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科研进展-风险评估团队揭示沼肥种植花生的重金属累计风险

作者:贺莉 发布时间:2021-11-15 来源 :
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沼气工程产生的沼肥,除富含氮、磷、钾等元素外,还含有大量的微量元素、有机质、多种氨基酸、维生素和有益菌群,是一种优质的生物有机肥,可以将养分送回土壤生态系统。然而,越来越多的研究表明,在农田中长期施用未经处理的沼肥会加速土壤、作物中重金属或抗生素抗性基因的积累,最终通过生物富集和迁移进入人体,造成健康风险。施用沼肥种植农作物时,需要对风险进行评估,合理控制沼肥的施用范围。而花生作为世界上最重要的油料经济作物之一,其富含蛋白质、脂肪磷脂、维生素及其他生物活性成分等,在油料作物中,其种植面积仅次于油菜。花生是地下结实作物,种植地区的土壤污染、农药过量施用都有可能造成花生重金属污染和农药残留。花生除了根系具有吸收能力外,荚果也能吸收元素,因此花生对重金属的富集更为明显。基于此,风险团队以花生作为大田试验作物,以沼肥中氮含量为标准,分别设置不施沼肥、低氮施肥、欧盟标准施肥、国内平均氮施用量、氮过量施用等五个水平,评估沼肥中重金属对花生的潜在生态风险影响,并以日花生估计摄入量评估对人体健康影响风险,结论如下:

 

 

施用沼肥后土壤的As和Hg含量显著增加,Pb和Cr含量显著减少。Cd在原始土壤中未检到,但在施用沼肥后的土壤中含量增加。根据综合污染系数,种植后土壤处于清洁的状态。但潜在生态风险指数显示,施用沼肥种植后土壤的潜在生态风险高。根系土壤重金属污染物主成分分析也表明,土壤中重金属除受试验区自然地质背景因素的影响,主要受沼肥施用的影响。

在不同的沼肥施氮水平下,花生中不同部位的重金属含量也是不同的。花生籽粒样品中的Cu、Zn、Pb、As的含量均低于国家标准化委员会规定的最高限量,而Cr、Hg的含量均高于最高限量。当施氮水平为68gTN/(m2∙year)时,花生籽粒样品中Cr的含量约为限值的6倍。Cd、Zn在花生籽粒中的富集能力较强,As和Pb的富集能力较弱,重金属生态风险较低。根据迁移系数,Pb和Zn在花生中的迁移能力较强,高施氮水平下,Cr的迁移能力也较大,Cu、As、Hg的迁移能力较小。

健康风险评估显示, 2∽6岁儿童群体通过花生摄入的总危害商值大于标准成年人。高消费人群不同金属的THQ值大于平均消费人群。随着施氮量的增加,各重金属的TTHQ值也呈增加趋势。长期食用高施氮量沼肥种植的花生,会对高消费水平的2∽6岁儿童群体的健康造成危害。

DOI:10.3389/fnut.2021.702096

基金项目:国家自然科学基金青年项目(31902208),中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(161001202003_02201),四川省科技支撑项目(2018JY0543),中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP-2016-BIOMA)

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