷水江市地处湖南省中部, 雪峰山北段南麓, 资江中游, 东与涟源市、南与新邵县、西北与新化县接壤.地理位置为北纬27°30~27°50′, 东经111°18′~111°36′.土地总面积4.39万hm2, 总人口35万, 其中农业人口17万, 是湖南省重要的能源原材料基地.锡矿山位于冷水江市东北15 km处, 是世界上储量最大的锑矿, 其锑储量达200多万t, 经过110多年的开采, 仍拥有40万t锑储量.该地区属于亚热带季风气候, 年平均气温为16.7℃, 年降水量1 354 mm左右, 境内年均日照约1 401.8 h.矿区总面积为70 km2, 分布了一些农村居民, 形成了工厂和农村交错的格局[18].
1.2 样品采集与处理2019年4月和7月, 根据湖南冷水江锡矿山的地形以及矿场、居民村落和农田分布, 并按照土壤与农产品点对点协同采样方式在矿区周边农田采集农产品可食用部分和表层0~20 cm深度的土壤, 用GPS对每个采样点定位地理坐标, 采样区域和采样点分布如图 1所示.在矿场北区(A)、矿场中心区(B)、矿场南区(C)、乡镇中心区(D)和城乡交接区(E)这5个区域采集农产品和土壤各193件.其中矿场北区采集农产品和土壤各16件; 矿场中心区采集农产品和土壤各62件; 矿厂南区采集农产品和土壤各17件; 乡镇中心区采集农产品和土壤各25件; 城乡交接区采集农产品和土壤各73件.采集农产品包括叶菜类蔬菜(白菜、空心菜、油麦菜和豌豆苗)、茄果类蔬菜(辣椒和茄子)、瓜果类蔬菜(丝瓜和苦瓜)、根茎类蔬菜(胡萝卜、芹菜和莴笋)、豆类蔬菜(豇豆)、葱蒜类蔬菜(葱和蒜)和谷类(玉米).
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图 1 研究区土壤-农场品采样点分布示意 Fig. 1 Distribution of soil-farm product sampling sites in the study area |
农产品中蔬菜样品用自来水清洗干净后, 用流动的超纯水冲洗2~3遍, 玉米样品去除外苞叶用同样的方法清洗干净, 待表面水分自然晾干后, 称其鲜重.然后放入烘箱内105℃杀青30 min后, 置于80℃烘箱中烘至恒重, 称其干重.再将蔬菜和玉米干样品用不锈钢打磨机粉碎后装入牛皮信封中编号待分析.土壤样品自然风干后, 除去石块和植物体残渣再用研钵充分磨碎, 分别过0.841 mm和0.149 mm尼龙筛网, 再将样品装进牛皮信封袋保存, 编号待分析.
1.3 样品测定与分析土壤样品采用王水(1∶1稀释)水浴消解, 农产品采用HNO3-HClO4法(EPA3050B)消解, 并用原子荧光光谱法(AFS-700)测定锑含量[19, 20]; 土壤有效态锑采用DTPA浸提法并用原子荧光光谱法(AFS-700)测定; 土壤pH采用水土比为2.5∶1电位法测定.
分析过程中加入GBW07405(GSS-5)土壤成分分析标准物质、GBW10020(GSB-11)柑橘叶分析标准物质和空白进行质量控制, 分析样品的重复数为10%~15%.标准物质GBW07405(GSS-5)中锑的回收率为93.26%~107.1%, 标准物质GBW10020(GSB-11)中锑的回收率为85.26%~96.35%.分析所用试剂为优级纯, 所用的水均为超纯水(亚沸水).
1.4 评价方法农产品锑污染评价采用单因子污染指数法, 具体计算公式如下:
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(1) |
式中, Pi为单因子污染指数; Ci为农产品污染物的实测含量, mg·kg-1; Si为食品中重金属污染物限量标准, mg·kg-1.当Pi≤1时, 表示农产品未受到污染; 当Pi > 1时, 表示农产品受到污染.
重金属人体健康风险评价法采用美国环保署(EPA)发布的一种重金属对人群健康风险法(THQ)[21].具体计算公式如下:
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(2) |
式中, C为农作物重金属含量, mg·kg-1; EF为重金属的暴露频率, 取365 d·a-1; ED为暴露年限, 取76.5 a; IR为农作物日均消耗量; BW为体重, 成人参考值为60 kg, 儿童参考值为32 kg; AT为平均暴露时间(ED×365 d); RfD为重金属暴露参考剂量mg·(kg·d)-1, 锑参考剂量为4×10-4 mg·(kg·d)-1.若THQ≤1时, 说明无明显健康风险; 若THQ>1时, 则存在污染物健康风险; 当THQ>10时, 表明重金属污染物存在慢性毒性效应[22~24].
1.5 数据处理生物富集系数(BCF)可以反映农作物从土壤中吸收富集重金属的能力[25].本文用农产品可食部位重金属含量与土壤中重金属含量比值表示, 其计算公式为:
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(3) |
式中, C可食部分为农产品可食用部分重金属含量, mg·kg-1; C土壤为土壤中重金属含量, mg·kg-1.
本实验数据使用Excel 2016整理, 使用SPSS 23.0进行统计分析, 图形绘制使用ArcGIS 10.7和Origin 9.0完成.
2 结果与分析 2.1 研究区土壤锑含量特征对研究区不同区域采集的土壤样点统计分析, 绘制锑含量等级分布, 如图 2所示.高锑含量土壤点位主要分布在矿场中心区, 该区域有13%样点土壤ω(Sb) > 5 000 mg·kg-1, 29%样点土壤ω(Sb)为2 000~5 000 mg·kg-1, 19%样点土壤ω(Sb)为1 000~2 000 mg·kg-1.其次是矿场南区, 该区域有24%样点土壤ω(Sb)为2 000~5 000 mg·kg-1, 29%样点土壤ω(Sb)为1 000~2 000 mg·kg-1.乡镇中心区有4%样点土壤ω(Sb)为2 000~5 000 mg·kg-1, 64%样点土壤ω(Sb)为200~1 000 mg·kg-1, 其余样点土壤ω(Sb) < 200 mg·kg-1.城乡交接区有11%样点土壤ω(Sb)为1 000~2 000 mg·kg-1, 67%样点土壤ω(Sb)为200~1 000 mg·kg-1, 其余样点土壤ω(Sb)<200 mg·kg-1.矿场北区样点土壤ω(Sb)均小于1 000 mg·kg-1, 其中有40%样点土壤ω(Sb)为200~1 000 mg·kg-1, 60%样点土壤ω(Sb)<200 mg·kg-1.整体上看, 矿场中心区土壤锑含量较高, 以其为中心, 沿南、北方向, 土壤锑含量呈现逐步下降趋势.
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图 2 研究区土壤锑分布特征 Fig. 2 Distribution characteristics of soil antimony in the study area |
对锑矿区周边不同区域农田土壤样品进行描述性统计分析结果见表 1.从中可知, 研究区土壤整体呈中性, 土壤ω(Sb)平均值为1 041 mg·kg-1, 是湖南土壤锑背景值(2.98 mg·kg-1)[26]的349.3倍.目前国内尚无农用地土壤锑相关标准, 根据世界卫生组织(WHO)规定的农田土壤锑最大允许含量为36 mg·kg-1[27], 研究区土壤ω(Sb)是其28.92倍.从不同区域土壤锑含量来看, 各区域土壤ω(Sb)从大到小排列顺序为: 矿场中心区>矿场南区>乡镇中心区>城乡交接区>矿场北区, 土壤ω(Sb)依次为(2 348±2 165)、(1 298±884.1)、(311.8±526.5)、(302.5±355.9)和(215.6±183.2)mg·kg-1, 均远超过世界卫生组织规定的农田土壤锑的最大允许含量, 超标倍数分别达到了65.22、36.06、8.66、8.40和5.99倍, 表明各区域农田土壤明显受到锑污染.
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表 1 研究区土壤pH及锑含量特征 Table 1 Characteristics of soil pH and antimony content in the study area |
研究区各区域土壤锑含量变异系数依次为: 168.8%(乡镇中心区)、117.7%(城乡交接区)、92.21%(矿场中心区)、86.22%(矿场南区)和84.98%(矿场北区).各区域土壤锑含量变异系数差别较大, 可能与采样面积有关, 区域面积越小, 其空间结构性变异越弱[21].此外, 各区域受人类活动等外界因素影响差异较大, 导致不同区域土壤锑含量空间分布不均.从整体上看, 研究区土壤锑含量变异系数为153.9%, 属于强度变异, 说明研究区锑含量空间差异较大, 表明研究区土壤锑分布受锑矿开采生产活动和人类活动影响较大.
重金属有效态决定了其生物有效性, 比土壤重金属全量更能体现对农作物的危害程度.由于不同土壤中重金属有效态含量差异较大, 可能与土壤重金属全量和理化性质有关, 因此采用土壤重金属有效态系数(重金属有效态含量与全量的比值)来表征重金属有效性强弱[28].由统计结果可以得出研究区土壤锑有效态系数为1.45%.各区域土壤锑有效态系数分别为: 1.88%(矿场北区)、1.46%(矿场中心区)、1.01%(矿场南区)、0.92%(乡镇中心区)和1.95%(城乡交接区).研究区土壤锑有效态系数较低, 表明土壤锑有效性相对较低.
2.2 研究区农产品锑含量特征对研究区不同区域农产品可食部分锑含量统计分析, 绘制锑含量等级分布(图 3), 可以看出不同区域农产品锑含量差异较大, 其中高锑含量农产品主要分布在矿场中心区, 部分农产品ω(Sb)达到了30~60 mg·kg-1; 其次, 矿场南区农产品ω(Sb)也较高, 部分农产品ω(Sb)为1~30 mg·kg-1; 矿场北区、乡镇中心区和城乡交接区农产品ω(Sb)相对较低, 这些区域绝大部分农产品ω(Sb)<1 mg·kg-1.
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图 3 研究区农产品锑分布特征 Fig. 3 Distribution characteristics of agricultural product antimony in the study area |
对不同品种农产品可食用部分锑含量进行统计分析, 结果如图 4所示, 部分农产品ω(Sb)存在较高的异常值, 主要是农产品所生长地块的土壤锑含量和有效态锑含量相对较高, 导致农产品吸收积累较高的锑.不同农产品中ω(Sb)差异较大, 白菜、葱、胡萝卜、芹菜、蒜和莴笋较高, 均值分别达到了(11.51±17.84)、(22.82±15.32)、(16.39±17.91)、(20.58±18.36)、(18.13±13.82)和(21.51±16.89)mg·kg-1; 空心菜、豌豆苗和油麦菜次之, 均值分别为(3.66±3.14)、(8.46±7.99)和(8.53±6.25)mg·kg-1; 豇豆、辣椒、茄子、苦瓜、丝瓜和玉米相对较低, 平均值分别为(1.36±1.01)、(1.27±1.04)、(0.44±0.47)、(0.43±0.26)、(0.58±0.49)和(0.33±0.49)mg·kg-1.从不同类别农产品来看, 叶菜类蔬菜ω(Sb)为0.06~44.17 mg·kg-1; 茄果类蔬菜ω(Sb)为0.09~4.33 mg·kg-1; 瓜果类蔬菜ω(Sb)为0.12~1.9 mg·kg-1; 根茎类蔬菜ω(Sb)为2.49~48.07 mg·kg-1; 豆类蔬菜ω(Sb)为0.24~3.61 mg·kg-1; 葱蒜类蔬菜ω(Sb)为4.54~53.42 mg·kg-1; 玉米(谷类)ω(Sb)为0.09~3.53 mg·kg-1.按照不同类别农产品ω(Sb)均值比较, 大小为: 葱蒜类>根茎类>叶菜类>豆类>茄果类>瓜果类>玉米(谷类), 其中叶菜类、根茎类和葱蒜类ω(Sb)要明显高于茄果类、瓜果类、豆类和玉米(谷类).
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1.白菜, 2.葱, 3.胡萝卜, 4.豇豆, 5.空心菜, 6.苦瓜, 7.辣椒, 8.茄子, 9.芹菜, 10.丝瓜, 11.蒜, 12.豌豆苗, 13.莴笋, 14.油麦菜, 15.玉米, a.叶菜类, b.茄果类, c.瓜果类, d.根茎类, e.豆类, f.葱蒜类, g.玉米(谷类) 图 4 研究区农产品锑含量 Fig. 4 Antimony content of agricultural products in the study area |
将各类别农产品锑含量与土壤锑全量、土壤锑有效态和pH做相关性分析, 结果如表 2所示.叶菜类蔬菜锑含量与土壤锑全量、土壤锑有效态均呈显著正相关, 与土壤pH相关性不显著; 根茎类蔬菜锑含量与土壤中锑全量和土壤锑有效态呈显著正相关, 与土壤pH相关性不显著; 葱蒜类蔬菜锑含量与土壤锑全量呈显著正相关, 但与有效态锑和土壤pH相关性不显著.瓜果类、茄果类、豆类蔬菜和玉米(谷类)蔬菜锑含量与土壤锑全量、有效态锑和pH相关性均不显著.
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表 2 不同类别农产品锑与土壤不同指标相关性分析1) Table 2 Correlation analysis between antimony of different types of agricultural products and different indexes of soil |
2.3 研究区农产品锑富集能力
农产品的锑富集系数如图 5所示, 整体上看, 研究区农产品的锑富集系数较低且差异较大, 其范围为0.000 1~0.289.各农产品中莴笋、豌豆苗、白菜、空心菜、葱和蒜的锑富集系数相对较高, 均值分别为0.035、0.022、0.019、0.016、0.029和0.018.其余农产品锑富集系数均低于0.01, 玉米的锑富集系数最低, 均值仅有0.002.从不同农产品类别来看, 叶菜类蔬菜、根茎类蔬菜、葱蒜类蔬菜的锑富集系数相对较高; 茄果类蔬菜、瓜果类蔬菜、豆类蔬菜和玉米(谷类)的锑富集系数相对较低.
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1.白菜, 2.葱, 3.胡萝卜, 4.豇豆, 5.空心菜, 6.苦瓜, 7.辣椒, 8.茄子, 9.芹菜, 10.丝瓜, 11.蒜, 12.豌豆苗, 13.莴笋, 14.油麦菜, 15.玉米, a.叶菜类, b.茄果类, c.瓜果类, d.根茎类, e.豆类, f.葱蒜类, g.玉米(谷类) 图 5 研究区农产品的锑富集系数 Fig. 5 Antimony enrichment coefficient of agricultural products in the study area |
采用系统聚类分析方法对不同农产品的锑富集能力进行比较, 结果如图 6示.可以将农产品分为3类, 莴笋和葱归为第一类, 锑富集系数在农产品中相对较高, 对锑的吸收能力相对较好; 其次对锑有较好的吸收积累能力的农产品有白菜、空心菜、蒜和豌豆苗归为第二类; 茄子、豇豆、辣椒、丝瓜、苦瓜、玉米、芹菜、油麦菜和胡萝卜的锑富集系数低于0.01, 对锑的吸收积累能力相对较弱, 归为第三类.
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图 6 研究区农产品锑积累特性聚类分析 Fig. 6 Cluster analysis of antimony accumulation characteristics of agricultural products in the study area |
目前, 国内没有农产品锑的限量标准, 因此按照中国香港公众健康与市政报务条例(PHM-SO)标准中食品锑的限量值1 mg·kg-1为评价标准[29], 采用单项污染指数对研究区不同类别农产品进行锑污染评价, 结果见表 3.从中可知, 根茎类蔬菜、葱蒜类蔬菜和叶菜类蔬菜样品超标率较高, 分别达到了100%、100%和88.9%; 其次是豆类蔬菜和茄果类蔬菜, 超标率分别为62.50%和34.78%; 瓜果类蔬菜和玉米(谷类)超标率较低, 分别为5.26%和2.17%.从单项污染指数来看, 农产品中根茎类蔬菜和葱蒜类蔬菜的单项污染指数均值分别高达20.04和20.48, 有极高的锑污染风险; 其次有较高锑污染风险的农产品是叶菜类蔬菜和豆类蔬菜; 茄果类蔬菜、瓜果类蔬菜和玉米(谷类)的单向污染指数均小于1, 表明未受到污染, 但是研究区土壤锑含量偏高, 这3类农产品仍存在锑污染风险.
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表 3 不同类别农产品锑污染指数 Table 3 Antimony pollution index of different types of agricultural products |
将研究区农产品分为蔬菜和谷类, 对其进行健康风险评估.文献[30]指出湖南地区农村人均玉米食入量为0.000 9 kg·d-1, 蔬菜日食入量为0.175 kg·d-1, 本研究以湖南农村人均玉米和蔬菜日食入量为参考依据, 玉米锑含量以本次采集玉米样品锑含量均值计, 蔬菜锑含量以本次采集各种蔬菜样品锑含量均值计, 统计结果如表 4所示.世界卫生组织(WHO)规定, 锑的人体每日允许摄入量(ADI)为8.6×10-4 mg·kg-1, 每人每天可以忍受的锑摄入量(TDI)为6×10-3 mg·kg-1[31].则成人(体重按60 kg计)每日允许锑摄入量为0.052 mg·d-1, 每天可以忍受的锑摄入量为0.36 mg·d-1; 儿童(体重按32kg计)每日允许锑摄入量为0.028 mg·d-1, 每天可以忍受的锑摄入量为0.19 mg·d-1.单考虑从研究区蔬菜中摄入的锑含量, 就远超过成人和儿童每日允许锑摄入量和人体可以忍受的锑摄入量.从玉米中摄入的锑含量较低, 因为玉米本身锑含量相对较低, 并且当地对玉米每日食入量较少.蔬菜中锑对成人和儿童的THQ值分别达到了47.96和89.99, 存在极强的健康风险; 玉米中锑对成人和儿童的THQ值较低, 分别为1.25×10-2和2.34×10-2, 均小于1, 表明玉米中锑对人群没有明显健康风险.
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表 4 研究区农产品锑健康风险 Table 4 Antimony health risks of agricultural products in the study area |
3 讨论
本研究结果表明, 湖南锡矿山周边土农田土壤ω(Sb)为39.56~8 671 mg·kg-1, 均值达到1 041 mg·kg-1, 是湖南土壤锑背景值349.3倍.表明锑矿的开采生产活动, 导致周边农田土壤积累较多的锑.从锑分布特征来看, 高锑含量土壤主要分布在矿场中心区, 以矿场中心区中心, 沿南北方向, 土壤锑含量呈现逐步下降趋势.各区域土壤锑含量从大到小排序为: 矿场中心区>矿场南区>乡镇中心区>城乡交接区>矿场北区, 由于锑矿的冶炼活动产生大量废渣和粉尘, 导致矿场中心区土壤锑含量高于其他区域, 另外, 锡矿山常年北风较多, 含锑扬尘更容易被刮向矿场南部, 再加上矿场南部矿业活动和人为活动比较频繁, 导致矿场南区土壤锑含量较高.以世界卫生组织(WHO)规定的农田土壤中锑的最大允许含量36 mg·kg-1为参考标准, 矿场中心区、矿场南区、乡镇中心区、城乡交接区和矿场北区的土壤锑含量超标倍数分别达到65.22、36.06、8.66、8.40和5.99倍, 说明锡矿山周边农田土壤受到严重锑污染.根据中国香港公众健康与市政报务条例(PHM-SO)标准中食品锑的限量值1 mg·kg-1为评价标准, 采用单因子污染指数对各类别蔬菜进行污染评价, 结果表明研究区农产品中根茎类蔬菜和葱蒜类蔬菜有极高的锑污染风险, 叶菜类蔬菜和豆类蔬菜存在较高的锑污染风险, 茄果类蔬菜、瓜果类蔬菜和玉米(谷类)的锑污染指数小于1, 但是矿区周边农田土壤锑含量处于较高水平, 所以这些农产品依然存在一定锑污染风险.将研究区农产品分为蔬菜和谷类, 对其进行风险评估, 结果表明成人和儿童食用锡矿区周边蔬菜存在极强的健康风险, 而食用玉米(谷类)无明显健康风险.研究区农产品存在不同的锑污染风险, 研究区居民食用当地农产品存在健康风险.
研究区不同区域农产品锑含量差异较大, 锑含量较高农产品主要分布在矿场中心区和矿场南区, 与不同研究区土壤锑含量分布基本保持一致.农产品中葱蒜类蔬菜、根茎类蔬菜和叶菜类蔬菜锑含量要明显高于豆类蔬菜、瓜果类蔬菜、茄果类蔬菜和玉米(谷类)锑含量.其中叶菜类蔬菜锑含量较高可能是由于叶菜类蔬菜叶片有较强的蒸腾作用, 同时, 叶菜类蔬菜与空气接触面积大, 加上锑矿区空气中锑尘沉降较为严重, 导致叶片容易附着颗粒污染物, 使得其更容易吸收富集锑[32].从不同品种农产品来看, 白菜、葱、胡萝卜、芹菜、蒜和莴笋的ω(Sb)分别达到了11.51、22.82、16.39、20.58、18.13和21.51 mg·kg-1, 空心菜、豌豆苗和油麦菜ω(Sb)次之, 均值分别为3.66、8.46和8.53 mg·kg-1, 超出一般植物中锑的正常含量(0.02~2.2 mg·kg-1)[14].而豇豆、辣椒、茄子、苦瓜、丝瓜和玉米ω(Sb)相对较低, 分别为1.36、1.27、0.44、0.43、0.58和0.33 mg·kg-1.不同农产品锑含量差异较大, 可能与土壤锑含量、有效态锑、土壤其他性质和农产品自身特征有密切关系.将各类别农产品锑含量与土壤锑全量、有效态锑和土壤pH做相关性分析, 结果表明农产品中叶菜类蔬菜和根茎类蔬菜锑含量受土壤锑全量和有效态锑含量影响较大, 与其他因素相关性不明显.葱蒜类蔬菜、豆类蔬菜、瓜果类蔬菜、茄果类蔬菜和玉米(谷类)锑含量与这几类因素相关性均不明显.导致农产品锑含量较高很有可能与大气锑沉降和其他因素有关, 有待于测定更多相关指标, 进一步研究分析, 有望找出影响农作物积累锑的主要因素, 为农产品安全种植提供可靠的调控措施.
由于整个研究区土壤锑含量空间分布差异较大, 并且农产品锑含量差异较大, 为了更好反映农产品对土壤中锑的吸收能力, 计算农产品的锑富集系数并分析得出所有农产品的锑富集系数均低于0.1, 对锑的吸收积累能力较弱.但是研究区农田土壤锑含量较高, 会导致部分种类农产品仍会吸收积累较多锑, 因此种植农产品时, 可以考虑选择对锑吸收积累能力相对更弱的农产品进行种植.
本研究结果表明, 湖南锡矿山周边农田土壤和农产品均受到不同程度的锑污染, 已经对当地居民构成健康风险, 因此急需对锡矿山农田土壤采取适当治理措施.此外, 本研究对湖南锡矿山周边土壤-农作物系统中锑的转化迁移特征进行了初步的研究分析, 研究区农产品的锑富集系数较低, 对锑的吸收积累能力较弱, 但是土壤锑含量偏高, 导致部分种类农产品锑含量较高.因此, 为了降低农产品锑污染风险, 种植农产品时, 应该选择远离矿场中心区土壤锑含量较低的农田进行种植, 同时优先考虑选择对锑富集能力较弱的丝瓜、油麦菜、辣椒、胡萝卜、苦瓜、玉米、茄子、豇豆和芹菜进行合理种植.
4 结论(1) 研究区土壤ω(Sb)平均值为(1 041±1 603)mg·kg-1, 以世界卫生组织(WHO)规定的农田土壤中锑允许含量36 mg·kg-1为参考标准, 超标倍数为28.92倍; 矿场中心区、矿场南区、乡镇中心区、城乡交接区和矿场北区的土壤锑含量超标倍数分别达到65.22、36.06、8.66、8.40和5.99倍.
(2) 农产品中叶菜类蔬菜、根茎类蔬菜、葱蒜类蔬菜对锑的吸收能力高于茄果类蔬菜、瓜果类蔬菜、豆类蔬菜和玉米(谷类).莴笋和葱对锑的吸收能力相对较高; 其次对锑吸收能力较好的农产品是白菜、空心菜、蒜和豌豆苗; 丝瓜、油麦菜、辣椒、胡萝卜、苦瓜、玉米、茄子、豇豆和芹菜对锑的富集能力相对较弱.
(3) 研究区内根茎类蔬菜和葱蒜类蔬菜有极高的锑污染风险; 其次叶菜类蔬菜和豆类蔬菜存在较高的锑污染风险; 茄果类蔬菜、瓜果类蔬菜和玉米(谷类)的锑污染风险较低.
(4) 健康风险评价结果表明农产品中蔬菜对成人和儿童存在极强锑健康风险, 玉米对成人与儿童不存在明显锑健康风险.
(5) 为实现锡矿山矿区周边农田土地安全利用, 应选择远离矿场中心区土壤锑含量较低的农田作为农产品种植区, 同时优先考虑选择对锑吸收能力较弱的丝瓜、油麦菜、辣椒、胡萝卜、苦瓜、玉米、茄子、豇豆和芹菜等农产品进行种植.
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