喀斯特地区具有典型的重金属镉地质高背景特征，区域农用地土壤污染严重，存在较大的生态环境与人体健康风险。关于喀斯特地区耕地土壤镉的污染成因和安全利用研究还不够深入，现有理论不能帮助精准识别地质高背景区耕地重金属镉的生物有效性及其环境风险，且尚未建立地质高背景区镉污染耕地安全利用与风险管控的技术体系。本书在全面总结研究成果、生产实践经验和充分参考国内外相关研究进展的基础上，针对喀斯特地区耕地土壤镉的地质高背景及外源污染叠加、镉在土壤-作物系统的迁移转化及风险阈值、耕地土壤镉的生态健康风险及安全利用模式进行了全面的论述。
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国家重点研发计划项目土壤专项课题《岩溶山地金属采选场地及周边土壤污染防治技术研发与模式构建》
目录
第1章 喀斯特地区土壤镉的地球化学高背景特征及异常成因 1
1.1 土壤镉的地球化学高背景特征 1
1.1.1 重金属镉的元素特征 1
1.1.2 土壤镉等重金属的生物有效性 4
1.1.3 环境介质中镉的生物地球化学行为研究 4
1.2 土壤镉的含量及赋存形态 5
1.2.1 喀斯特地质高背景区土壤镉的含量 5
1.2.2 喀斯特地质高背景区土壤镉的赋存形态 8
1.3 土壤镉与其他重金属的相关性 9
1.3.1 喀斯特地区土壤镉的相关伴随元素 9
1.3.2 土壤重金属的相关性分析 11
1.4 土壤镉的地球化学异常成因 13
1.4.1 不同小流域土壤镉的地球化学异常成因对比分析 13
1.4.2 典型流域土壤和沉积物镉的地球化学异常成因分析 16
1.5 小结 19
第2章 喀斯特地区土壤镉的外源污染叠加过程及影响机制 20
2.1 外源污染叠加对土壤镉的累积作用过程 20
2.1.1 喀斯特地区土壤镉的外源污染叠加过程 20
2.1.2 喀斯特地区土壤镉外源污染叠加效应 24
2.2 外源作用下镉在不同环境介质中的迁移转化及影响因素 25
2.2.1 外源作用下镉在不同环境介质中的形态分布及迁移转化 25
2.2.2 外源作用下土壤镉的输入输出通量 27
2.3 小结 32
第3章 土壤镉的源解析技术方法 34
3.1 土壤镉的源解析方法 35
3.1.1 基于污染源镉输入通量的解析方法—排放清单法 35
3.1.2 基于污染源和土壤镉元素组成的解析方法—化学质量平衡模型 37
3.1.3 基于土壤镉等元素组成的解析方法—多元统计模型 38
3.1.4 基于土壤镉元素组成和空间关系的解析方法—空间分析法 42
3.1.5 基于镉同位素分馏的源解析方法—同位素示踪法 43
3.2 不同源解析技术方法及其在喀斯特地区的应用案例分析 46
3.2.1 湖南土壤镉的源解析及应用案例 46
3.2.2 广西土壤镉的源解析及应用案例 47
3.2.3 贵州土壤镉的源解析及应用案例 49
3.2.4 多种源解析方法联合运用案例 54
3.3 小结 65
第4章 喀斯特耕地土壤镉的分布及迁移转化 67
4.1 喀斯特耕地土壤镉的空间分布特征 67
4.1.1 基于GIS的耕地表层土壤镉的空间分布特征 67
4.1.2 喀斯特地区耕地土壤镉的垂直分布特征 75
4.2 喀斯特耕地土壤镉的迁移转化及影响因素 79
4.2.1 耕地表层土壤镉的形态分布及影响因素 79
4.2.2 镉在耕地土壤剖面的迁移转化及影响因素 84
4.3 小结 97
第5章 喀斯特地区典型农作物对镉的吸收、转运及富集 99
5.1 玉米对镉的吸收、转运及富集 99
5.1.1 玉米对镉的生理生化的响应 99
5.1.2 玉米对镉的吸收和转运特征 101
5.1.3 玉米对镉的富集规律及影响因素 102
5.2 马铃薯对镉的吸收、转运及富集 103
5.2.1 马铃薯对镉的生理生化的响应 103
5.2.2 马铃薯对镉的吸收和转运特征 105
5.2.3 马铃薯对镉的富集规律及影响因素 107
5.3 小麦对镉的吸收、转运及富集 109
5.3.1 小麦对镉的生理生化的响应 109
5.3.2 小麦对镉的吸收和转运特征 109
5.3.3 小麦对镉的富集规律及影响因素 110
5.4 蔬菜对镉的吸收、转运及富集 112
5.4.1 蔬菜对镉的生理生化的响应 112
5.4.2 蔬菜对镉的吸收和转运特征 113
5.4.3 蔬菜对镉的富集规律及影响因素 113
5.5 小结 114
第6章 喀斯特地区农作物安全生产的土壤镉风险阈值 116
6.1 基于风险评估的土壤镉风险阈值 116
6.1.1 主要粮食作物与土壤镉相关性及阈值研究 116
6.1.2 蔬菜与土壤镉相关性及阈值研究 123
6.1.3 物种敏感性分布在土壤镉阈值建立中的应用 126
6.2 不同浸提方法对土壤镉浸提效果的影响 133
6.2.1 单一浸提剂对土壤镉浸提效果的影响 133
6.2.2 连续浸提法对土壤镉浸提效果的影响 135
6.3 小结 137
第7章 镉胁迫对耕地土壤微生物和动物群落的影响及其生物修复机制 139
7.1 镉胁迫对土壤微生物的影响及其生物修复机制 139
7.1.1 镉胁迫对土壤微生物群落的影响 139
7.1.2 镉胁迫对微生物生态过程的影响 147
7.1.3 镉污染土壤的微生物修复 159
7.2 镉胁迫对土壤动物的影响及其生物修复机制 165
7.2.1 喀斯特地区土壤动物群落特征 165
7.2.2 镉胁迫对土壤动物多样性的影响 169
7.2.3 蚯蚓对镉胁迫的响应及其生物修复机制 173
7.3 小结 193
第8章 土壤镉的食物链传递及人体健康风险 195
8.1 耕地土壤重金属的食物链风险 195
8.1.1 喀斯特土壤主要农作物镉的累积特征 195
8.1.2 不同农作物镉的限值标准及食物链风险 206
8.2 基于农产品暴露的镉人体健康风险及其评价方法 211
8.2.1 不同农产品摄入量分析 211
8.2.2 健康风险评价标准分析 213
8.3 小结 218
第9章 喀斯特耕地土壤镉污染的修复技术及效应 219
9.1 喀斯特地区安全利用类耕地土壤镉污染修复技术 219
9.1.1 优化施肥 219
9.1.2 水分调控 220
9.1.3 品种调整 220
9.1.4 石灰及土壤调理剂调控 221
9.1.5 叶面阻控 223
9.2 喀斯特地区严格管控类耕地土壤镉风险管控技术 225
9.2.1 替代种植 225
9.2.2 种植结构调整 226
9.3 黔西北地质高背景区镉污染耕地安全利用项目案例分析 227
9.3.1 污染状况分析 227
9.3.2 修复方案 230
9.3.3 修复实施效果评价 234
9.4 小结 251
第10章 展望 252
10.1 地质高背景区外源污染叠加效应及耕地土壤镉污染风险识别 252
10.2 山地作物安全生产的土壤镉风险阈值研究 252
10.3 安全利用与管控技术原理及分级治理技术方案与模式构建 253
参考文献 254
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