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湖南省長株潭稻米Cd污染的典型區域實驗

湖南省長株潭地區不僅是我國稻米的主產區，同時也是稻米Cd污染的典型區域，且以往研究表明，采用土壤Cd總量來預判稻米Cd污染情況會產生30%~ 80%的誤判率，因此采用pH、土壤Cd含量無法科學評估本區域產地環境質量狀況，也無法正確劃定農產品產地環境質量類型。作者團隊曾采用新模型加多參數的方法以提高稻米Cd含量的預測性能，但模型檢測參數多，推廣應用困難。本研究試圖探索一種適用于本區域土壤Cd有效態的檢測方法，以便以更少的參數構建土-作Cd傳輸模型，在減少土壤環境檢測工作量的同時，更加科學地評估本區域的土壤環境質量，為保障稻米質量安全提供一定的技術支撐。

土壤及稻米Cd污染評價

區域土壤pH介于4.86~6.54之間，平均值為5.42，變異系數為6%(變異系數=標準差/平均值)，為中性偏酸且變異性弱。此pH適宜稻米對Cd 的吸收富集。土壤有機質平均含量為4.30%，中值與平均值基本一致，且平均值為弱變異。pH、SOM小的變異性說明區域土壤背景較為均一。土壤Cd (T_Cd)平均含量為0.40 mg·kg-1，依據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618 —2018)，有55%的土壤樣品中Cd含量超過篩選值，存在一定的污染風險，稻米Cd(R_Cd)平均含量為 0.28 mg·kg-1，有44.4%的樣品超過《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB 2762—2017)，20.4% 超過國際食品法典委員會(CAC)規定的限值(0.4 mg· kg-1)。土壤Cd及稻米Cd正的偏度值表明，區域內存在一定的土壤Cd及稻米Cd高值點，而尖峰分布說明土壤Cd及稻米Cd含量在某一分布區間較為集中。

土壤Cd不同提取方式與稻米Cd含量的關聯性

土壤Cd提取方式的差別分析

采用7種方式提取土壤重金屬Cd，結果如表3所示，提取的效率高低為總量>HAc>EDTA>復合有機酸 >CaCl2>土壤溶液>DGT。7 種土壤Cd 提取方式聚類分析(聚類距離為相關系數法)， EDTA螯合劑提取的Cd含量與土壤Cd總量相關性最強，而HAc與復合有機酸有更加突出的相似性，兩者的聚類距離最短，其次是無機鹽，最后是土壤溶液與 DGT法提取的Cd活性態含量，但它們的聚類距離最長，表明兩者之間還有較大的差別。

土壤Cd總量與稻米Cd含量的相關性分析

研究區土壤Cd含量與稻米Cd含量散點圖如圖2所示。總體而言，隨著土壤Cd含量增加，稻米Cd含量呈增加態勢，但當土壤Cd含量低于0.5 mg·kg-1時，稻米Cd含量基本在0.05~0.80 mg·kg-1范圍內隨機分布，變異系數達58.3%。線性方程擬合決定系數R2為 0.293，說明此方程可以解釋稻米Cd 變異性的29%。可見，土壤Cd總量在本區域內并不能很好地預測稻米Cd污染風險。不同研究者在我國不同區域采用土壤Cd總量來評估稻米Cd含量的基本統計表，總體而言，采用土壤Cd總量預測稻米Cd含量模型代表性都不高。在長株潭地區的研究結果與本研究結果基本一致。