농경지 및 화북 평야 제품의 카드뮴, 납, 구리, 아연 축적에 대한 추진 요인

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7429(2023) 이 기사 인용

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농업 토양에 중금속이 축적되면 식량 안보가 우려됩니다. 본 연구에서는 Geographical Detector를 이용하여 화북평야의 농경토양 및 산물의 Cd, Pb, Cu, Zn 축적에 6가지 유형의 요인(11개 요인)이 미치는 영향을 조사하고 지배적인 요인을 확인하였다. 그 결과, 지역 농업 토양에 중금속이 축적되어 있고 카드뮴 축적이 심한 것으로 나타났습니다. 중금속 축적은 정책적 요인(비료 및 농약의 관리 및 감소), 시비 요인(유기 및 화학비료의 적용), 살충제 요인(제초제 및 살충제 적용), 대기침적 요인(중금속)에 의해 크게 영향을 받았다. 대기 증착 중 금속 농도). 정책 요인은 다른 세 가지 유형의 요인을 지배했습니다. 대기 퇴적과 비료 및 살충제의 과도한 사용은 중금속 축적으로 직접적으로 이어집니다. 유기비료는 중금속 농도가 높고 시비량이 풍부하기 때문에 농경지 토양에 중금속 함량이 높습니다. 이 연구는 농약 감소를 위한 공식화된 시비 및 실행 계획이 연구 지역의 농업 토양 및 제품에 중금속 축적을 효과적으로 줄일 수 있음을 시사합니다.

농산물의 안전과 관련하여 농업 토양의 중금속 오염은 중국에서 많은 관심을 받아 왔습니다. 2005년부터 2013년까지의 토양 오염 현황에 대한 첫 번째 전국 조사를 기반으로 한 성명서는 중국 환경보호부와 국토자원부가 발행했습니다1. 성명서에는 국토의 13.3%가 중금속으로 오염돼 있으며, 오염된 경작지의 대표적인 중금속은 Cd, Ni, Cu, As, Hg, Pb로 나타났다. 연구2는 2000년부터 2018년까지 중국의 농지 토양 오염에 대한 연구를 검토한 결과, 농경지의 평균 Cd 농도가 0.86 mg kg−1인 것으로 나타났습니다. 평균값은 중국 농경지의 토양 오염에 대한 위험 선별 임계값(0.6 mg kg−1)을 초과했습니다3. 별도의 연구4에서는 화북 평원 북부 지역의 도심 주변에 위치한 농지가 중금속 농축의 주요 지역 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 중금속은 작물 성장을 억제하여5 작물 수확량을 감소시킬 수 있습니다. 게다가 농산물에 함유된 중금속은 인체에 축적되어 독성 효과를 유발할 수 있습니다. 식량 작물의 중금속 한도 초과는 다른 지역보다 중국 남부에서 더 흔했습니다6. 이는 부분적으로 토양 산성화로 인한 중금속의 높은 식물 이용률 때문이었습니다7. 중국은 세계 경작지의 8.2%에 불과하지만 세계 인구의 약 18.1%를 보유하고 있습니다. 경작지의 중금속 오염은 중국인의 생존에 중요한 문제입니다.

농업 토양의 중금속은 자연적 및 인위적 발생원이라는 두 가지 유형의 발생원에서 나옵니다. 천연 자원은 토양 유형 및 토양 모재와 연관되어 있습니다8. 예를 들어, 토양 내 Cr과 Ni는 주로 중국 웨이팡(Weifang)9의 모재에 의해 영향을 받았고, Cu와 Zn은 파키스탄 시알코트(Sialkot)10의 농업 토양에서 지질 기원이었습니다. 자연 발생원보다는 인위적 발생원이 대부분의 중금속을 농업 토양에 기여합니다. 금속 제련은 중국 북서부 Shangdan Valley의 농업 토양에서 Cu, Pb, Zn 및 As에 큰 영향을 미쳤습니다11. 차량 배기가스는 요르단의 농업 고속도로 토양에 있는 중금속의 주요 인위적 배출원 중 하나입니다12. 대기 퇴적은 중국 흑룡강과 절강의 농업 토양에서 Cd, Hg, As, Cu, Pb, Zn, Cr 및 Ni를 포함한 중금속의 주요 원소 공급원이었습니다13,14. 농업 생산 활동은 또한 농업 토양에 유입되는 중금속에 큰 영향을 미쳤습니다. 중국 Shouguang의 시설농업 토양의 중금속 축적은 유기비료, 인산염비료, 복합비료의 시비와 관련이 있다15. 농약은 농업 토양에서 중요한 인위적 중금속 공급원 중 하나로 제안되었습니다16. 짚 반환은 중국 중부 Jianghan 평야의 농업 토양에서 주목할만한 Cd 축적으로 직접적으로 이어지는 것으로 입증되었습니다17. 관개수는 중금속(As, Cd, Cu 및 Hg)의 주요 공급원이었으며, 중국 양쯔강 삼각주 농업 토양에 대한 총 투입량의 60~71%를 차지했습니다18. 또한 바이오솔리드의 적용, 하수 관개 및 폐기물 처리도 농업 토양의 중금속 축적에 영향을 미쳤습니다8.