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铅同位素示踪中国白银东南部地区重金属污染来源及土壤-农作物体系重金属迁移与富集特征的研究

3、环境科学 > 专题7：关键核素与重金属的环境微界面过程及效应

甘肃省白银市是有色金属开采、选矿、冶炼、化工生产的工业集中型城市，其周围环境长期以来受到严重的重金属污染。本文采用铅同位素技术示踪白银地区土壤中重金属的污染来源，探讨了重金属的环境行为，并且结合BCR连续提取实验研究了不同重金属污染水平地区土壤-植物体系中重金属迁移、富集的特征。结果表明，除污灌区外，表层土中的重金属浓度随与矿区距离的增加而明显降低，说明大气传输是重金属的主要迁移途径之一。沉积物中的重金属浓度随水系运输距离的增加而显著降低。此外，表层土和沉积物中硫含量的空间分布也进一步反映了硫化物矿床和冶炼厂对其周围环境的影响。表层土样品的206Pb/207Pb同位素比值在1.1459～1.2012之间，其铅同位素组成的空间变化可以用人为来源和自然来源的两端元混合模型来解释。随着与矿区距离的增加，人为来源重金属的相对贡献由矿区的87.4%下降到黄河水灌溉区的33.8%。此外，沉积物中206Pb/207Pb同位素比值从矿区到黄河水灌溉区都保持较低的水平，与表层土中206Pb/207Pb同位素比值的空间分布明显不同，表明人为来源的重金属在水系中能迁移的更远。农田土壤中生物有效态的铅、铜、锌和镉之间有很高的相关性，表明它们主要来自于同一来源。铅同位素结果证实农田土壤中人为来源的重金属主要富集于非残渣态组分中，且非残渣态组分是农作物吸收重金属的主要来源。此外，农作物的生物富集因子大致呈现铅<铜<锌≤镉的次序，这和金属与土壤颗粒的亲和性是密切相关的。矿区农作物叶片部分的生物富集因子显著较高，而不同采样区域农作物的果实/籽粒部分的生物富集因子均为最低。本研究为白银东南部地区重金属污染的有效控制、预防和治理提供了科学依据，并且对于有效利用不同重金属污染水平的土壤进行合理种植有一定的指导意义。