土壤—植物系统对合成洗涤剂(LAS)净化功能的研究

通过水稻盆栽实验和沈阳西部污水生态工程土地处理系统试验,应用回归分析等方法研究了合成洗涤剂LAS在土壤-水稻系统中的净化规律和沈阳西部污水生态工程土地处理系统不同生态结构类型的土壤-植物系统对LAS的净化效果。其结果是:(1)LAS在土壤-水稻系统中的净化速率符合一级反应动力学方程,其半衰期为2S—30天,净化率达93—94％;(2)在目前沈阳西部原污水中LAS含量情况下,土壤—植物系统可使LAS浓度降低一个数量级。     

二甲四氯胺盐除草剂在稻田环境中的残留及消解动态

在湖南长沙、浙江杭州和贵州贵阳采用田间试验方法,研究了除草剂二甲四氯胺盐在水稻及稻田环境中的残留及消解动态。稻田水、土壤、植株用二氯甲烷和酸溶液混合提取,稻米采用甲醇和水混合提取,经HPLC测定。结果表明,二甲四氯胺盐在稻田水、土壤、鲜植株、糙米样品中的添加回收率均大于80%。在稻田水中二甲四氯胺盐的半衰期为5.75~6.76 d,土壤中二甲四氯胺盐半衰期为6.67~7.38 d,在水稻鲜植株中二甲四氯胺盐半衰期为5.50~6.68 d,降解较快。收获的水稻糙米中二甲四氯胺盐的残留量均未检出。二甲四氯胺盐在糙米中最高残留限量(MRL值)推荐值为0.1 mg/kg。建议75%二甲四氯胺盐水剂的使用剂量为600 g/hm2,施药1次,在正常收获期收获水稻是安全的。     

灭多威在水稻上的残留检测及降解动态研究

利用气相色谱-火焰光度法(GC-FPD)研究了灭多威在水稻田田水、土壤、水稻植株和水稻糙米中的残留及降解动态. 当灭多威的添加量为0.045～0.450 mg/kg时,其在水稻糙米、植株、土壤和田水中的平均回收率分别为82.8%～91.0%,84.4%～98.1%,83.7%～90.3%和85.9%～86.9%,变异系数分别为5.2%～8.1%,6.8%～9.0%,3.7%～7.7%和6.4%～8.3%. 测定了灭多威在湖南长沙、湖北罗田、江西樟树和浙江杭州4个水稻主产区的水稻植株、土壤及田水中的降解动态. 结果表明,灭多威在湖南长沙、湖北罗田、江西樟树和浙江杭州的水稻植株上的降解半衰期分别为16.08,4.47,15.93和22.87 h,在湖南长沙、湖北罗田和江西樟树水稻田田水中的降解半衰期分别为6.74,3.88和28.06 h. 灭多威在浙江杭州水稻田田水中未被检出,其在4个研究区稻田土壤中也未被检出. 按照推荐剂量的倍量施药,在施药14 d后,灭多威在水稻糙米中的残留量均低于日本肯定列表制度规定的在稻米上的最大残留允许量(0.5 mg/kg).      

多菌灵在稻田水、土壤及稻米中的残留研究

采用田间试验方法,研究了多菌灵在水稻上的消解动态及最终残留。结果表明:多菌灵在田水和土壤中的消解动态均符合一级动力学方程,原始沉积量与施药剂量、施药次数密切相关,其半衰期分别为3.07~3.25d和6.12~6.25d。按推荐剂量231g/hm2最多施药3次,在收获的稻米中多菌灵的残留量低于中国、食品法规委员会(CAC)及日本的MRL标准。     

不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配及输入效率

为了研究不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配与输入效率,通过盆栽试验,采用13C-CO₂脉冲标记法,定量研究水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)内光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中的分配及其对根际、非根际土壤有机碳的贡献.结果表明:13C-CO₂脉冲标记6 h后,水稻地上部、根系和根际土中13C的丰度最大值均出现在分蘖期,分别达到1 864.7‰、842.6‰和-8.2‰,显著高于后3个生育期.分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期这4个生育期水稻光合13C在地上部的分配比例依次增加,而在根部和根际土中的分配比例逐渐减小;不同生育期水稻光合13C在水稻-土壤系统中的总回收率为72.0%～81.0%,在籽粒中的回收率由1.8%逐渐增至40.3%,在根部和土壤中的回收率逐渐下降,表明水稻生育前期光合作用更强,能够向地下部快速输入“新碳”.水稻生长至成熟后,茎叶中光合13C的分配比例由61.0%～93.1%降至32.8%～74.1%,而在籽粒、根部和根际土中的分配比例分别增加了1～2倍,表明水稻植株在生长过程中光合碳向籽粒和地下部传输.根际沉积效率随水稻的生长逐渐由分蘖期的11.0%降至灌浆期的4.1%;光合碳对土壤有机质的贡献也逐渐减低,而且对根际土的贡献显著大于非根际土,表明水稻生长速率决定了光合碳对土壤有机碳的贡献率,而水稻根际沉积效应是根际土壤有机质获得较高光合碳贡献率的主要原因.该研究进一步量化了水稻生长期间光合碳的分配及其对土壤有机碳库的贡献,有助于深入开展水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究.      

嘧草醚在水稻中的残留消解动态及膳食风险评估

为了评价嘧草醚在水稻生长过程中使用的安全性,于2018—2019年分别在佳木斯、济宁、南昌、宁波4地进行了为期2年的田间试验,研究了嘧草醚在田水、土壤、稻株中的消解动态及稻米、稻壳、稻杆中的最终残留.结果表明：嘧草醚在田水、土壤及稻株中的消解规律均符合一级动力学模型,在4地田水中的消解半衰期（t_1/2）为1.07~3.48 d,土壤中的消解半衰期（t_1/2）为3.14~5.42 d,稻株中的消解半衰期（t_1/2）为4.47~8.08 d.通过对消解半衰期与土壤性质和气候条件的线性回归分析可得,嘧草醚在不同基质中的消解速率均与土壤有机质含量和平均气温呈显著相关.施用1.5倍或2倍推荐使用剂量的嘧草醚后（90或120 g·hm^-2）,收获的稻米籽实中检测出嘧草醚的残留量均未超过日本和韩国规定的最大残留限量（MRL）值（0.05 mg·kg^-1）.通过计算得出每人每天从稻米中所摄入的嘧草醚为0.0037 mg,其风险商值（RQ）为0.0028,处于安全水平.     

林丹(γ-六六六)在土壤中的吸附性与其在土壤和小麦中残留量的关系

本文利用~(14)C—林丹研究了γ-六六六在不同土壤中的吸附性及其在土壤和小麦中残留量的关系。试验表明,γ-六六六在土壤中的吸附率与土壤中的有机质含量、可萃取铝含量和酸性等均有密切关系。同时,环境温度对吸附率也有一定影响。通过~(14)C—林丹在不同土壤和小麦植株中残留量的测定,证明土壤中γ-六六六的吸附率、小麦对土壤中r-六六六的吸收率以及γ-六六六在土壤和小麦中的残留量相互之间均有明显的相关性。为此,本研究不仅摸清了某些影响土壤吸附γ-六六六和小麦吸收γ-六六六的理化因子,同时,对用土壤某些理化性质的测定值来预测栽培试验时土壤和小麦中六六六的残留水平提供了一个途径。     

南方红壤侵蚀流域水稻田中稀土元素的迁移累积特征

稀土元素通过植物吸收经食物链最终进入人体,并在人体中累积,进而影响食用人群的健康.水稻作为我国南方地区的主要粮食和经济作物,是人们生存的基础.本文通过南方花岗岩红壤侵蚀流域水稻植株根系土壤及其各部位稀土元素含量的调查,探究稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移累积特征.结果表明:研究区土壤中稀土元素含量平均值为389.02 mg·kg~(-1),水稻土壤中呈现出重稀土元素相对富集的特点.土壤中稀土元素在Eu处呈亏损状态;除10号样点外,其他样点土壤的稀土元素在Ce处呈富集状态.水稻植株不同部位的稀土元素含量差异较大,水稻根、叶及稻谷中稀土元素含量的平均值分别为152.63、5.03和0.64 mg·kg~(-1),呈根叶稻谷的规律.稻谷中的稀土元素含量虽未超过日均稀土元素的摄入量(5.33μg·kg~(-1)·d~(-1)),但长期食用仍存在一定的健康风险.土壤稀土元素向水稻植株各部位的转移能力差异较大,呈根叶稻谷的规律.     

辛硫磷在小麦盆栽土壤中的消解

小麦根系吸收土壤中的~(14)C-辛硫磷,经茎转运到植株地上各部分,累积在小麦叶片中的~(14)C-辛硫磷残留物再通过蒸腾、代谢和光解等途径不断转移和消解,或以~(14)CO_2,或以其它含~(14)C-化合物形式向体外逸出,经过整个生育期(90天)的转移和消解,麦收后土壤中仍有少量~(14)C-辛硫磷残留物,这些残留物或以含~(14)C土壤蒸发液形式、或由土壤微生物作用分解成~(14)CO_2逸出土壤。     

长期不同施肥土壤中残留五氯酚在水稻中的富集特征

研究长期不施肥(CK),施无机肥尿素(N),施有机肥(OM)和无机有机肥配施(N+OM)4 种处理红壤水稻土中五氯酚(PCP)的消解及其在水稻根、茎和稻谷中的富集特征.结果表明,4 个处理土壤中残留态氯代酚显著降低水稻茎和稻谷生物量,但对根生物量的影响未达显著水平.N 处理表层土壤中可提取PCP 残留量为2.42mg/kg,显著高于CK、OM 和N+OM 处理,表明长期单施N 抑制土壤中PCP 的消解.在水稻根中检测到PCP 及其脱氯降解产物2,3,4,5-四氯酚(2,3,4,5-TeCP)和3,4,5-三氯酚(3,4,5-TCP).在OM 和N+OM 处理水稻根中PCP 含量显著小于CK 和N 处理,表明长期单施OM 或N+OM 均显著减小水稻根对PCP 的富集量,而长期单施N 对水稻根富集PCP 并没有显著影响.在4 个处理中的水稻茎和稻谷中只检测到PCP,且在茎和稻谷中PCP 含量均没有显著差异,水稻茎和稻谷中PCP 浓度均值分别为164.9 和75.7ng/g.     

茚虫威在土壤中的消解动态研究

茚虫威是一种广谱高效的氨基甲酸酯类杀虫剂,低毒低残留。采用气相色谱法对茚虫威在土壤中的残留进行分析,采用田间试验方法研究了茚虫威在土壤中的消解动态。结果表明,茚虫威在土壤中消解较快,其残留消解动态曲线符合化学反应一级动力学方程,在土壤中的半衰期为7.6天。说明茚虫威使用后在环境(土壤)中可以较快地消解,从而可以较好地保障生产安全。     

呋喃丹在模拟水稻-鱼和水稻-萍-鱼生态系统中行为归趋的比较研究

用~(14)C标记法研究呋喃丹在水稻-鱼和水稻-萍-鱼两种模拟生态系统中的分布、消失和残留行为。结果表明,由于萍的引入,使在水稻-萍-鱼系统中,田表水中的残留较低,而鱼体中残留较高。结合态残留物是土壤、鱼和植株体中呋喃丹的主要残留形态。     

典型土壤双季稻对Cd吸收累积差异

用盆栽试验方法研究典型土壤双季稻条件下水稻对Cd的吸收累积差异.选取典型水稻土黄泥田(板页岩母质发育)和麻砂泥(花岗岩母质发育),通过添加不同浓度梯度外源Cd,进行盆栽试验,研究双季稻不同生育期土壤有效态Cd(DTPACd)、水稻植株各部位以及糙米Cd累积情况.结果表明,双季稻晚稻生育期土壤有效态Cd大于早稻,黄泥田大于麻砂泥,其差异性均达极显著水平(P0.01).水稻植株各器官(根、茎、叶、壳和糙米)Cd累积量随外源Cd增加和生育期的延长而呈现递增的趋势.不同生育期、不同土壤水稻糙米与植株各器官Cd累积量差异显著,具体表现为:早稻小于晚稻,黄泥田小于麻砂泥.水稻各器官(根、茎、叶、壳和糙米)中Cd含量与土壤有效Cd含量呈显著或极显著正相关关系.应用稻米Cd含量预测模型及水稻累积Cd的特征方程推算出土壤Cd安全阈值为:黄泥田早稻0.98 mg·kg~(-1)和晚稻:0.83 mg·kg~(-1);麻砂泥分别为0.86 mg·kg~(-1)和0.56 mg·kg~(-1).不同母质土壤的安全阈值与环境容量不同,其环境质量标准与污染修复控制措施应该有所区别.     

江西赣州梓山地区富硒土壤重金属元素安全性评价

在江西梓山地区采集土壤样712件、水稻样46件,分析该区土壤、水稻中As、Cd等重金属元素含量及其在土壤—水稻系统中的安全性。研究区土壤环境质量总体优良,清洁和较清洁土壤图斑面积为11 883.06hm2,占全区面积的96.82%;轻微污染的土壤图斑面积为368.66hm2,占全区面积的3.00%;重金属污染的土壤图斑主要分布于富硒土壤区。水稻中As等重金属元素含量较低,均符合国家食品安全标准。水稻对As等元素的吸收富集能力受其土壤总量及其有效性制约,而重金属元素的生物有效性主要受重金属总量与TFe2O3的控制。研究区土壤脱硅富铁铝的特征表明,该区土壤As等重金属元素的生物有效性较低,可开发富硒水稻。     

溶解性有机质对毒死蜱在土壤-植物系统中残留的影响

采用盆栽试验方法,研究了来源于绿肥(GM)、堆制过的猪粪(CP)、新鲜猪粪(PM)中的溶解性有机质(DOM)对农药毒死蜱消解及其在土壤-植物系统中残留的影响。结果表明:DOM能促进毒死蜱在土壤中的降解,显著降低植株对毒死蜱的吸收。在所研究的毒死蜱和DOM浓度范围内,添加GM、CP、PM处理可使土壤-植物系统中毒死蜱总残留量比对照处理(CK)分别减少10.6%、31.1%和36.0%,其中土壤中毒死蜱残留量降低了5.76%,16.39%和37.36%;植株中毒死蜱积累量降低了61.39%,35.12%和20.81%。研究结果可为有机肥的合理施用及农产品的质量安全控制提供参考。     

微波消解-GFAAS法测定土壤中的总铅

研究了微波消解-GFAAS法测定土壤样品中总铅的方法。土壤样品加入HNO3+HF,经微波消解体系消解后,在恒温加热器上赶酸并除硅,石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)测定土壤样品中的总铅。测定数据经过与国标(GB/T 17141-1997)消解方法的比对,以及对不同土壤及土壤标准物质的测试。结果表明,两者无显著性差异,且此法重复性好,试剂用量少,安全易控制,结果可靠。     

原子吸收法测定土壤中铜和锌的不同消解方法比较

用原子吸收法测定土壤中铜和锌,通过对3种消解方法进行消解对比试验,发现硝酸—氢氟酸—高氯酸体系电热板消解能将土壤消解完全,且准确度和精密度较高,硝酸—氢氟酸—过氧化氢体系电热板消解不能将土壤样品完全消解,准确度较低,而硝酸—氢氟酸—过氧化氢体系微波消解的精密度较低。     

微波消解火焰原子吸收光谱法测定土壤中六价铬

目前用于土壤中六价铬检测的提取方法较为单一,一般是使用HJ 1082—2019《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》中提到的碱溶液提取法. 但该方法在进行大批量土壤检测时存在耗时长、试剂用量大、温度不易控制等问题. 因此,建立高效、准确的土壤中六价铬测试方法,对开展土壤中六价铬污染风险评价及修复工作具有十分重要的意义. 本研究提出了微波消解火焰原子吸收光谱法,用于快速、准确测试土壤中六价铬. 通过开展提取剂组成与用量、微波消解方式、消解液过滤及pH调整等参数优化研究,确定了土壤中六价铬提取与测试的优化条件:消解液组成为碱性提取液20 mL、氯化镁100 mg、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液0.2 mL,3次微波消解,消解液用中速定量滤纸过滤,待测液pH调节至7.0~8.0. 在优化条件下,土壤六价铬的有证标准样品的测量结果均在标准值范围内,土壤基体加标回收率为85.5%~88.7%,相对标准偏差为7.6%~8.0%. 与HJ 1082—2019相比,本文建立的微波消解火焰原子吸收光谱法更适用于大批量土壤样品的六价铬检测分析,所采用的微波消解技术,操作相对简单、提取效率较高,易于在不同种类实验室中普及和推广,可为土壤中六价铬的快速准确检测提供技术支持和方法补充.      

城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应

在水稻土上施用城市污泥及化肥盆栽通菜,应用GC/MS对通菜植株和土壤中的邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等7类43有机污染物进行系统分析,探讨通菜植株和土壤中其累积效应.结果表明,通菜植株中检出邻苯二甲酸酯、多环芳烃、氯苯类、硝基苯类、醚类和卤代烃类共6类28种化合物(胺类未检出),土壤中检出上述7类33种化合物,均以PAEs和PAHs为主,其总含量是其他类污染物的几倍或数十倍.不同处理的通菜和土壤中各类有机污染物的含量差别较大,均以个别或少数污染物为主.施用城市污泥增加了植株和土壤中PAEs和PAHs等污染物的含量.强致癌性化合物苯并(a)芘在通菜中被检出,在部分土壤中的含量超过加拿大土壤质量控制标准(1.0mg/kg).除佛山污泥处理的通菜对氯苯类和醚类的生物浓缩系数(BCF)大于1外,其余均小于1.0.     

CO_2倍增对稻田土壤碳氮水解酶活性的影响

为了探究CO_2倍增对土壤微生物生物量和酶活性的影响,选择亚热带区多年种植水稻的典型红壤为研究对象,对不同水稻生育期下土壤微生物生物量碳氮及其土壤碳氮转化关键酶活性:β-葡糖苷酶(β-Glu)、木聚糖酶(Xyl)和几丁质酶(N-Ac)进行了研究.结果表明:相比于常规CO_2浓度(400×10~(-6)),CO_2倍增(800×10~(-6))促进了水稻生物量及土壤微生物生物量碳氮含量,且土壤微生物生物量碳氮受水稻生育期显著影响(P0.05),在水稻孕穗期时土壤微生物生物量碳氮均达到最大值.总体上,CO_2倍增促进了土壤中β-Glu酶、Xyl酶、N-Ac酶的活性,且三种酶的活性随水稻生育期变化的趋势一致,先递增(在孕穗期的酶活性最大),随后在成熟期下降.在相同生育期和CO_2浓度下酶活性大小为:β-GluN-AcXyl.多变量方差分析表明,CO_2浓度和生育期显著影响了水稻植株生物量、土壤微生物生物量碳氮和酶活性,且土壤微生物生物量碳(SMBC)和酶活性对CO_2浓度和生育期的交互作用产生了显著的响应;而且相关性分析表明,SMBC与土壤β-Glu酶、N-Ac酶、Xyl酶活性之间均有显著的正相关.总体而言,CO_2升高可促进水稻生长,增加土壤微生物量和土壤酶活性,这种影响随水稻生育期而变化,并在水稻生育旺期(孕穗期)达到最大;而且土壤微生物生物量特别是SMBC与土壤酶活性之间具有密切关系.