滇南矿区重金属污染耕地的植物修复及其健康风险

米艳华; 雷梅; 黎其万; 陈璐; 杜丽娟; 邓晓霞; 杨旭昆; 张文波; 《生态环境学报 》 2016 北大核心 CSCD

摘要：在云南个旧矿区大田种植条件下,研究种植蜈蚣草、鲜食糯玉米、板蓝根蔬菜和高梁对重金属As(103.83±4.30)mg·kg~(-1)、Pb(293.17±15.99)mg·kg~(-1)、Cd(1.95±0.16)mg·kg~(-1)复合污染土壤的治理和修复效果,并分析作物对人体的健康风险。结果表明,4种植物对土壤重金属的吸收有较大的差异,蜈蚣草As富集系数为(1.74±0.16),表现出较好的As富集植物特性,Pb富集系数为(0.42±0.05),富集能力明显高于其它3种植物。高梁秸杆、玉米秸杆、板蓝根蔬菜Cd富集系数均大于1,尤其是板蓝根蔬菜,富集系数为(3.19±0.46),Cd富集能力较强;在生物量和重金属吸收量的双重作用下,高梁秸杆对土壤中As、Pb、Cd的提取效率均高于其它3种植物。蜈蚣草除Cd外,对土壤重金属As、Pb的提取效率与高梁相当;经公式计算,若通过种植以上4种植物将试验区土壤As、Pb、Cd修复到国家土壤环境质量二级标准限量以内,需要种植玉米和板蓝根蔬菜约100年以上,而种植高梁仅需25年。蜈蚣草对试验区土壤As、Pb修复效果明显,预计种植蜈蚣草30年可将试验区土壤As、Pb修复到国家土壤环境质量二级标准限值以内;参试的3种可食用作物健康风险分析表明,当地居民通过食用板蓝根蔬菜进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数(HQ)均大于1,人体健康风险较大,不宜在试验区种植食用;食用玉米、高粱进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数虽小于1,但Pb和As的HQ均在0.9以上,存在潜在的健康风险。综合分析4种植物的修复效果、健康风险以及经济效益,高梁作为一种优良的生物质能源植物,引导种植较高抗性的高梁品种以及套种低累积高梁品种与蜈蚣草,可推荐作为滇南矿区重金属复合污染耕地边生产、边修复的土地安全利用模式。

关键词： 矿区 重金属 污染耕地 植物修复 健康风险