典型区域大气沉降重金属的土壤环境行为及其对作物的富集效应

基本信息
批准号:41807385
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:周俊
学科分类:
依托单位:中国科学院南京土壤研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张文辉,林晓晨,刘海龙,高敏,胡远妹,吴天一
关键词:
环境地球化学过程环境地球化学迁移环境地球化学循环生物地球化学过程
结项摘要

Atmospheric depositions of heavy metals are the important sources of heavy metals in the soil environment. Therefore, it is necessary to understand the heavy metal behaviors in the soil environment, bioaccumulation effects on crops and the relationship of role transformation with the original heavy metals in the soils. In this project, the around areas of a large non-ferrous metal smelter are selected as typical areas to study the dynamics of heavy metals in the environment. Soil exchanges from gradient areas of atmospheric depositions (high deposition area, low deposition area and background area) and the effect of crop bioaccumulation (“soil-crop system”) are designed. The transportation process of heavy metals on the interface of atmosphere-soil-biology is taken as the research object. Through the comparative study of the fractions of the newly-deposited and the original heavy metals in the soil environment, the variation law of heavy metals in the soils and the transportation and accumulation of the heavy metals in soil-crop system are studied. Additionally, the main-control factors and transformation rates of the newly-deposited heavy metals are determined in the soils. The current study is to reveal the contribution of atmospheric heavy metals accumulating in the “soil-crop system” and to explain the mechanism of heavy metals from atmospheric depositions influence on the interface of atmosphere-soil-biology. The project is a crossover study of atmospheric science and soil science. The results will clear the soil environmental effect of the heavy metal from atmospheric deposition, and provide scientific basis for the risk control of heavy metals and crop production for food security in the large areas of farmland in southern China, where the concentrations of heavy metals in both soils and crops exceed the environmental quality standard.

大气重金属沉降是土壤环境中重金属的重要来源,弄清这部分重金属在土壤中的环境行为、对作物富集效应以及与土壤原有重金属的角色转化关系十分必要。本项目选择大型有色金属冶炼厂周边作为典型区域,通过在大气重金属沉降通量梯度区域(高沉降区、低沉降区、背景区)设置土壤置换试验及生物富集效应(“土壤-作物系统”)试验,以重金属在大气-土壤-生物界面迁移过程为对象,对比研究土壤中大气沉降重金属和土壤原有重金属形态在土壤环境中的变化规律以及在“土壤-作物系统”中的迁移富集效应。明确大气沉降重金属在土壤中形态转化的主控因子及转化速率,揭示大气沉降重金属对“土壤-作物系统”重金属累积的贡献,解释大气沉降重金属在大气-土壤-生物界面迁移的影响机制。该项目是大气环境科学与土壤科学的交叉研究,研究结果将明确大气沉降重金属的土壤环境效应,为南方大面积土壤和作物重金属“双超标”农田风险管控和粮食安全生产提供理论依据。

项目摘要

我国是大气重金属排放大国,大气沉降已成为农田生态系统镉的重要来源,弄清这部分重金属在土壤中的环境行为、对典型作物的富集效应以及与土壤原有重金属的角色转化关系十分必要。本项目选取其中3个大气沉降梯度区(高沉降区,中沉降区、背景区)进行土壤置换实验,种植典型蔬菜(小白菜)和水稻,连续累积设置3年,分析大气“新”沉降重金属形态对土壤重金属形态的影响及在土壤中的老化模型,阐明大气“新”沉降重金属对典型农作物的富集贡献及效应。并取得了以下重要结果:(1)风频、距冶炼厂距离以及其比值是影响冶炼厂周边重金属沉降通量在空间分布特征的关键驱动因素,降雨是影响重金属在冶炼厂周围沉降通量在沉降时间上分布的重要影响因素;大气湿沉降溶解态重金属占80%以上,干沉降中酸溶态占总量的28-80%,说明大气沉降重金属输入到地表生态系统后具有较高的生物有效性。(2)大气重金属沉降显著增加土壤表层(0-2 cm)重金属总量、有效态含量以及有效态比例,但高活性的大气沉降重金属进入土壤后会被迅速老化,且成一阶指数衰减,老化速率与土壤阳离子交换容量和粘土、土壤有机质呈显著正相关。(3)在高沉降区,通过0.5年和1.5年沉降,Cu、Cd、Pb沉降总量只占土壤库存量的0.3% -16%和0.8%-32%,但在小白菜可食部分中贡献可达到36%-87%和36%-91%,且两年之间并没有显著差异,说明大气沉降对小白菜重金属含量的累积主要来自于植株生长期间的“新”沉降重金属,茎叶直接吸收大气重金属沉降是小白菜地上部分的重金属累积的主要途径,占总金属累积量的38-99%。(4)沉降区水稻重金属的富集不仅有来自土壤原有重金属通过根部迁移方式的贡献,也有来自大气沉降的贡献,置换到中、高沉降区的无污染土壤种植的水稻籽粒中Cu和Cd积累量来自大气沉降的贡献分别达到54.7-61.9%、41.3-59.1%和50.7-83.3%、60.7-83.3%。通过本项目的研究,揭示了大气沉降重金属在土壤中老化过程,弄清了大气沉降重金属对农作物的富集机制及贡献份额。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022
5

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022

周俊的其他基金

批准号:U1930127
批准年份:2019
资助金额:48.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81502270
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39730060
批准年份:1997
资助金额:97.00
项目类别:重点项目
批准号:61602180
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39370087
批准年份:1993
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:51608395
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701400
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71572121
批准年份:2015
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:30971505
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:71102116
批准年份:2011
资助金额:21.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70803044
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38671186
批准年份:1986
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:81300974
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41877011
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:30300187
批准年份:2003
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41401253
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21503229
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170860
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31071325
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:39070250
批准年份:1990
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:41002124
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870865
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:11404244
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802034
批准年份:2008
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600288
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11272139
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:21777069
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31701482
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870879
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:21801023
批准年份:2018
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61505022
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21307058
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471419
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

典型区域大气氮沉降对土壤镉活化及作物镉累积的影响研究

批准号:41571461
批准年份:2015
负责人:崔键
学科分类:D0711
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

区域大气沉降对土壤-作物系统镉铅循环过程的影响及其机制

批准号:41877512
批准年份:2018
负责人:胡文友
学科分类:D0711
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
3

城市大气重金属干湿沉降对土壤-蔬菜系统的污染效应

批准号:41271472
批准年份:2012
负责人:毕春娟
学科分类:D0711
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
4

东海大气沉降重金属对浮游植物的生态效应

批准号:41005075
批准年份:2010
负责人:陈莹
学科分类:D0502
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目