论文题目：湖南典型地区农用地土壤-稻米重金属污染来源解析及风险评价
摘要：土壤污染引起的食用农产品安全问题日益成为社会关注焦点。重金属在食物链中迁移的过程复杂,我国针对农用地土壤的污染风险评价方法,在指标选取、模型建立和基准值的设定等方面仍不完善。湖南省是我国粮食主产区,土壤受不同程度污染,科学评价该区域农用地土壤污染状况对当地经济社会发展,乃至我国粮食安全均具有重要意义。本研究选取湖南省典型农用地作为研究对象,点对点采集土壤和稻米样品。通过对土壤中14种重金属全量、有效态浓度及稻米中9种重金属含量进行分析,评估当地重金属污染程度、空间变异、来源解析。基于重金属自“土壤全量—土壤有效态—稻米含量”三者的关系及迁移规律,对土壤污染评价方法进行探讨,并建立基于土壤重金属全量和稻米重金属含量双重指标的农用地土壤污染评价方法和模型,为我国农用地土壤污染风险评价工作做出新的探索。同时,对不同pH条件下土壤中重金属迁移规律以及对稻米不同部位（精米和米糠）中重金属含量进行分析,探讨环境因素及稻米不同部位累积情况对食用农产品安全的影响。最后,提出研究区域土壤风险管控区并提出了风险管理对策。主要研究结论如下:（1）研究区域的85个点位土壤重金属全量除Mn、Co和Ti的平均值低于湖南省历史背景值外,Cd、Cu、Zn、As、Pb、Hg、V、Cr、Ni、Ag和Sb均为背景值的1.1～10.1倍,变异系数均大于27%,表明重金属元素在土壤中存在一定累积且分布不均匀,可能受到了人为污染。从土壤和稻米浓度与相关标准比较来看,Cd和Hg为主要污染物。（2）土壤重金属Cd、Zn、As、Cu、Pb和Ag全量浓度在衡阳市最高,Mn、Co、Hg和Ti在常德市最高,V、Cr、Ni、Sb在益阳市最高。通过分析,Cd、Zn、Cu、Ag、As和Sb主要来自工业污染源和农业污染源;Mn、Co、Ni、Cr、V和Ti来自土壤母质源;Pb和Sb来自交通污染源;Hg来自大气沉降污染。各污染源贡献率为:工业污染源和农业污染源＞土壤母质源＞交通污染源＞大气沉降污染。（3）研究区域土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Mn、Co、Ni、V和Sb 9种重金属全量与有效态存在极显著正相关关系;土壤中Cd、Pb、Cu和Co有效态浓度与稻米中含量存在极显著正相关关系。Cd、Cu和Co在“土壤—米”迁移过程中,土壤全量、有效态均与稻米中含量存在对数关系（p＜0.05）,其他重金属无明显规律。（4）本研究建立了基于土壤重金属全量和稻米重金属含量双重指标的农用地土壤污染风险评价模型和3级分级标准,并对新评价方法进行了验证,评价结果为低风险组稻米均未超标,高风险组稻米均超标。（5）通过基于单因子评价法、内梅罗指数法、地累积指数法、潜在生态风险评价法、新建立的农用地土壤污染风险评价方法及健康风险评价法对研究区域风险评价结果进行分析,对人体健康存在风险的区域主要分布在益阳市和常德市,可通过分区管理降低土壤污染对农产品带来的影响,本研究成果可为研究区域农用地土地利用和规划提供借鉴。
关键词：农用地;土壤重金属;来源解析;迁移转化;有效态;风险评价
学科专业：环境科学
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究区域概况
1.3 土壤重金属污染概述
1.3.1 重金属污染的特点
1.3.2 土壤重金属污染现状
1.4 土壤重金属的植物有效性
1.5 “土壤—米”分析测试方法
1.5.1 土壤重金属有效态分析测试方法
1.5.2 稻米重金属的分析测试方法
1.6 “土壤—米”重金属污染评价方法
1.6.1 生态风险评价
1.6.2 健康风险评价
1.6.3 稻米安全性评价
1.7 土壤重金属污染评价标准研究
1.7.1 土壤环境基准功能定位
1.7.2 土壤环境基准指标体系
1.8 研究目的和内容
1.8.1 研究目的
1.8.2 研究内容
第2章 “土壤—米”重金属污染状况分析
2.1 点位布设
2.2 样品采集与制备
2.2.1 土壤样品
2.2.2 稻米样品
2.3 样品分析
2.3.1 土壤重金属全量分析
2.3.2 土壤重金属有效态分析
2.3.3 稻米重金属含量分析
2.3.4 土壤pH分析
2.3.5 土壤总磷分析
2.3.6 土壤总氮分析
2.3.7 土壤有机质分析
2.3.8 土壤铅同位素分析
2.4 数据分析
2.5 质量保证与质量控制
2.6 “土壤—米”重金属污染状况分析
2.6.1 土壤重金属全量
2.6.2 土壤重金属有效态
2.6.3 稻米重金属浓度
2.7 小结
第3章 “土壤一米”重金属空间分布及来源解析
3.1 土壤重金属空间变异结构分析
3.2 土壤重金属空间分布
3.2.1 土壤重金属全量分布
3.2.2 土壤重金属有效态分布
3.2.3 稻米中重金属的分布
3.3 土壤重金属的来源分析
3.3.1 相关性分析
3.3.2 基于主成分分析法的来源解析
3.3.3 基于APCS-MLR来源解析
3.3.4 基于铅稳定同位素组成分析
3.4 小结
第4章 “土壤—米”重金属含量迁移情况分析
4.1 重金属在“土壤—米”迁移过程分析
4.2 不同pH条件对土壤重金属迁移的影响
4.3 小结
第5章 “土壤一米”污染风险评价探讨
5.1 基于土壤污染的风险评价
5.1.1 基于土壤中重金属Cd的风险评价
5.1.2 基于土壤中重金属As的风险评价
5.1.3 基于土壤中重金属Pb的风险评价
5.1.4 基于土壤中重金属Hg的风险评价
5.2 基于“土壤—米”的污染风险评价
5.2.1 单因子评价结果
5.2.2 多因子评价结果
5.2.3 稻米不同部位污染评价结果
5.3 基于“土壤—米”风险评价方法建立
5.3.1 单因子评价
5.3.2 多因子评价
5.4 小结
第6章 研究区域土壤污染识别及管控
6.1 生态风险评价
6.1.1 内梅罗污染指数
6.1.2 地累积指数
6.1.3 潜在生态风险指数
6.2 健康风险评价
6.2.1 基于稻米含量的经口吸收健康风险评价
6.2.2 基于生物可给性的精细化健康风险评价
6.3 土壤重金属污染风险区的土地管理思路
6.4 小结
第7章 结论与展望
7.1 创新点
7.2 结论
7.3 展望
参考文献
致谢