烟草–油菜轮作修复镉污染农田研究——以兰坪铅锌矿区为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 韩召阳 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 杨军 |
| 关键词 | 镉污染 植物修复 烟油轮作 生命周期评估 效益平衡 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 生态环境部于2023年12月发布的《关于促进土壤污染风险管控和绿色低碳修复的指导意见》明确指出，推动绿色、低碳、可持续的土壤修复是未来污染治理的关键方向。然而，传统超富集植物修复模式普遍存在投入成本高、经济收益低及难以大规模应用等现实问题。为响应政策导向、推动植物修复模式的工程化应用，本研究以云南省兰坪县典型矿区周边镉污染农田为研究对象，探索兼顾耕地安全利用与污染协同治理的修复路径。本研究以烟草-油菜轮作（简称“烟油轮作”）模式为核心，通过田间试验、经济成本核算、生命周期评估及情景模拟等方法，从修复效率、经济收益及环境影响等维度，对比分析四种植物修复模式的综合修复效果，进而提出适用于中国轻度镉污染农田的优化修复策略。主要研究结论如下： （1）烟油轮作模式在修复效率与经济可行性之间实现了良好平衡，具备较高的实际推广潜力。田间试验显示，伴矿景天单作模式的镉带走量最高，为724.79 g/ha。虽然去除能力最强，但因种植成本高、缺乏经济产出，其单位镉去除成本为154.6 RMB/g，投资回收周期长达65年。籽粒苋单作模式带走单位镉成本为96.4 RMB/g，但经济收益有限，回本周期为35年。烟草单作模式的镉带走量为457.61 g/ha，单位成本为107.6 RMB/g，其经济收益受烟叶中镉含量波动影响显著，存在不确定性。相较之下，烟油轮作模式的单位面积镉带走量为580.64 g/ha，依靠油菜籽的稳定收益将投资回收周期缩短至25年，在维持一定修复效率的同时具备良好的经济回报潜力。若烟草镉含量处于安全范围，该模式的经济效益仍有进一步提升空间。 （2）生命周期评估结果表明，烟油轮作模式的环境负担总体可控，关键影响来源清晰，具备进一步优化空间。研究将修复过程划分为种植阶段、修复阶段和处置阶段，以识别各阶段的关键环境影响因子。结果显示，伴矿景天单作的环境负担主要集中在种植阶段，占总环境影响的60.7%。籽粒苋和烟草单作在种植阶段对生态质量的影响最为显著，分别占环境影响总量的76.6%和80.5%；在处置阶段，对人体健康的影响最为突出，占比分别为58.2%和55.7%。烟油轮作模式的环境负担则主要集中于废物处置阶段，该阶段对综合环境影响、人体健康和资源消耗的贡献分别为54.5%、67.2%和51.6%。环境驱动因子分析进一步指出：种植阶段的主要负担来自柴油消耗，在四种修复模式中，其对环境影响的贡献在45.7%至75.1%之间，对人体健康、生态质量和资源消耗均构成显著影响；修复阶段的环境负担主要由氮肥施用引起，在烟油轮作模式中，氮肥相关的环境影响占比高达96.3%至99.3%；而处置阶段的环境负担则主要来源于飞灰填埋与交通运输活动。 （3）情景分析进一步验证了烟油轮作模式在轻度污染农田（土壤镉含量为0.6 mg/kg）中的推广前景与环境可持续性。模拟结果表明，该模式年均降低土壤镉负荷7.14%，可在12年修复周期内完成修复目标。在轻度污染情境下，当烟草叶片中镉含量控制在5 mg/kg以内，符合当前市场收购标准时，烟草和油菜籽的销售收入可抵消修复成本，带来额外经济收益，缓解农户资金压力。健康风险评估结果显示，若烟叶中镉含量从常规水平2.5mg/kg升高至5mg/kg，吸烟者的镉致癌风险将由基础水平翻倍上升至每年1.16×10-6，但仍处于国际公认的可接受风险范围，且远低于烟草中其他常见致癌物质的致癌风险。环境可持续性方面，若采用烟油轮作模式在本地完成污染修复，所产生的综合环境负担为22.5 MPt，显著低于因土壤污染导致减产而通过国际粮食进口弥补所造成的全球环境影响水平139.1 MPt。 综上，烟油轮作模式作为一种兼顾污染修复效率、农业经济效益与环境可持续性的绿色低碳修复路径，展现出在轻度镉污染农田中良好的实用性与推广潜力，为我国农田污染治理提供了可行、可持续的替代策略。 |
| 学科主题 | 环境科学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 94 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215694]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩召阳. 烟草–油菜轮作修复镉污染农田研究——以兰坪铅锌矿区为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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