第九届青年地学论坛

农田镉污染已成为我国亟须解决的重大环境问题之一，而准确识别农田土壤和作物镉污染来源是开展农田镉污染防治的重要前提和基础。大气沉降源镉作为农田土壤镉的重要输入源，揭示大气沉降镉在农田土壤中的环境行为和对作物的富集效应有着重要意义。本研究选择目前我国最大的现代化铜冶炼厂周边作为典型研究区域，通过野外大气暴露试验在大气沉降不同暴露年限（1年、2年、3年）的土壤中种植黄豆，结合非传统稳定镉同位素示踪技术，探究大气沉降镉在土壤-黄豆系统中的环境行为。结果表明，镉在土壤-黄豆系统中具有明显的同位素分馏特征，黄豆地上部相比根部以及根部相比土壤总库，具有明显的富集镉重同位素特征；另外，大气沉降镉相比土壤中原有镉具有富集镉轻同位素的特征。镉在气-土-生界面同位素分馏效应，使得利用镉同位素技术示踪镉在气-土-生界面传输过程成为可能。野外大气暴露试验结果表明，黄豆植株在沉降区相比背景区具有富集镉轻同位素的特征。进一步通过镉同位素端元混合模型计算，大气沉降镉对黄豆籽粒中镉的富集贡献达到27-75%；对于表层土壤（0-2 cm）镉的富集贡献达31-34%。对于大气沉降镉，相比根部吸收沉降镉，叶面吸收是黄豆籽粒富集大气沉降镉的关键途径，其相对贡献达63-80%。另外，虽然大气沉降镉具有较高的生物活性，其输入土壤后可以显著增加土壤中能够被黄豆吸收的生物有效性的组分。然而，不同暴露年限实验结果表明，老化效应的影响导致了土壤中大气沉降镉的活性的快速下降，作物生育期大气新沉降镉是黄豆镉富集的重要源。
 

大气沉降镉；镉同位素；土壤环境行为；黄豆；富集效应