当前世界环境

介绍

土壤不仅是植物生长或池以处理不希望的材料的介质，而且还有许多污染物到地表水，大气和食物的发射器。因此，表面土壤中累积的污染物可以运输到不同的环境组分。土壤污染物不仅可能威胁人类健康，不仅待卫生质量食品，而且威胁着饮用水。近年来，诸如重金属污染等环境问题已成为重要问题。¹一些重金属是维持生命所必需的，但其他重金属形成的有毒化合物可以影响生态系统。²不可否认，地球上的生活质量与环境的整体质量息息相关。^3.由于工业、农业和家庭活动造成的生物圈重金属污染给土壤的安全合理利用带来了严重的问题。化肥和农药的农艺应用继续促进土壤中金属的积累。重金属对生态系统的污染是对环境的真正威胁，因为金属不能像有机污染物一样自然降解，在食物链的不同部分积累，在生态系统中持续存在。⁴肥料毒性可能影响各种形式的不同生物。物理，化学和生物过程在某些情况下许多结合，以浓缩金属而不是稀释它们。

Zn，Cu，CD和Pb列于尼日利亚土壤和水污染的环境质量标准中。⁵这些重金属不仅因为被列为环境标准的一部分而受到关注，而且还被指出对饮用水和水生生物有一定程度的毒性。由于铅抑制了作为电子受体的代谢产物的供应，因此它倾向于抑制硝酸盐还原酶的活性。⁶他们还报告说，农田周围地表水中的砷浓度很高。本研究利用2012年雨季农田水、沉积物中Zn、Cu、Cd、Pb的排放情况进行了分析。特别是研究了施肥和降雨径流对农田重金属排放的影响。

材料和方法

该研究是在尼奥教学和研究场所（Fauutrf），Afaha-Oku，Uyo，尼日利亚教学院的连续裁剪可耕作实验地块中进行。该地区位于Latitudes 4之间⁰52^”和5⁰3.^”n和纵向7⁰51^”和8.⁰20.^”海拔高度65米。这个地区被分为两个明显的季节，雨季和旱季。雨季从四月开始，一直持续到十月。它的特点是每年约2500-4000毫米的强降雨。降雨强度非常高，有证据表明该地区与坡度和降雨因素有关的高淋滤和侵蚀。⁷在15％的斜率上测量0.5ha的区域，制备了12个绘图;每60 x 5米²它们之间被脚束隔开。

治疗中的应用

家禽有机肥20吨公顷^-1无机肥料(NPK) 300 kg hm2^-1．⁸分配给试样复制三次以测量肥料类型之间的重金属浓度的实验曲线。实验领域被清除，种子床通过季节耕作制备良好。在通过广播种植前两周施用良好固化的家禽粪便，并完全融入土壤。虽然在种植后2周施用无机肥料。在裁剪季节期间，在1米间隔播种一块木薯切割，每磅植物和每0.36公顷种植面积的植物植物总量为3240株植物。每个实验策略挖出1.5米高和1.2米宽的沟槽，以适应安装在那里的径流收集罐。在每个地块中有三个收集罐（直径为90厘米，直径为58厘米）。收集罐直接置于安装在堰的粗糙的钟端的PVC管道下。在每个收集罐的底端，在罐的地板上方的1cm以下，是安装的龙头，通过该抽头，径流水在采取测量后排出。

抽样策略 土壤采样

采用不锈钢螺旋钻从土壤表面采集分别标记为P1、P2、P3、P4、P5和N1、N2、N3、N4、N5的土壤样品36个(各18个)，分别添加家禽和无机肥料。此外，在农田中采集对照土壤样品(C1、C2)。收集的样品通过2mm的筛子筛分，并储存在预洗的聚乙烯塑料袋中，用于后续的样品制备和分析。土壤理化特性;pH值、有机质和重金属含量采用Gupta描述的方法测定⁹

由径流水携带的流量

每次暴雨后，从每个水箱采集径流水带入收集池的不同处理排放物，用于测定农场重金属浓度。在把分水从罐中倒入50 cl的瓶子之前，先将流出的水彻底搅拌。从每个水箱中提取的样本被带到实验室，让它们沉淀两到三天，水箱中的水被抽干以供进一步使用。用Whatman的滤纸(42号)进一步过滤沉淀(残渣)，放入培养皿烘干。将干燥的样品称重，然后与收集装置中的总径流水相乘，得到径流冲进各自收集装置的土壤的总重量。然后将这一量添加到从沟渠收集的侵蚀土壤的干重中，以毫克/千克土壤/升水(mg*kg)表示^-1andmg / l)。样本随后送往认可的实验室进行多元素分析(Lasunnex laboratory Ltd.)。PHC)。

重金属测定

为了测定锌、砷、镉和铅的有效含量，采用EDTA浸出法进行了单次萃取。该方法常被农学家用于评价土壤中金属的植物有效性分数。取大约0.2 g的土样称重，放入100厘米的土壤中^3.锥形瓶。五十立方厘米五十厘米^3.加入EDTA二钠（pH7.0的0.05μm），并在振荡器上每分钟摇动10次旋转。通过Whatman的0.45滤纸过滤溶液，通过原子吸收光谱（AAS）对锌，铜，镉和铅进行滤液，滤液

值得注意的是,这些金属在土壤的可推断出的分数可能的内容可以被植物的根,而径流的数量往往给一个想法的池的大小可能清空进入水体,造成富营养化。

由于土壤pH和有机质的选择对重金属的保留和释放具有重要的作用，因此在悬液(土壤/水1:2.5)中测定土壤pH，并采用Walkley-Black法分析有机质¹⁰

数据统计分析

分析农业土壤中Zn，Cd，Cu，Pb和pH和pH和有机物质的浓度，评估不同病例的充分区别。使用T检验比较水和土壤中的含量。当概率有0.05时，结论了任何一对样本群体之间的显着差异。使用SPSS for Windows进行多变量统计技术，ANOVA和判别分析（释放版本.11。INC.CHICAGO）。

结果与讨论

探索性数据分析

表1和表2提供了经过家禽粪便和NPK肥料处理的土壤样品和径流水中重金属、pH和有机质含量的汇总统计。两种处理的平均总pH、有机质和重金属水平都比典型土壤样品高出几个数量级。与正态分布系数相比，家禽和NPK处理土壤中各变量的偏态和峰度系数较高。因此中位数低于等差均值，等差均值是恒定的，偏度很高，说明有一些异常的高值。此外，土壤重金属浓度呈负偏态，特别是在NPK改良土壤中，82%的土壤和径流中重金属浓度超过临界值(5 mg/kg)。相对较高的cv表明，在局部尺度上存在较高的变异性，而变异性在该地区的分布并不均匀。因此，研究中的变量说明了两种不同的行为。

表1:pH、ORG和heavy的统计汇总 土壤和水样中的金属浓度 氮PK改良土 点击此处查看表格

表2:pH、ORG和heavy的统计汇总 土壤和水样中的金属浓度 家禽滴修正了土壤 点击此处查看表格

图1为施肥后土壤在种植季末水、土壤中重金属浓度、pH和有机质水平。径流水和土壤的酸性水平相同，但土壤有机质含量比径流水高300%。这意味着，在导致地表流动的暴风雨期间，有机物不易从土壤中移走。土壤中锌和镉的含量趋于较高，而从农田冲来的径流水中铜的含量较高。施用禽畜粪便和氮磷钾后，铅是唯一浓度最低的元素。

Figure 1：用肥料修正的土壤中水和土壤中的重金属浓度，pH和有机物质水平 点击这里查看图

土壤pH值和有机质

有机质和pH是控制土壤中重金属滞留迁移的最重要因素。这两个参数也受到土地利用和农业实践的影响。以pH值表示的土壤反应是自由氢离子(H⁺)土壤溶液浓度。自由H的值⁺土壤中的浓度影响土壤中养分元素的有效性和生化反应。从表3可以看出，在农田施用化肥后，该土壤的酸性水平显著提高至微酸性。根据Akinrinde,¹¹ 轻微的酸性会增强植物根系对碱性阳离子的吸收，因为它不会抑制有益的土壤微生物的活性，这些微生物受土壤反应(强酸性)的影响。土壤pH值从微酸性(改良土)到中酸性(对照土)。土壤pH值通常被认为是土壤支持植物生长的能力和适宜性。pH为4.8是植物最适生长的下限，pH为9.5则是植物仍能生长的碱度的上限。因此，土壤一般可以支持植物生长。

土壤有机物通常用细粘土颗粒混合以形成土壤胶体。由于其具有增强土壤中的最物理和化学活性的结合特性，这是一种重要的土壤部分。因此，与其他胶体的接触增加，土壤溶液大多数将家禽粪便添加到土壤中。家禽粪便中的有机物修正的土壤在径流水中的0.45（曲线3）至1.23 cmol / kg（图1）和0.38（PLOT 2）至1.18mg / L（站1），平均值为4.858 cmol /公斤。虽然在径流水中的NPK有机物水平高于土壤（12.8mg / L）。该控制图在有机物质中低（0.705 CMol / kg）。已经，这在稀疏的木薯生长中显示出低生产率和不稳定的土壤。

图2典型判别式区域图 功能在重金属污染农田due 施肥应用。 点击这里查看图

农业季节结束时土壤和水中的重金属含量

The mineral element originates from soil and dissolved in water for plant roots’ absorption but those required in small quantity for optimum performance are regarded as trace elements The concentration of these metals can however be increased to become potential pollutants if heavy metals containing in agronomic activities are introduced into the environment.¹²对环境中重金属存在的担忧源于它们不能被分解成无毒形式这一事实。因此，一旦水生生态系统受到重金属污染，其潜在威胁将持续多年。

所获得的结果列于表3中。显然，两种治疗表现出不同浓度的重金属。显而易见的是，两种修正案具有高度的重金属水平变化（规范相关是土壤和径流之间的0.893和0.801）。虽然较低程度的内部变化（Wilks Lambda统计）的程度越低，但是内部变化越大，作为总变化的比例。NPK结果的统计学意义还表明最初分组的病例具有非常高的百分比（91.2％）的正确分类。然而，对于家禽粪便，土壤和径流水中的重金能浓度低，表明该变量在统计学上没有统计学意义（p> 0.05），用于区分重金属浓度。因此，只发现铅和镉在NPK修正的土壤中区分。

表3:两种肥料的判别分析结果 重金属浓度方面的使用模式 点击此处查看表格

对所有样品进行了锌分析（表4）低于普通土壤含量的1000毫克/千克水平¹³这种相对较低的Zn水平可能是自然背景水平，土壤和水体中Zn浓度相对较高的原因是施用含锌肥料有提高土壤Zn水平的作用。土壤和径流水中镉含量均较高。其毒性水平明显与家禽降磷(PD)和氮磷钾施肥有关。令人惊讶的是，当锌含量低时，镉含量高。这与Eggenberger和Waber的发现相矛盾¹⁴镉通常以锌的微小杂质的形式存在于环境中。铜对生殖生长和根代谢很重要。影响有效性的一个主要属性是土壤pH值，即土壤酸度或碱度的量度。在高pH值的土壤中，铜的有效性较差。¹⁵结果表明，施用有机肥或无机肥均影响农田Cu水平(PD-5.66, NPK-5.82, C- 2.76)。此外，在暴雨期间，这种金属的大部分很容易被冲到河流中(PD-5.90, NPK-6.06, C-4.70)。土壤铅含量分别为0.232、0.211和0.145 mg/kg，径流水铅含量分别为0.12、0.25、0.17 mg/kg。

表4:pH值、有机物的统计估计 各处理土壤重金属含量的变化 和水样 点击此处查看表格

结合结构矩阵的判别函数

地图（图2）揭示了组与判别功能之间的关系。结合结构基质结果，它给出了预测因子（NPK和家禽肥料）和重金属之间关系的图形表示。在水平轴上显示的第一功能将重金属分离在处理中。由于浓度水平与第一功能强烈地相关（NPK），这表明NPK修正的土壤通常是最受污染的重金属污染。第二个功能分离基团1和3. pH和有机物倾向于确定土壤中重金属可用性的决定因素，尽管地图表明它们往往以适量的肥料应用浓缩。只有两个判别函数绘制，但由于发现第三个功能相当微不足道，地面地图提供了判别模型的综合视图。

结论

该研究的结果表明，研究区的表土严重污染了重金属 - ;Zn，Cu，Cd和Pb用肥料进行有机或无机施用。这表明这种环境中的水体和作物，吸收来自土壤的营养物质具有高浓度的重金属浓度系数，特别是Pb和Cd。此外，该结果指出需要采用能够增加产量的精密农业，同时通过管理肥料应用来降低环境影响。

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