蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法技术

本发明专利技术公开了一种蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法，本发明专利技术从健康安全的角度对土壤重金属Pb的累积趋势进行预测预警，该分析方法和思路在现有技术领域中并未运用于土壤金属中进行预测预警中，从而填补了国内对土壤重金属预测预警的空白。

Prediction and Early Warning Method of Lead Health and Safety in Vegetable Soil

The invention discloses a method for predicting and warning the health and safety of Pb in vegetable soil. The method and idea of the method can predict and warn the accumulative trend of heavy metal Pb in soil from the perspective of health and safety. The method and idea have not been applied to the prediction and warning of soil metal in the existing technical field, thus filling the gap of prediction and warning of heavy metal in soil in China.

【技术实现步骤摘要】
蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法
本专利技术具体涉及一种蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法。
技术介绍
Pb是一种对人类的中枢神经系统以及骨骼发育具有显著毒副作用的重金属，长期暴露在含铅的环境中对人体尤其对儿童的不良影响更为显著。土壤中的Pb通过两种暴露途径对人体产生健康效应，一种是Pb经土壤-人途径对健康风险的贡献，这一途径在许多情况下是人体特别是儿童体内重金属的主要来源。通过土壤-蔬菜食物链进入人体是土壤Pb进入人体的另一暴露途径，当Pb在人体的累积量超过一定阈值，就会产生毒性。土壤Pb的增加主要与人类活动有关，由于Pb的非生物降解，土壤Pb的研究受到广泛关注，目前从健康安全的角度对土壤重金属的累积趋势进行预测预警还未见报道。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术旨在提供一种蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法。为此，本专利技术采用以下技术方案：蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法，包括以下步骤：步骤一：土壤样品采集分析，样品在室温下风干，除去石子或其它碎片，然后过2mm的聚乙烯筛，混匀玛瑙研钵中研磨过筛；步骤二：采用电感耦合等离子体质谱仪测定所有样品，土壤Pb全量和形态分析过程中分别插入8％的GSS-1、GSS-2、GSS-3、GSS-8和10％的GSF-2、GSF-3、GSF-4、GSF-5国家一级标准物质及5％的密码重复样监控分析质量；监控样分析数据显示样品分析质量是否符合《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》的规定要求；步骤三：建立土地安全质量预警预测的数学基础。①单位重量土壤重金属污染元素现累积量(Q)计算公式Q＝a-b(1)式(1)中,a为浅层土壤某元素含量值，以Hazen概率曲线得到污染叠加含量值表示；b为元素土壤背景值，以Hazen概率曲线得到背景值表示；②累积加速率及现速率；设Hazen概率曲线得到的背景值为1973年土壤含量值，叠加含量值为2007年土壤含量值，1973～2007年的土壤重金属是加速累积，其间土壤累积增加量设V1973为零，则加速率A及2007年的累积速率如下：式(2)、(3)中,A为累积加速率；V0为某种污染元素的累积现速率(2007年)；T＝35(重金属累积年限)；步骤四：建立缓变型地球化学灾害数学模型，用多项式表示如下，Q＝a0+a1C+a2C2+a3C3+…(4)在一个演化周期内，该多项式的最高次数一般为3，式中一阶、二阶导数为零处分别代表缓变型地球化学灾害爆发的临界点、爆发点。本专利技术可以达到以下有益效果：本专利技术从健康安全的角度对土壤重金属Pb的累积趋势进行预测预警，该分析方法和思路在现有
中并未在土壤金属中进行预测预警，填补了国内对土壤重金属预测预警的空白。附图说明图1为污染物缓变型地球化学灾害数学模型示意图。具体实施方式运用实施例：研究区位于珠江三角洲腹地的顺德区(22°40′～23°00′N,113°00′～113°16′E)，面积约500km2，是西江、北江汇合形成的海陆混合沉积的三角洲。土壤类型主要为人工堆叠土，土壤质地以中壤至重壤为主，部分质地属轻粘土。该区域水陆交通方便，工农业生产发达，是珠江三角洲主要的基塘农业区。近年来随着经济的快速发展,基塘生态系统已由过去单一的桑基鱼塘向蔗基、花基、菜基等类型多元化发展，物质流中增加了猪、鸭等养殖的中间环节。随着基塘生态系统结构的变化以及外部因素的影响，基塘生态环境质量下降。对该区开展了农业土壤调查.在研究区蔬菜地，系统采集了208个非根际的表层土样品(深度为0～20cm)。土壤样点位置主要由蔬菜种植区决定，为减少植物吸收的影响，在蔬菜之间采样，每一个样点由4～5个子样混合组成。土壤样品在室温下(20～24℃)风干，除去石子或其它碎片，然后过2mm的聚乙烯筛，混匀后取50g在玛瑙研钵中研磨，完全过0.149mm筛。样品加工后由中国地质科学院物化探研究所分析。测定了土壤Pb全量及部分土壤Pb的7种形态含量。本研究在Tessier浸提法的基础上把土壤中的重金属划分为7种形态：水溶态(MW)、可交换态(ME)、碳酸盐结合态(MC)、腐植酸态(MHA)、铁锰氧化物结合态(MF)、有机物结合态(MSO)、以及残留态(MR)。Pb的总量为7种形态之和。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定所有样品。土壤Pb全量和形态分析过程中分别插入8％的GSS-1、GSS-2、GSS-3、GSS-8和10％的GSF-2、GSF-3、GSF-4、GSF-5国家一级标准物质及5％的密码重复样监控分析质量；监控样分析数据显示样品分析质量符合《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》的规定要求。基于Hazen概率曲线的土壤重金属累积预测数学模型在环境地球化学领域，由于重金属的自然源加上人为源的叠加，使得土壤重金属的含量分布不服从正态分布或对数正态分布。“混染模型”是一个对观测值样本所服从的分布进行总体分解模型，数学表达式为：F＝(1-ε)H+εG，式中，F是样本的总体分布，H和G分别为主分布和混染分布，ε是系数，用于度量主分布受到混染的程度。“混染模型”可以把土壤重金属含量数据集分解为不同成因数据，使来源于成土母质的重金属服从对数正态分布，而重金属的污染叠加含量分布，只要样品有足够的代表性，也应该符合对数正态分布规律。具体可采用Hazen概率曲线方法。研究区土壤中Pb元素的含量主要有两个来源：①成土过程中从分布单一的海陆混合沉积岩中继承的含量，即背景含量；②生产生活中人为因素排放叠加给土壤的含量，即污染叠加含量；二者属性截然不同。已有研究表明，自然过程成因的元素含量分布符合对数正态分布规律。在研究地区这一空间尺度内，地质作用、成土作用的地球化学过程可以认为是均一的，因而土壤中Pb元素的背景含量应该服从对数正态分布规律。而污染叠加含量主要是生产生活中人为因素排放物质在自然营力如气流、重力、降水等作用下自然加入土壤形成的，只要样品有足够的代表性，也应该符合对数正态分布规律。因此，由一定数量、在区域上分布均匀的样品构成的研究地区土壤中Pb元素含量数据集是满足Hazen概率曲线方法要求的，可以将研究地区土壤中Pb元素的背景含量和污染叠加含量分别看作两种成因的数据集，依据存在于含量数据间的内在联系，应用Hazen概率曲线方法对两种含量进行区分。土壤的污染过程可归纳为两个阶段:一是加速阶段,二是匀速阶段，本研究以此为建立土地安全质量预警预测的数学基础。①单位重量土壤重金属污染元素现累积量(Q)计算公式Q＝a-b(1)式(1)中,a为浅层土壤某元素含量值，以Hazen概率曲线得到污染叠加含量值表示；b为元素土壤背景值，以Hazen概率曲线得到背景值表示。②累积加速率及现速率根据研究区的工业化、城市化进程，产业结构以及人均GDP与环境的关系等方面，本研究拟把2007年作为临界年份,1973年～2007年的土壤污染以加速进行,之后以等速发展。设Hazen概率曲线得到的背景值为1973年土壤含量值，叠加含量值为2007年土壤含量值，1973～2007年的土壤重金属是加速累积，其间土壤累积增加量设V1973为零，则加速率A及2007年的累积速率如下：式(2)、(3)中,A为累积加速率；V0为某种污染元素的累积现速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法，其特征在于：所述的Pb的健康安全预测预警方法包括以下步骤：步骤一：土壤样品采集分析，样品在室温下风干，除去石子或其它碎片，然后过2mm的聚乙烯筛，混匀玛瑙研钵中研磨过筛；步骤二：采用电感耦合等离子体质谱仪测定所有样品，土壤Pb全量和形态分析过程中分别插入8％的GSS‑1、GSS‑2、GSS‑3、GSS‑8和10％的GSF‑2、GSF‑3、GSF‑4、GSF‑5国家一级标准物质及5％的密码重复样监控分析质量；监控样分析数据显示样品分析质量是否符合《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》的规定要求；步骤三：建立土地安全质量预警预测的数学基础①单位重量土壤重金属污染元素现累积量(Q)计算公式Q＝a‑b                                    (1)式(1)中,a为浅层土壤某元素含量值，以Hazen概率曲线得到污染叠加含量值表示；b为元素土壤背景值，以Hazen概率曲线得到背景值表示；②累积加速率及现速率；设Hazen概率曲线得到的背景值为1973年土壤含量值，叠加含量值为2007年土壤含量值，1973～2007年的土壤重金属是加速累积，其间土壤累积增加量...

【技术特征摘要】
1.蔬菜土壤中Pb的健康安全预测预警方法，其特征在于：所述的Pb的健康安全预测预警方法包括以下步骤：步骤一：土壤样品采集分析，样品在室温下风干，除去石子或其它碎片，然后过2mm的聚乙烯筛，混匀玛瑙研钵中研磨过筛；步骤二：采用电感耦合等离子体质谱仪测定所有样品，土壤Pb全量和形态分析过程中分别插入8％的GSS-1、GSS-2、GSS-3、GSS-8和10％的GSF-2、GSF-3、GSF-4、GSF-5国家一级标准物质及5％的密码重复样监控分析质量；监控样分析数据显示样品分析质量是否符合《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》的规定要求；步骤三：建立土地安全质量预警预测的数学基础①单位重量土壤重金属污染元素现累积量(Q)计算公式Q＝a-b(1)式(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永章，沈文杰，张彦龙，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44