我国主要红薯种植区土壤和红薯重金属含量分析开题报告

本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）

课题意义：

随着环境污染的加剧，粮食卫生、食品安全面临越来越严峻的挑战，对红薯营养成分人们已做了一些研究，但对重金属污染状况的研究较少报道，我国作为红薯世界最大生产国，2002年年产量已高达1.14亿吨， 仅次于水稻、小麦和玉米。这使红薯中重金属污染物的监控成为值得研究的重要课题。本实验参照有关文献利用原子吸收分光光度技术，对全国各地的多个品种的红薯中的重金属元素Cd、Pb等污染物含量进行测定，并对不同品种中Cd、Pb、Hg、As等4种元素含量差异与种植地点的土壤中的重金属含量相互比较，为粮食食用安全、优质红薯的选育及利用提供参考数据。

国内外研究概况：

近年来国内已有较多报道由重金属引起的土壤及农作物污染问题，城乡接合部的城市郊区往往是供应城市农副产品的生产基地。但随着城市化的发展，城市生活废弃物和工厂“三废”排放也日益增多，农药化肥的不合理使用以及污水、污泥的使用，严重地污染了区域内的水、土、气，致使菜区生态环境日益恶化，造成蔬菜品质下降，污染程度加剧。

20世纪90年代初期对上海市蔬菜及菜区土壤的研究结果表明，上海市蔬菜受到重金属污染，尤以Cd和Pb污染为甚，超标率分别为13.29%和12.0%^[1]，上海市宝山区菜区土壤受到不同程度的重金属污染，Cd和Hg为主要污染元素^[2]。

李春红等报道，广州市约有9.5%的菜区土壤受重金属污染，其中Cd、Pb和As的含量分别为广东省土壤背景值的2.77、2.97和1.40倍^[3]。80年代末期，朱志国等的调查结果表明，天津市菜地土壤的8种重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg、As)含量均高于本市农业土壤背景值的1倍以上，尤以Cd和Hg最为严重，分别为背景值的5倍和60倍^[4]。90年代中期的调查结果表明，沈阳市蔬菜也受到程度不同的重金属污染，超标率较大的元素是Pb和Hg，其次是Zn和Cd;蔬菜综合超标率为36.1%，污染面积为3600hm2。而沈阳市菜地土壤重金属含量与其土壤背景值相比，Cd、Pb、Zn的平均值分别为背景值的7.06、3.96和3.87倍，表明了沈阳市菜地土壤已受到多种重金属的复合污染。

马往校等对西安市郊区蔬菜的可食部分中重金属元素监测的结果表明，Pb是西安市郊区蔬菜的主要污染元素，超标率为48.0%，最高超标6.91倍；Cr和Cd的污染仅表现在.个别蔬菜中，超标率分别为4.0%和2.0%，最高超标分别为5.20倍和32倍。宁波市蔬菜主要受到铅、镉污染；福州市蔬菜中的镉、铅、铬污染均较严重^[5]。对重庆市部分区县37个乡镇的蔬菜中重金属污染调查的结果表明重庆蔬菜受到重金属Pb、Cd和Hg的污染，超标率分别为7.4%、6.4%、1.1%。 罗晓梅^[6]等对成都地区蔬菜重金属检测结果表明，锡和铅是成都地区蔬菜中的主要污染元素，在检测的蔬菜样品中，锡和铅的超标率分别为29.4%和22%，最高超标分别为5.60倍和2.86倍^[7]。孙华等^[8]对江西省贵溪冶炼厂周围蔬菜地重金属污染评价表明该区土壤已受到严重污染，特别是Cu、Cd含量全部超标。

魏秀国等^[9]对广州市蔬菜地土壤重金属污染状况调查表明，广州市上壤中铅污染最为普遍，其次是砷污染；镉污染最严重，其次为砷、汞。张超兰等^[10]对南宁市郊12个主要菜区土壤和蔬菜中重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量调查和分析测定表明大部分土壤不同程度地受到了Cu、Zn、Cd、Pb的污染，蔬菜Cd、Pb含量超出了国家规定的蔬菜卫生标准。对陕西省大中城市郊区蔬菜矿质元素及重金属元素含量研究表明，蔬菜中铅含量超标严重。李静等对杭州市郊蔬菜地土壤重金属污染调查表明，土壤中的重金属含量超过背景值，污染程度表现为PbCuZn。罗雪梅等^[11]对沈阳市东陵区和于洪区的蔬菜生产基地的重金属污染调查表明土壤中的重金属Cu、Pb、 Cd有明显的逐年增加趋势，而且蔬菜大棚内土壤中的Pb、Cd含量明显高于棚外。由此可见，我国城郊土壤和农产品(尤其是疏菜)已受到重金属的污染，而多以Pb、Cd和Cr这3种元素为主。

自从1950年代在日本出现水俣病和痛痛病，并且查明是由于食品遭到汞污染和镉污染引起的“公害病”以后，对重金属的环境污染通过食物链造成食源性危害的问题引起了各国的极大关注，各国的研究多集中于以下几个方面^[12]：①重金属的环境化学，陆地生态系统与水生生态系统中重金属的含量、形态、行为、归宿和生物地球化学循环等；②重金属的分析技术（重金属形态分析技术、多元素分析技术等）；③重金属对健康的影响（金属及有机金属化合物对人体的毒理学、重金属的代谢模式、与金属有关的流行病学等）；④ 金属污染和管理(生物吸收作用的控制、地下水重金属污染防治、污泥与固体废弃物中的重金属治理、与重金属有关的土壤改良等)。近10年来包括微生物、植物和动物三种方法在内的生物修复技术成为土壤污染修复的热点研究领域。

1983 年，美国科学家Chaney首次提出了利用某些能够富集重金属的植物来清除土壤重金属污染的设想——植物修复技术的设想，与传统方法相比，这项技术以其高效、经济和生态协调性等优势显示出巨大的生命力。另外，近年来，生物聚合物由于其环境温和性以及与重金属有较强的结合力也得到了应用研究。S Krishnamurthy从生物聚合物的分子结构、物理化学性质以及和重金属的络合机理方面探讨了生物聚合物去除重金属的可能性对明角质、淀粉、藻类、纤维类物质等进行了研究^[13]，但研究主要还处在探索阶段。StePhen 等人报道美国曾将酸提取法用于对4个被As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn探索阶段。StePhen 等人报道美国曾将酸提取法用于对4个被As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn污染的超级基金项目的治理，治理后金属的淋溶性均在RCRA(资源保护回收法)规定的限度以下^[14]。William 报道^[15]美国曾联合应用CognisTerrament 淋滤法和Bescorp洗土法成功地治理了被8种重金属(Cd、 Cu、Hg、Cr、Ni、Ag、Pb和Tb)污染的土壤。此项技术治理了2万吨被污染的土壤，重金属得到了回收利用，治理过程没有产生废水和任何危险性废弃物。1998年波兰Curylo等的研究表明施用有机肥“Rekulter”与施用无机N、P、K肥相比芹菜与胡萝卜根中Cd、Cu、Ni、Pb、Zn五种重金属含量分别减少26%、90%、24%、83%和39%。 用有机肥改良土壤的机理主要是利用有机质络合土壤中的重金属离子。1999年意大利Scotti，I，A.等研究发现通过施用煤渣灰增加土壤pH值，可有效地减少菊苣对Zn、Cd、Ni、Cu等重金属的吸收量，而且施用pH12的煤渣灰比施用pH8的效果更为明显。

应用前景：

许多研究表明，在低浓度和高浓度下，重金属间的交互作用对植物吸收重金属元素的影响是不同的；同时重金属的交互作用在不同类型的植物中的表现也不同。当多种元素存在时，其交互作用更为复杂。因此，研究农作物在重金属复合污染下的生长以及吸收、累积特征，对重金属污染土壤的安全利用以及农业安全生产具有重要参考价值。红薯种植广泛，对生长条件要求低，耐旱、耐贫瘠，产量高，是一种重要的粮食作物，目前国内外利用红薯对重金属耐性以及富集的研究报道较少。本试验以红薯为试验材料，对重金属Pb、Cd等重金属元素污染条件下，各个重金属元素在不同品种的红薯中不同部位富集情况，与土壤中的重金属含量想对比，以期为红薯在不同的污染土壤的耐性与优质品种选育及其安全性的进一步研究，提供数据支撑。