第七届青年地学论坛

农田土壤中重金属具有非生物降解性，且能通过农作物进入到人体累积，对食品安全及人体健康造成巨大威胁。明确污染责任主体，查明污染源，阐明污染物迁移转化是高效治理土壤重金属污染的必要环节。目前关于农田土壤重金属污染源调查方法如多元统计分析操作复杂，工作量大，通常得到经验性结果；单一金属同位素指纹溯源方法倾向于指示一些重要的人为源，导致得出的结果具主观性和不确定性。因此本研究将Pb-Cd双同位素联合应用于农田土壤重金属污染源追踪以及迁移转化机制研究。具体的，以金属迁移过程活跃、但地表性质差异显著的南方喀斯特和硅酸盐矿冶区为目标，以冶矿废弃物、地表径流、农田土壤等重金属迁移过程中的典型环境介质为对象。在系统分析介质性质、结构组成，土壤矿物及污染重金属形态基础上，进一步分析了Cd及Pb同位素，结合多同位素体系源识别模型，深入解析了喀斯特矿区和硅酸盐矿区土壤Cd、Pb污染来源以及迁移转化机制，明确了不同性质地表环境对土壤金属来源和迁移过程机制的影响。
研究结果显示，华南硅酸盐矿冶区周边水稻土Cd、Pb主要来源于酸性矿山废水沉淀，并通过地表径流迁移进入水稻土。由于水体pH从酸性逐渐升高，吸附作用增强，酸性矿山废水沉淀在地表径流迁移过程中同位素组成发生显著变化。喀斯特矿冶区周边水稻土Cd、Pb则主要外来源为尾矿及矿山粉尘，并通过大气和地表径流迁移进入水稻土。由于喀斯特地区大量存在的碳酸盐岩，水体pH较高且保持稳定，喀斯特地区地表径流迁移过程中Cd不易被释放，而水体中的Cd含量较低不利于吸附作用，因此Cd在迁移过程中活性较低。两个区域土壤剖面的Cd同位素组成显示，浅层土壤显示外源输入的同位素特征，而深层土壤则显示了植物作用导致的土壤Cd的再分配，即水稻从土壤深部吸收重Cd同位素，再在植物残骸分解后返回土壤剖面并向下迁移。
本研究明确了不同地质背景农田土壤金属污染来源以及迁移过程机制，Cd-Pb多金属同位素溯源体系加强了结论的可靠性与客观准确性，对高效进行农田土壤重金属污染治理具有重要意义。
 

采矿活动,土壤重金属,喀斯特,红壤地区,Cd-Pb同位素