菜田土壤（共2篇）
菜田土壤 篇1
重金属是指比重(相对密度)大于5的金属元素或其化合物,主要指汞(Hg)、镉(Cd)、 铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和类金属砷(As)等[1-2]。有色金属矿山的开采、工业“三废”的排放、含重金属废弃物堆积、农业生产中的污水灌溉、农用化学药品的不合理使用等,都可导致有害重金属元素直接或间接进入园艺作物生产土壤[3-4]。我国已经是世界园艺生产大国,由于在农业生产活动中,种植园艺作物的经济收益高,许多地区的从业者在园艺作物的生产过程中施用大量不合理的肥料,化肥投入不可避免地造成菜田土壤重金属含量的富集,对土壤环境、蔬菜生产以及通过食物链对消费者的身体健康都产生了不良影响。2012年中央一号文件明确提出要狠抓“菜篮子”产品供给。抓好“菜篮子”,必须建好菜园子、管好菜摊子,这就需要运用先进的检测手段, 保障“菜篮子”产品质量,建设“高产、优质、高效、 生态、安全”的“菜篮子”产品生产系统。菜田土壤质量成为保障“菜篮子”产品可持续生产系统的重要前提。该文从我国菜田土壤质量污染问题出发,对我国菜田土壤重金属污染的现状、布局和趋势进行分析,并进行现有重金属检测手段的对比, 总结指出目前土壤重金属含量检测手段面临的主要问题。
1我国菜田土壤重金属污染现状
我国地域辽阔,各地菜田生产情况差别较大, 各地专家学者对东北、华北以及我国南部、西部等地的菜田土壤重金属污染情况进行了调查研究工作。
1.1东北地区
胡新萍[5]于2003年对沈阳市市郊五区(新民市、新城子区、于洪区、东陵区和法库县)的菜田土壤重金属污染状况进行了调查监测和评价,结果表明,菜田土壤中重金属镉含量超标率为4.9%、 汞含量超标率为1.1%。
于志民等[6]为探索黑龙江省典型大棚土壤中重金属Cu、Zn、Cd的污染状况,在黑龙江五常市和肇东市选了9个大棚进行采样,对污染情况进行综合评价。结果表明,9个大棚中的7个均有不同程度的Cu、Zn、Cd污染,所有大棚Cd、Cu含量均高于土壤标准背景值,其中6个棚Cd含量已经严重超标,高于三级标准,已形成严重污染态势。
刘洋等[7]为探讨不同种植年限、不同土层土壤中重金属有效态含量,对辽宁省设施土壤及其相邻露地的136个样品进行采集,分层测定了0~ 20cm和20~40cm土壤中有效态As、Cd和Ni的含量,并分析了影响其含量的因素。结果表明, 设施土壤重金属有效态含量与其相邻露地土壤相比,各土层重金属有效态的含量均有所增加,且种植年限与3种重金属有效态的平均增量呈正相关。设施土壤pH与有效态As呈正相关,与有效态Cd和Ni呈极显著负相关;有机质与有效态As和Cd均呈极显著正相关,而与有效态Ni仅在20~40cm土层呈显著正相关。
1.2华北地区
山东省是我国蔬菜第一大省。黄霞等[8]采用野外调查采样和室内分析相结合的方法,对典型设施栽培地山东寿光的部分土壤重金属含量进行测定。结果表明,重金属Cu、Cr、Pb在设施栽培土壤耕层(0~20cm)的含量达最大值,显著高于露地土壤;而设施栽培土壤中Zn和Cd的含量分别在20~40cm和40~60cm的土层达到最大值,其中Zn含量在0~20cm和60~80cm的土层显著高于露地土壤,Cd含量在0~20cm,40~ 60cm,60~80cm和80~100cm的土层显著高于露地土壤。从不同使用年限设施栽培土壤中重金属含量变化看出,重金属在设施栽培2~4a的土壤中含量最高。对研究区设施栽培土壤重金属含量进行风险评估及分级发现,山东寿光设施土壤耕层主要受到重金属Cd的污染。陈建美等[9]对青岛市主要蔬菜产地土壤重金属Pb、Cd、Hg、 As、Cr、Cu和Zn的含量进行了调查分析。试验分别选取即墨市、莱西市和平度市所属的8个乡镇冬暖棚、拱棚和露地的蔬菜地开展,结果表明, 青岛市主要蔬菜地土壤整体环境质量良好,也有镉元素超标情况,镉元素的污染主要集中在土壤的上层(0~20cm),土壤重金属的污染指数莱西大于即墨大于平度,这可能与3个地区施肥量、施肥习惯、工矿企业生产状况及污染源不同等因素有关。
蔬菜生产是河北农业的三大主导产业之一。 和爱玲等[10]将河北省玉田县典型菜区作为试验示范区菜田对土壤重金属污染状况研究结果表明,菜田重金属的污染主要是Cd的污染,其二级超标率达到88.1%。贡冬梅等[11]对永年县典型蔬菜种植土壤重金属含量状况进行调查,结果表明永年县蔬菜土壤Cu、Zn、Pb和Cd的平均含量均没有超过国家允许含量。另外,河北省污水灌溉区普遍存在重金属累积现象,以镉累积较为普遍。李雪梅等[12]对天津郊区菜田土壤重金属污染现状进行评价,结果表明宁河、静海、宝坻、蓟县和武青菜田土壤的重金属污染均为二级,属于尚清洁水平,东丽、西青和津南菜田土壤的重金属污染均为三级,属于轻度污染水平,北辰菜田土壤的重金属污染为四级,属于中度污染水平。由此说明天津市东丽、西青、津南和北辰等区的土壤重金属污染已经开始影响人类健康。
赵勇等[13]对郑州市郊区3种不同灌溉方式农田土壤进行重金属(Hg、Cr、Cd、Pb、As、Cu、 Zn)污染监测和蔬菜质量调查。结果表明,郑州市郊区的土壤均未超过GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准限值,部分蔬菜已受到重金属的污染。土壤中的Zn、Cu、Cd、Cr污染与多数蔬菜的污染呈显著正相关,而Pb、Hg污染在多数蔬菜中均表现为与土壤污染无相关性。薄润香等[14]选取太原市5个无公害蔬菜基地,分析温室土壤中重金属砷、汞、铅、镉、铬含量。结果表明, 各基地土壤重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr含量不一, 但均符合有关标准,未出现超标现象;0~20cm土层的重金属含量和单项污染指数高于20~ 40cm土层,其中As的单项污染指数最高;3个无公害蔬菜基地表层土壤的综合污染指数接近警戒级,下层土壤尚属安全清洁状态。
黄绍文等[15]对农田不同利用方式下北京、天津、河北和山东4个试区土壤重金属状况进行评价。结果表明,天津试区3种利用方式农田土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb和As含量均明显高于河北、山东和北京3个试区,4个试区露地菜田和大棚菜田土壤重金属Cu、Zn、Cd和Pb含量均有较粮田高的趋势。总体看来,天津和河北2试区露地菜田和大棚菜田、山东试区大棚菜田土壤处于重金属轻污染状况,北京试区3种利用方式农田、 天津和河北2个试区粮田土壤处于重金属污染警戒级,山东试区露地菜田和粮田土壤居重金属安全级。其中北京、天津和河北3个试区2种利用方式农田和山东试区大棚菜田均处于Cd轻污染状况,山东试区露地菜田和粮田土壤Cd居污染警戒级,而4个试区3种利用方式农田土壤均未受到Cu、Zn、Pb、Cr、As和Hg的污染。
1.3南方地区
方勇[16]调查并研究了浙江金华市郊不同棚龄的设施大棚土壤中污染重金属的积累现状。结果表明,设施大棚中施用规模化养殖畜禽粪,使土壤重金属(Cr、Pb、Cu)含量随棚龄(0~8a)增加而递增。5a棚龄设施土壤有75%达污染警戒限水平,而棚龄8a设施土壤100%都达到或超过了污染警戒限水平。在当前栽培管理条件下,设施栽培导致重金属积累,设施土壤清洁使用的临界年限大约5a。史静等[17]以云南设施栽培面积最大的6个片区设施土壤为研究对象,分析了设施土壤中8种重金属元素的分布特征。结果表明,6大片区设施土壤中重金属元素的分布有差异,其中玉溪片区土壤Pb,Cu,Zn,As累积较多;呈贡片区主要土壤中Cr和Cd累积较多。云南设施土壤中Cd的污染程度较严重,已达轻度污染程度,且随着栽培年限延长污染加剧。高砚芳等[18]调查了太湖地区温室蔬菜土壤中重金属Cr、Cd、 Cu、Zn、Pb的全量和有效态含量。结果表明,不论是0~20cm还是20~30cm土层,各种重金属(Cr除外)全量含量均高于背景值;不论是全量还是有效态,在0~20cm土层中含量基本上高于20~30cm土层中含量。胡小玲等[19]研究表明, 珠海市地产蔬菜重金属污染比较严重,特别是镉元素的污染,可能存在重金属本底值高的问题,预示不容忽视工业废水、废气、废渣中的重金属对菜田的污染。
宋启道等[20]调查了广东省20个市52个主要蔬菜产地土壤重金属含量。结果表明,156个蔬菜产地土壤样品中Cd、Hg、As和Cr的超标率分别为9.62%、3.85%、0.64%和0.64%,Pb未出现超标;8个蔬菜产地土壤重金属处于轻污染, 13个蔬菜产地土壤重金属处于警戒限,其余蔬菜产地土壤重金属均在安全范围内。蔬菜产地土壤Cd污染最为普遍和严重,其次是Hg和As。珠江三角洲地区蔬菜产地土壤重金属含量普遍高于其它地区,粤西和粤北地区个别蔬菜产地土壤重金属超标。
黄功标[21]对福建省23个城市46片主要常年蔬菜基地土壤采样分析,测定了53个土壤样品的pH及重金属Cd、Pb、Hg、As、Cr的含量水平。 结果表明,土壤重金属含量超标污染因子依次为Hg、Cr、Pb,有14个调查土壤样品超标,不合格率为26.4%。
1.4西部地区
章圣强等[22]以甘肃省白银市日光温室土壤为研究对象,对土壤重金属Cd、As、Pb、Cr、Cu、 Zn和Ni含量进行了测定。结果表明,大部分温室土壤Cd含量超过国家土壤环境质量三级标准。陆引罡等[23]对贵州省贵阳市乌当、白云、花溪及清镇四个区域菜田土壤重金属Hg、Pb、As、 Cd、Cr污染现状进行调查分析。结果表明,贵阳市郊区菜田土壤重金属污染较严重,各调查区域间菜田土壤重金属污染有一定的差异。各区域Hg、Cr、As污染水平差异明显,Pb、Cd污染差异不大。
佟洪金等[24]对成都彭州市蔬菜基地土壤进行采样分析,结果表明该区土壤存在Hg、Cd污染,其污染程度达到国家规定的三级标准,属于轻度污染;Cu在对照区大宝乡土壤中存在污染,属于轻度污染。通过对5个乡镇28个样点的评价分析发现,成都近郊蔬菜基地土壤已出现污染现象,大部分地区处于轻污染状态,蔬菜开始受到污染。
李其林等[25]对重庆市近郊蔬菜地土壤进行了布点、采样,共采集土壤混合样品30个,并将1999年和1989年的数据进行了比较,评价结果表明,重庆近郊蔬菜地土壤重金属含量Hg含量变化不大,Pb含量明显降低,Cd和As含量明显增加。
从诸多调查中可以看出,我国各地菜田受到了不同程度的重金属污染,趋势在不断加重。总体来看,发达地区重金属污染较为严重,城郊区、 近郊区与平原区蔬菜基地土壤中重金属含量高于丘陵区、中低山区,这是因为重金属污染在很大程度上是人类活动规律引起,污染原因与工矿污染有很大关系,人类对于化学农药、农用垃圾的使用也造成了土壤重金属的富集污染;重金属污染状况受各地蔬菜种植模式影响,一般大田种植对重金属污染影响不大,而设施农业发达地区由于土壤连作、环境相对密闭,造成重金属积累,污染相对严重;在现有的菜田重金属污染中,Cd污染最为普遍和严重,其次Cu、Zn、Cd、Hg的含量东部地区菜田较高,Cr、Pb、As的含量中部地区菜田较高,西部地区菜田土壤的重金属含量则普遍较低;从重金属污染的土层深度来看,大多污染集中在土壤表层0~40cm,随着土层深度的增加而污染程度减轻。
当前我国菜田重金属污染现状呈现加重趋势,随之带来的“菜篮子”产品品质安全问题令人担忧。在从菜田到餐桌的整个食物流通链中,如何运用先进的检测手段在“菜篮子”产品产地源头进行重金属含量的快速、高效检测,改善专家学者开展调查研究的检测手段,应该成为当前解决菜田重金属污染的首要问题。调查工作的开展需要先进检测手段的有效支撑,这就要求检测技术在检测精度、检测安全、检测成本、检测效率等方面具有良好性能。
2主要重金属检测方法及问题分析
2.1主要重金属的检测方法
当前土壤重金属定性定量检测方法主要有光谱法、电化学分析方法以及新型检测技术等[26]。 光谱法是比较传统的方法,主要有原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)及紫外可见分光光度法(UV) 等。在 《中国土壤环境质量标准》(GB15618- 1995)[27]中,规定了用于土壤重金属检测的标准方法,主要是采用强酸消解后,通过光谱法进行重金属测量。电化学检测方法[28]主要包括极谱法、 电位分析法和电导分析法和伏安法等,检测速度较快,数值准确,在环境应急检测方面有较大的应用潜力,是目前较为流行的方法。除此之外,一些比较新的检测技术,如酶抑制法[29]、免疫分析法[30]、生物传感器法[31]和太赫兹光谱法[32-33]等, 与生物学等相结合,相关学者也展开了探索研究, 取得了一定的成果。
在现有土壤重金属检测技术中,光谱法能以较高灵敏度对多种环境样品中的重金属离子含量进行有效分析,被列为国家标准检测方法,该方法需要大型昂贵的仪器设备,其分析方法成本高,样品一般需要经过消解处理,程序复杂,分析时间长,考虑到测试工作的安全性,一般需要较为专业的工作人员进行测量,以上这些因素制约着该方法用于土壤重金属样品测量的普及应用,降低了菜田土壤重金属含量调查研究的工作效率;电化学分析方法借助汞膜、铋膜等修饰丝网印刷先进技术,对环境样品痕量元素的检测有较好的研究和应用,在进行土壤重金属离子检测方面具有一定的应用研究潜力,但土壤体系复杂,检测时采用普通浆料的电极极易受到诸如表面活性剂、有机物及大分子颗粒等污染物的影响,再加上土壤样品前处理中,需要进行土样消解,强酸的使用很可能会造成土壤的二次污染,该方法仍需要进一步的改善。
2.2重金属检测技术中存在的问题
新型检测技术表现出较好的检测性能和应用前景,如太赫兹技术较新,样品光谱反应了丰富的太赫兹波段物理和化学信息,可进行重金属含量的定性定量建模研究,初步实验结果良好,和生物学相结合的检测手段也呈现良好的检测性能,但特异性抗体的制备比较困难,制约着该方法的应用。
2.2.1检测精度问题实验室条件下,一般运用大型光谱检测仪器进行重金属的定性定量检测, 如原子荧光光谱仪、原子吸收分光光度计、电感藕合等离子体质谱仪和石墨炉等,可以达到较低的检测限,实现国家标准方法的测量,但检测设备价格昂贵,样品的前处理步骤繁琐,消耗时间较长; 市场上出现的便携式重金属检测仪器,其检测限能够满足如铅、铜、镍等重金属的检测要求,但是对于镉等检测限较低的重金属元素,无法达到检测要求;对于电化学分析方法和新型检测技术,在理想状态下,检测精度一般可以达到,但是实际应用中,环境过于复杂,也受到传感器本身特性的影响,检测精度有待提高。
2.2.2检测安全问题光谱法检测过程中需要使用原子射线对样品进行高温处理,由于原子射线有较强的电离特性,可能对人体造成一定的危害,在操作前,使用者需要经过一定的操作安全培训;土壤中的重金属离子大部分是与土壤成分络合在一起,游离态含量很低,如用化学分析方法等进行痕量检测,需要首先对测试样品进行微波消解预处理,将重金属元素变成游离态,然后进行总量的检测,在这一过程中,需要对测试样品进行强酸/强碱的消解,也会带来安全问题,如果检测工作在乡村一级农田基层环境监测服务站内进行, 消解废液的回收处理不当也会带来环境的二次污染问题。
2.2.3检测设备成本问题根据土壤质量安全检测的国家标准,土壤样品的重金属含量检测一般依赖于大型的精密仪器,在实验室条件下完成。 这些仪器本身价格昂贵,再加上相关的配套设备, 如样品预处理设备等,造成了整套检测设备的成本非常高,大大限制了各地专家学者们借助国家标准检测手段开展菜田土壤重金属污染检测的调查研究和农业推广应用;现有的便携式重金属检测仪器价格一般也在30万元左右,成本仍然较高,其检测精度和检测种类也受到一定的限制,很难推广普及应用。
2.2.4检测效率问题从菜田采集批量土壤样品进行实验室条件下的大型检测仪器设备,是当前土壤重金属检测主要采取的检测模式。常规的检测方法是样品采集后,需要进行批量样品的前处理,操作流程相对繁琐,消耗时间长,重复性强, 工作量大,测试项目多,所测结果数据量大,现阶段仍完全依靠大量的人工投入,缺乏相应的自动化/半自动化样品采集、预处理、测试设备和信息科技管理手段,极大地降低了检测效率,亟需先进科技的有效支撑来推动专家学者开展高效的菜田重金属污染调查研究工作。
3结论
近年来,各地专家学者借助现有的重金属测量手段开展了大量的菜田土壤重金属污染调查研究工作,结果表明,我国菜田重金属污染形势严峻,呈现不断加重趋势,许多发达地区已经严重超标,随之而来的“菜篮子”产品品质令人担忧,食品安全面临考验。在从菜田到餐桌的整个食物流通链中,从蔬菜生产源头出发,运用先进、高效的重金属检测手段,对菜田土壤重金属污染进行有效的摸底调查,应该成为当前解决菜田重金属污染的当务之急。然而,通过对当前重金属污染检测手段的分析表明,目前的检测手段存在精度、安全、成本、效率等多方面的问题,不足以有效支撑当前菜田重金属污染调查摸底工作。针对当前的菜田重金属污染形势,在现有技术基础之上,探索先进、高效、适用的土壤主要重金属含量检测方法,用于支撑当前我国“菜篮子”产品产地土壤重金属污染调查需求,是解决当前污染问题的首要问题和重要途径,值得不断推进。
冬季防油菜田干旱有新招 篇2
1、抗旱补墒
对有灌溉条件、且土壤明显欠墒的水田油菜, 应在晴天下午水温较高时灌水补墒;离水源较近的旱地, 可结合冬施腊肥抗旱补墒;离家近的, 可挑稀粪水抗旱。通过以水带肥, 促进油菜早日恢复长势。
2、防止冻害
越是冬暖干旱年份, 油菜越是容易遭受冻害, 越要注意保暖防冻。其主要措施, 一是在补墒追肥后, 松土壅根, 防止油菜根茎受冻;二是对长势过旺的油菜, 亩用25%的多效唑50g兑水30kg均匀喷雾, 促苗由旺转壮, 增强抗寒能力;三是在低温来临前, 将叶片表面撒一层草木灰, 可适当减轻冻害。
3、清除草害
冬干年份油菜封行推迟, 春季容易出现草荒。可结合中耕人工除草, 或用除草剂进行化学除草。在气候干旱, 土壤严重欠墒情况下进行化学除草, 必须注意兑水充足, 每亩药液用量不低于45kg, 尽量喷雾均匀, 才能保证除草效果。
4、注意防虫
冬干年份一般蚜虫发生偏重, 特别是播种移栽早, 肥水足、生长旺的地块, 蚜虫发生更为严重, 不仅影响油菜生长, 还会传播病害, 应注意及时喷药防治。目前防治蚜虫效果较好的杀虫剂有乐斯本、大功臣、一遍净、吡虫啉、辟蚜雾、灭蚜净等。喷药时注意水要兑足, 喷雾要细致、周到。由于蚜虫常群居在油菜苗叶背面取食活动, 因此叶背是喷雾重点。一般根据蚜虫发生情况, 连续喷药2～3次, 每次间隔 (下转第48页) (上接第47页) 7～10d。
5、摘除早苔
冬干年份温度偏高, 植株容易出现早苔早花。油菜抽苔后, 抗寒能力明显下降, 遇低温更易遭受冻害。因此, 对过早抽苔的油菜, 应趁晴天摘除早苔并追施肥料, 增强抗寒能力, 同时促发分枝, 提高产量。另外, 生长瘦弱的油菜增施速效氮肥, 对防止早苔有一定作用。
6、清理厢沟