文献分享 | J. Hazard. Mater. 三峡库区蔬菜生态系统土壤农药残留生态风险及环境承载力
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文献分享
2022.9.16
三峡库区蔬菜生态系统土壤农药残留生态风险及环境承载力
题目：Ecological risk assessment and environment carrying capacity of soil pesticide residues in vegetable ecosystem in the Three Gorges Reservoir Area
杂志：Journal of Hazardous Materials
文章简介
土壤农药残留污染已成为生态保护日益关注的问题，但关于农业生态系统中农药残留下的土壤环境承载力（SECC）研究有限。本文对三峡库区的表层土进行了采样，农药残留清单包括55种目前使用的农药（总计占三峡库区每年大规模使用农药种类的60%左右）和我国已禁用的11种持久性农药，基于生态风险评价的概念，提出了一种改进的农业土壤农药残留环境承载力评价体系，并应用到三峡库区蔬菜生态系统，以助于指导农药的合理使用，控制土壤环境风险，从而实现农业绿色发展。
图1 研究区位置及热点区域
主要方法
式中，SECC为土壤环境承载力，安全系数值在0-1之间；d为土壤深度；ρ为土壤整体密度（kg/m 3 ）；A为三峡库区中蔬菜种植面积（km 2 ）；S i 表示第i种农药土壤环境质量评价标准（mg/kg）；C i 表示第i种农药的含量（mg/kg）。SECC评价还包含三个关键方面：土壤稀释能力（F 1 ）、累积率（F 2 ）和风险系数（F 3 ），分别计算如下：
1. 土壤稀释能力（F 1 ）
式中，F 1 用土壤的自然稀释能力（NAC）来描述，已广泛使用生态系统服务性能指数（EPX）计算。下标“obs”和“ref”分别表示对应参数的实测值和参考值；熵权ω（i = 1、2、3、4）表示对应参数对NAC的贡献，权重系数越高意味着越显著。利用SOM、pH、CEC和Clay四个核心评价变量来量化NAC的性能。
2. 累积率（F 2 ）
3. 风险系数（F 3 ）
由农药残留的潜在生态风险熵RQ决定。风险系数越低，土壤承载力越小（0 < F 3 ≤1)，风险系数的表达式为：
预警系统：
将每种农药的SECC作为土壤环境质量可接受水平的上限，通过简化方程可以预测超过特定标准的时间：
主要结论
1.201份表土样品中，62.1%种农药残留超标，复合农药污染比例较高。拟除虫菊酯类杀虫剂和除草剂草甘膦的使用频率和含量较高。
图2 三峡库区蔬菜地农药残留情况
2. 三峡库区农药甲氰菊酯目前已超过土壤环境承载力，而氯虫腈、β-氟氯氰菊酯和草甘膦是未来50年土壤环境承载力的最大威胁。
图3 三峡库区蔬菜生态系统农药残留土壤环境承载力
3. 蔬菜生态系统中农药残留的生态风险也会受到农业区和农民的各种种植活动影响。
图4 农药风险与农民种植活动的相关分析
4. 监测数据的获取和风险评估是生态保护和农药可持续使用战略的首要和关键步骤，下一步是制定长期监测计划，以改善三峡库区的环境条件，减缓农业生态系统恶化。
借鉴意义
了解到近年来三峡库区蔬菜地土壤农药污染情况，说明新兴低毒高效农药值得关注，禁用历史持久性农药残留同样不可忽视。本研究采用的SECC指标体系是在土壤重金属承载能力研究基础上改进而成，综合考虑了土壤环境容量、累积投入产出率和风险特征的动态容量模型，该评价方法值得学习。此外，图表制作美观，值得参考。
文章信息
Yang Y, Chen T, Liu X, et al. Ecological risk assessment and environment carrying capacity of soil pesticide residues in vegetable ecosystem in the Three Gorges Reservoir Area[J]. Journal of Hazardous Materials, 2022, 435: 128987.
DOI https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128987
分享人介绍
颜小曼，2021级硕士生
研究方向：农业非点源污染模拟与控制
邮箱：202121180016@mail.bnu.edu.cn
颜小曼 | 供稿
张宇涵 | 编辑
陈磊 | 审核
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流域面源污染控制与水环境修复
陈磊
团队负责人
本公众号由北京师范大学面源污染团队运营，重点分享水利工程、环境科学与工程、生态工程、环境系统工程等领域的学术前沿、科普知识，特别是创建了科学家分享系列《失败集》和文献俱乐部；荣获2020年全国百强学术公众号。
团队负责人陈磊，教授，博士生导师，第五批中组部“万人计划”青年拔尖人才获得者，流域非点源污染过程学科团队负责人（2017-2020）。中国水利学会、中国环境科学学会水环境分会、国际水学会（IWA）、中国地理学会理事。主要从事流域非点源污染模拟与控制、水环境模拟与修复、海绵城市机理及设计、流域综合管理等领域研究，在非点源污染过程机理、核算模型和防控模式等方面取得多项关键突破。发表学术论文130余篇，其中在Water Research、Water Resources Research、Journal of Hydrology等权威期刊发表第一/通讯作者SCI检索论文64篇，出版学术专著3部，授权软著/专利10项，获省部级奖励3项。担任Journal of Hydrology等多个国际期刊副主编/客座主编，组织首届大江大河生态保护与修复研讨会、SWAT2016等重要会议，为30余个本领域顶级刊物提供审稿服务，取得了一定的国际影响力。
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