| 题名 | 水稻基因型和土壤性质对水稻砷的吸收和积累的机制研究 |
| 作者 | 雷鸣 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱永官 |
| 关键词 | 砷 水稻 基因型 矿区和冶炼区 分布与转运 化学修复 Arsenic rice plant genotypes mining and smelting area distribution and transfer chemical remediation |
| 其他题名 | Effect of Genotypes and Soil properties on Arsenic Uptake and Accumulation in Rice Plant（Oryza sativa L.）Grown in Multi-metal Contaminated Soils |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 湖南既是“有色金属之乡”，又是 “鱼米之乡”。水稻是湖南的主要粮食 作物，但是由于矿产开采和金属冶炼过程中的废水、废渣及降尘等未经处理直接 排放，造成矿区和冶炼区周围的农田土壤受到不同程度的重金属污染，如砷毒田 土壤中含砷量高于世界土壤的平均含砷量。稻田土壤中的砷，一方面，被水稻吸 收和利用，导致水稻的产量和品质的降低；另一方面，通过秸秆、米糠和大米经 食物链进入动物和人体内，直接或间接的危害人体健康。本研究通过对湖南省多 个县市被广泛关注的矿区和冶炼区周围的稻田土壤和水稻样品，以及市场大米样 品中砷和其它重金属污染状况做了一个初步的调查和评价，采用野外稻田实验和 温室培养相结合方式，探讨水稻吸收土壤砷以及其它重金属，及其在水稻体内分 布和转运，以及利用工业固体废弃物（粉煤灰、铁矿尾渣和锰矿尾渣）修复砷污 染土壤的可能性。研究的主要结论如下： 1）矿区和冶炼区周围的稻田土壤中砷、铅、镉、铜和锌的含量都高于湖南 背景值和国家土壤环境质量标准值，且呈对数正态分布。在所调查的区域中，衡 阳常宁市水口山铅锌矿区和株洲清水塘冶炼区附近的水稻土受到砷、铅、镉、铜 和锌的严重复合污染，具有很高的潜在风险程度；其它地区的水稻土分别受到砷、 铅、镉、铜和锌不同程度的复合污染和潜在生态风险。单因子指数法和潜在风险 评价表明，水稻土中镉的污染指数和潜在风险参数最高，其次是砷和铅。 2）湖南市场大米样品中砷、铅和镉的平均含量分别是0.20、0.20 和0.28 mg kg-1，其中衡阳产的大米中砷、铅和镉的含量都很高，其次是湘潭生产的大米。 矿区和冶炼区大米样品中砷、铅和镉的平均含量分别是0.24、0.21 和0.65 mg kg-1， 均比市场所购米样中As、Pb 和Cd 的含量要高，衡阳常宁市水口山铅锌矿区的 稻谷样品中砷、铅和镉含量是最高的，其次是株洲清水塘冶炼区和湘潭锰矿区的 稻谷。砷、铅和镉在矿区和冶炼区稻谷中的分布是：米糠 > 糙米 > 精米。在湖 南米样的健康风险评价中，镉是影响人体健康的主要因子，株洲和湘潭污染区的 相对贡献率达到90%以上，其次是砷和铅。 3）野外稻田土壤中砷的平均含量是64.44 mg kg-1，砷污染导致水稻稻谷的产量显著下降。不同水稻基因型的根系中砷的含量是土壤中砷含量的3.1-6.0倍。34 个不同水稻基因型中砷的分布具有显著性的差异（p <0.05），杂交中稻糙米样品 中砷的含量（0.31-0.47 mg kg-1）低于杂交晚稻基因型糙米中砷的含量（0.35-0.52 mg kg-1）和常规稻中砷的含量（0.39-0.50 mg kg-1）。不同水稻基因型的糙米中无 机砷的浓度都>0.15 mg kg-1，水稻稻秆和谷壳中As含量范围分别是7.39-11.76 mg kg-1和1.40-2.10 mg kg-1。砷在土壤—水稻系统中的分布都是：根系>土壤>稻秆> 谷壳>糙米>精米。 4）在温室培养实验中，水稻土壤中砷、铅和镉的污染分数与稻谷产量呈显 著负相关（p <0.05）。除铅之外，稻谷中砷和镉的含量与其在土壤中的含量和土 壤的基本性质有显著相关性（p <0.05）。大约有35.7-88.1% 的总砷，14.0-33.9% 的 总铅和11.2-33.1% 的总镉富集在根表铁膜。砷、铅和镉在水稻植株中的分布是： 根系 >> 稻秆 > 谷壳 > 糙米。Cd在土壤—水稻（地上部分），以及在水稻体内 （稻秆-谷壳，谷壳-糙米）的转运系数最大，其次是砷或铅。大米中Cd的含量超 过食品卫生标准值。 5）向已受砷污染的土壤中添加粉煤灰、铁矿尾渣和锰矿尾渣后，土壤pH 值有所上升，且有显著差异（p <0.05）。与对照相比，锰矿尾渣的添加导致水稻 产量有所降低，但是在2%锰矿尾渣处理下，谷壳和糙米中As 的含量是最小的， 分别为0.13 和0.06 mg kg-1。水稻中Mn 的含量与Fe 和As 是显著的负相关 （p<0.05），而Fe 与As 却是显著正相关（p <0.05）。锰矿尾渣修复砷污染的土壤 效果较好，其次是铁矿尾渣和粉煤灰。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-05-28 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/242]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 雷鸣. 水稻基因型和土壤性质对水稻砷的吸收和积累的机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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