鄧曉霞，鄒艷虹，陳 璐，張文波，杜麗娟，米艷華，段紅平

(1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，云南 昆明650223；2. 云南省農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明650223 ；3.大屯鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 個(gè)舊661077)

?

個(gè)舊礦區(qū)周邊水稻土重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)警

鄧曉霞1,2，鄒艷虹1，陳 璐1，張文波3，杜麗娟1，米艷華1，段紅平2

(1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，云南 昆明650223；2. 云南省農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明650223 ；3.大屯鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 個(gè)舊661077)

礦區(qū)周邊土壤重金屬污染對區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品和人體健康危害極大，為對個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評價(jià)及預(yù)警分析，計(jì)算了6 種重金屬元素( Pb、Cd、As、Zn、Cu和Cr ) 的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)、地累積指數(shù)(Igeo)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)(IER)。結(jié)果表明：研究區(qū)域6種重金屬平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小順序?yàn)椋篊d>As>Cu>Cr>Pb>Zn，Cd和As元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均值>40，94.4%的土壤樣品處于中等風(fēng)險(xiǎn)以上水平；重金屬元素的Igeo順序?yàn)镃d>As>Pb>Cr>Cu>Zn，Cd和As元素有超過94.4%的土壤樣品處于中等污染以上水平。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評價(jià)結(jié)果顯示，66.7%采樣點(diǎn)處于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)無警級(jí)別，33.3%采樣點(diǎn)處于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)重警級(jí)別。綜合分析認(rèn)為，該區(qū)域主要是以Cd和As為主的土壤重金屬復(fù)合污染，對已經(jīng)達(dá)到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)重警級(jí)別的區(qū)域應(yīng)該采取相應(yīng)的土壤修復(fù)措施，對無警區(qū)域應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)控防止污染。

重金屬；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；個(gè)舊；云南

云南省個(gè)舊市素以“錫都”著稱，是我國最大的錫礦所在地，長期的土法采礦煉礦不僅導(dǎo)致礦產(chǎn)資源有效利用率低，而且破壞了當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重的影響。黃玉等[1]對個(gè)舊錫礦區(qū)的不同輻射范圍進(jìn)行土壤污染調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)個(gè)舊市礦業(yè)活動(dòng)區(qū)Pb、Cd、As 給當(dāng)?shù)卦斐蓸O高風(fēng)險(xiǎn)。肖青青等[2]對個(gè)舊市雞街鎮(zhèn)的土壤重金屬污染調(diào)查評價(jià)發(fā)現(xiàn)土壤中Pb、Cd、Zn和Cu 含量均超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。土壤中的重金屬長期停留和積累在環(huán)境中，對生態(tài)環(huán)境和人體健康存在諸多現(xiàn)實(shí)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，選用一種或幾種正確的評價(jià)方式評價(jià)土壤中的重金屬污染程度對于環(huán)境和健康問題有著重要意義。前人對個(gè)舊礦區(qū)重金屬污染分布和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)采用的主要方法有：Hakanson指數(shù)法[3]、單因子指數(shù)法[4]、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[5]和地積累指數(shù)[6]。這些方法各有其適用條件和優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的局限[7-8]。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評價(jià)源于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，既具有Hakanson指數(shù)法、地積累指數(shù)法、臉譜圖法、綜合指數(shù)法、尼梅羅綜合指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法等評價(jià)方法定量評價(jià)的特點(diǎn)，也能通過定量評價(jià)值與警度內(nèi)涵之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)定性評價(jià)分析[9]。前期關(guān)于區(qū)域土壤污染評價(jià)的研究多采用單一的分析方法進(jìn)行重金屬風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，針對個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)水稻土的污染評價(jià)也僅局限于單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法的污染分級(jí)評價(jià)，采用重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的研究鮮見報(bào)道。本研究以云南省個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤為研究對象，采用Hakanson指數(shù)法和地積累指數(shù)法對6種重金屬(Pb、Cd、As、Zn、Cu、Cr)的含量進(jìn)行分析計(jì)算，評估其污染程度，定量評價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)并作出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，以期為個(gè)舊市水稻土生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

個(gè)舊地區(qū)水稻生產(chǎn)區(qū)域主要集中在大屯鎮(zhèn)，本試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省個(gè)舊市礦區(qū)周邊大屯鎮(zhèn)稻田種植區(qū)。采樣點(diǎn)集中在 23°2′56″～24°2′56″N 和 103°14′11″～104°22′55″E 的研究稻田。2015年3月12日，參照《NY/T 395-2000農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，分別按照不同的取樣地塊采集0～20cm土壤樣品，每個(gè)樣品由5個(gè)五點(diǎn)法取樣的子樣品混合而成，共采集54個(gè)樣品。土壤樣品自然風(fēng)干，去除雜物，磨碎后過100目尼龍篩，用自封袋保存待測。

1.2 樣品的測定

土壤pH值用酸度計(jì)(STARTER 3100，奧豪斯儀器(上海)有限公司)測定，固液比值為1∶2.5[10]；重金屬總量測定采用HF-HClO4-HNO3消解法[11]。所用試劑為優(yōu)級(jí)純，試驗(yàn)用水為去離子水。樣品溶液中重金屬元素鉛、鎘、砷、鋅、銅和鉻采用ICP-MS(ELAN DRC-e型，美國Perkin Elmer公司)進(jìn)行分析測定。

1.3 評價(jià)方法

1.3.1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是1980年由瑞典科學(xué)家Hakanson[12]提出的評價(jià)方法。該方法綜合考慮了重金屬含量、環(huán)境效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)和重金屬毒性等因素而被廣泛用于土壤中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)分析[13-14]。其計(jì)算公式如下：

Cri=Ci/Cni

(1)

Eri=Tri×Cri

(2)

(3)

表1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Ei)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 地累積指數(shù)法

地積累指數(shù)法是在1969年由Muller[15]提出的用于評價(jià)水環(huán)境沉積物中重金屬的方法。該方法考慮了自然成巖作用對背景值的影響，也考慮了人為活動(dòng)對環(huán)境的影響，近年來，被國內(nèi)外學(xué)者用于評價(jià)土壤重金屬的污染程度[16-17]。計(jì)算公式為：

(4)

式中：Ci是土壤中元素n的實(shí)測值；Cni為普通頁巖中元素i的地球化學(xué)背景值，本文采用云南省土壤質(zhì)量背景值作為參比值；K為消除各地巖石差異可能引起背景值的差異(一般取值為1.5)。其污染等級(jí)分為0～6 級(jí)，見表2。

表2 地累積指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

對于個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，采用Rapant等[18]提出的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法進(jìn)行預(yù)警評估，預(yù)警分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3。公式為：

(5)

式中：CAi表示重金屬i的實(shí)測數(shù)據(jù)；CRi表示重金屬i的背景參比值，本文的背景參比值采用《GB15618-95國家土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估》(表4)；IERi為重金屬i的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)；IER表示各采樣點(diǎn)土壤樣品的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)。

表3 土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻土重金屬基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征分析

土壤重金屬基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)描述如表4所示。結(jié)果表明，土壤樣品中Pb、Cd、As、Zn、Cu和Cr含量的平均值分別為180.57、1.96、136.55、133.44、84.09和145.71 mg/kg。研究地土壤pH值為7.03±0.44，按照《GB 15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬超標(biāo)的元素有Cd和As，超標(biāo)倍數(shù)分別為2.27、4.46。與喬鵬煒等[19]2014年調(diào)查研究云南個(gè)舊錫礦區(qū)大屯盆地農(nóng)田土壤重金屬平均值相比，本研究中Pb和Zn元素明顯較低，Cr元素明顯較高，其他元素含量平均值相差不大。6種重金屬元素的變異系數(shù)在12.17%～74.54%，屬于中等變異程度，其中Pb、Cd和As 3種元素變異程度相對較大，說明其易受外源因子干擾。

表4 研究區(qū)域土壤重金屬描述性統(tǒng)計(jì) (mg/kg)

土壤重金屬元素和pH值相關(guān)分析結(jié)果見表5。大屯鎮(zhèn)礦區(qū)周邊水稻土多數(shù)重金屬元素之間存在相關(guān)性，Pb與Cd、As和Zn的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0. 01) 。Cd與As和Zn的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0. 01) 。Cu與Cr的相關(guān)系數(shù)為0.757，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0. 01) 。這表明，該區(qū)域水稻土Pb 、Cd、As和Zn可能具有相似的來源，呈現(xiàn)相互伴隨的復(fù)合污染現(xiàn)象，而Cu和Cr的來源途徑也具有相似性。土壤pH與Pb呈極顯著正相關(guān)，與Cd和As呈顯著正相關(guān)，而與Zn、Cu和Cr相關(guān)性不顯著。

表5 土壤重金屬元素和pH值Person相關(guān)系數(shù)矩陣

注：*表示P<0.05，顯著相關(guān)；**表示P<0.01 ，極顯著相關(guān)。

2.2 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)域稻田土壤重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Ei)和綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ri)如表6所示。從單個(gè)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)可以看出，研究區(qū)域 6種重金屬平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小順序?yàn)椋篊d>As>Cu>Cr>Pb>Zn，Pb、Zn、Cu、Cr這4 種元素的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均值<40，均屬于輕度生態(tài)危害，對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻(xiàn)率較低；其中Cd平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為267.33，達(dá)到很強(qiáng)生態(tài)危害程度，As平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為74.21，達(dá)到中度生態(tài)危害程度，其余元素均未達(dá)到輕度生態(tài)危害的上限標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)土壤重金屬潛在危害系數(shù)所對應(yīng)的潛在危害程度頻數(shù)的統(tǒng)計(jì) (表7)，按照污染程度分級(jí)，Cd元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)達(dá)到強(qiáng)度、很強(qiáng)和極強(qiáng)生態(tài)危害的比例分別為11.1%、61.1%和22.2%；As元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)達(dá)到中等、強(qiáng)度和很強(qiáng)生態(tài)危害的比例分別為77.8%、5.6%和11.1%。這表明Cd和As元素對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻(xiàn)率較高。土壤重金屬綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)平均值為1 114.98，屬于很強(qiáng)生態(tài)危害水平；輕度、很強(qiáng)和極強(qiáng)生態(tài)危害的比例分別為16.7%、50.0% 和33.3%。

表6 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

表7 土壤重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)頻數(shù)分布 (%)

2.3 土壤重金屬地積累指數(shù)

以土壤環(huán)境背景值作為地球化學(xué)背景值，計(jì)算稻田土壤中重金屬的Igeo并進(jìn)行分級(jí)，結(jié)果如表8。從表中可以看出，除Zn外，其余5種重金屬元素的地積累指數(shù)平均值均>0。Pb、Cd、As和Cu元素的最大值都>1，達(dá)到中等污染程度以上。從土壤樣品污染分級(jí)比例可以看出，Cd元素污染比例最大，達(dá)94.4%，其中有11.1%的土壤樣品屬于中等污染，66.7%屬于中等-強(qiáng)污染，11.1%屬于強(qiáng)污染，5.6%土壤樣品到達(dá)強(qiáng)-極嚴(yán)重污染。As元素的污染比例也達(dá)到94.4%，其中有22.2%的土壤樣品屬于中等污染，61.1%屬于中等-強(qiáng)污染，有11.1%達(dá)到強(qiáng)污染水平。Zn元素的污染比例最低，僅有44.4%的土壤樣品屬于輕度污染。整體統(tǒng)計(jì)分析各元素可知，Pb、Cd和As元素的地積累指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差較大，表明土壤樣品中這3種元素地積累指數(shù)值離散程度較大，即變異程度較大。

表8 土壤重金屬地積累指數(shù)

2.4 重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評估法分別計(jì)算了研究區(qū)域稻田土壤中重金屬Pb、Cd、As、Zn、Cu和Cr的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)，評估了土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警級(jí)別，結(jié)果見表9。從IER分級(jí)比例可以看出，該研究區(qū)域稻田土壤中主要重金屬污染為As、Cd。按照生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，As元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)達(dá)到輕警、中警和重警的比例分別為11.1%、66.7%和16.7%；Cd元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)達(dá)到輕警、中警和重警的比例分別為61.1%、16.7%和5.6%。從綜合指數(shù)來看，該區(qū)域有66.7%樣點(diǎn)處在無警級(jí)別，屬于最低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有33.3%樣點(diǎn)處于重警級(jí)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，屬于高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

表9 土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評估 (%)

3 討論

李江燕等[20]對個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)蔬菜地土壤進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，發(fā)現(xiàn)Zn、Cu、Cd 質(zhì)量比嚴(yán)重超標(biāo)，分別達(dá)到412.73mg/kg、132.86mg/kg、1.60mg/ kg 。喬鵬偉等[19]采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法對大屯盆地農(nóng)田土壤進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)發(fā)現(xiàn)，Cd和As 兩種元素對危害的貢獻(xiàn)率高達(dá)87%。本研究結(jié)果也表明，個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬污染特征主要表現(xiàn)為以Cd和As為主的重金屬復(fù)合污染，Cd和As分別超出《GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2.27、4.46倍。因此，研究區(qū)域稻田土壤Cd和As具有較大的潛在生態(tài)危害，應(yīng)作為該區(qū)域主要的修復(fù)和防控目標(biāo)。

本研究所采用的兩種土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法的評價(jià)結(jié)果存在一定的差異。土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)結(jié)果表明，6種重金屬元素，有83.3%的土壤樣點(diǎn)超過很強(qiáng)污染程度。研究區(qū)域重金屬平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的從大到小排序?yàn)椋篊d>As>Cu>Cr>Pb>Zn，Cd和As元素達(dá)到中等生態(tài)危害及以上的比例為94.4%，其余元素均處于輕度生態(tài)危害程度。土壤重金屬地積累指數(shù)評價(jià)結(jié)果表明，除Zn和Cr元素其余元素都有不同比例處于中等污染程度，按照每種元素的地積累指數(shù)平均值，從大到小的順序?yàn)椋篊d>As>Pb>Cr>Cu>Zn。兩種評價(jià)方法的結(jié)果都表明Cd和As對土壤重金屬污染的貢獻(xiàn)率最大，其他元素貢獻(xiàn)率大小的差異可能在于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法對不同重金屬賦予了相應(yīng)的毒性系數(shù)，而地積累指數(shù)法為消除各地巖石差異而引入系數(shù)K(一般取值為1.5)，重金屬元素之間沒有差別[20-21]。

采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)(IER)進(jìn)行預(yù)警分析認(rèn)為，研究區(qū)域稻田土壤受到Cd和As元素的污染，Pb和Cu有一部分預(yù)警級(jí)別是預(yù)警，Zn和Cr元素的預(yù)警級(jí)別是無警?？傮w評估研究區(qū)域IER有33.3%預(yù)警類型為重警，說明該研究區(qū)域有1/3的稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能嚴(yán)重退化，生態(tài)環(huán)境受到較大破壞，且受外界干擾后恢復(fù)困難，生態(tài)問題較大，生態(tài)災(zāi)害較多[23]。土壤中Cd和As對水稻安全質(zhì)量影響較大，建議調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)種植較好的高梁抗性品種[24]，或采取種植低累積重金屬水稻品種[25]，使用降低土壤重金屬有效性的鈍化劑和施用技術(shù)[26-27]、稻田水分管理技術(shù)[28]、鈍化劑與農(nóng)藝聯(lián)合調(diào)控技術(shù)[29-30]等措施對區(qū)域農(nóng)田進(jìn)行修復(fù)和安全利用。

4 結(jié)論

(1)研究地稻田土壤中的Cd、As、Cu質(zhì)量比均超出《GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，水稻土Pb、Cd、As和Zn可能具有相似的來源，呈現(xiàn)相互伴隨的復(fù)合污染現(xiàn)象。

(2)根據(jù)土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的評價(jià)結(jié)果，研究區(qū)域 6種重金屬平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小順序?yàn)椋篊d>As>Cu>Cr>Pb>Zn，其中Cd和As元素對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻(xiàn)率較高，有超過94.4%的土壤樣品處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以上水平。土壤重金屬綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)僅有83.3%處于很強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以上水平。

(3)土壤重金屬地積累指數(shù)的評價(jià)結(jié)果表明，6種重金屬元素含量的平均值只有Zn元素尚處于無污染水平，Cd、As元素有超過72.2%的土壤樣品處于中等污染以上水平，需要嚴(yán)格控制人為活動(dòng)引入這幾種元素，避免重金屬的累積對土壤生態(tài)環(huán)境的危害。

(4)從土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的評價(jià)結(jié)果可知，研究區(qū)域33.3%屬于重警區(qū)，應(yīng)該采取相應(yīng)的土壤修復(fù)措施，在農(nóng)耕區(qū)改種非食用作物，必要時(shí)可以進(jìn)行土壤污染治理，提高當(dāng)?shù)鼐用竦沫h(huán)境保護(hù)意識(shí)。對無警區(qū)應(yīng)該監(jiān)控可能引起土壤污染來源，防止土壤污染。

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Ecological Risk Assessment and Early Warning of Heavy Metals in the Paddy Soils near Gejiu Mine Area

DENG Xiao-xia1,2, ZOU Yan-hong1,CHEN Lu1,ZHANG Wen-bo3,DU Li-juan1,MI Yan-hua1,DUAN Hong-ping2

(1.Institute of Agriculture Quality Standards & Testing Technique, Yunnan Academy of Agricultural Science, Kunming Yunnan 650223, China)

Heavy metal pollution in the surrounding soil of mining area has great harm to agricultural products and human health. The ecological risk assessment and early warning of paddy soils in Gejiu mine area were conducted by calculating potential ecological risk index (RI), geoaccumulation index(Igeo) and ecological risk warning model (IER) based on the concentrations of a range of heavy metals (Pb,Cd,As,Zn,Cu, and Cr). The results showed the sequence of different RI was Cd>As>Cu>Cr>Pb>Zn. The average potential ecological risk indexes for single heavy metals (Eri) of Cd and As were more than 40 and 94.4% in the “medium risk” or above level category. The sequence of different Igeowas Cd>As>Pb>Cr>Cu>Zn, Cd and As had 94.4% in the “moderate-intensity”or above level category. Ecological risk assessment results showed that 66.7% were in the “no ecological risk warning” category and 33.3% were in the “high ecological risk warning” category.Comprehensive analysis indicated that the region was mainly dominated by cadmium and arsenic in soil. The corresponding soil remediation measures should be taken in the area with high ecological risk assessment level. The monitoring should be strengthened in the no ecological risk warning area in order to prevent pollution.

heavy metals; ecological risk; risk warning; Gejiu; Yunnan

2016-08-08

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(xiàng)(201303088)，云南省創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(2014HB059，2015HC025)。

鄧曉霞(1990-)，女，四川平昌人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究。

米艷華，段紅平。

X82

A

1673-9655(2016)06-0088-07