重庆开州区菜地土壤抗生素污染特征及潜在生态环境风险评估

农田土壤抗生素累积及其导致的生态风险已成为国内外研究的热点.采用调查问卷和实验分析相结合的方式,研究了重庆市开州区菜地土壤中四环素类、磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类和氯霉素类这5类抗生素的赋存特征,分析了抗生素含量和土壤理化指标的相关性,并评估其潜在生态环境风险.结果表明,菜地土壤存在抗生素累积,五大类共18种抗生素被检出,且以四环素类和喹诺酮类抗生素为主.喹诺酮类抗生素检出率最高（15.38%~100%）,其中氧氟沙星和诺氟沙星检出率达100%;四环素类抗生素含量最高（0~42.88 μg ·kg^-1）,其中土霉素含量最高为42.88 μg ·kg^-1.菜地土壤中抗生素总量为1.64~233.11μg ·kg^-1;其中,空心菜地（89.73 μg ·kg^-1）>白菜地（32.53 μg ·kg^-1）>辣椒地（32.16 μg ·kg^-1）>西红柿地（32.13 μg ·kg^-1）>黄瓜地（26.46 μg ·kg^-1）>草地（7.32 μg ·kg^-1）.相关性分析结果表明,土壤中总抗生素含量与有机肥施用量呈显著正相关关系（P<0.05）,与土壤pH呈显著负相关关系（P<0.05）;土壤中喹诺酮类和磺胺类抗生素含量和土壤含水量呈显著负相关关系（P<0.05）,而喹诺酮类抗生素含量与土壤速效磷、有机质含量呈显著正相关关系（P<0.05）.潜在生态环境风险评估结果显示：开州区菜地土壤中四环素类和喹诺酮类抗生素具有中度生态风险,其中62%~92%和62%~100%土样的喹诺酮类抗生素对土壤动物和微生物具有潜在毒性.     

秸秆添加对长期施肥旱地红壤N2O和CO2排放的影响

秸秆还田作为农田土壤培肥的一种重要措施,显著影响N₂ O和CO₂ 等温室气体排放.为探明长期施肥土壤N₂ O和CO₂ 排放对秸秆添加的响应规律及关键影响因素,采集对照（CK,不施肥）、当地推荐化肥施用量（F）、200 %当地推荐化肥施用量（2F）、猪粪（M）和化肥配施猪粪（FM）这5种长期施肥（30 a）处理的旱地红壤,分别设置添加秸秆和不添加秸秆处理,在恒温恒湿条件下培养（65 %田间持水量,25 ℃）20 d.结果表明,施肥显著促进了N₂ O排放.相较不施肥处理[（22.05 ±2.09） μg·kg^-1,以N计,下同],施化肥处理N₂ O累计排放量显著增加了119 %~195 %[F和2F处理分别为（48.38 ±20.81） μg·kg^-1和（65.13 ±12.55） μg·kg^-1],施粪肥处理N₂ O累计排放量显著增加了275 %~399 %[M和FM处理分别为（82.72 ±12.73） μg·kg^-1和（1 101.99 ±425.71） μg·kg^-1].土壤硝态氮（NO₃ ^--N）、可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（DTN）是影响不同施肥处理N₂ O排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆对CK、F和FM处理的N₂ O累计排放无显著影响,显著增加了2F（345 %）和M处理（247 %）的N₂ O累计排放.秸秆添加通过增加DOC和消耗DTN从而影响N₂ O排放.施肥显著促进了CO₂ 排放.相较不施肥处理,施粪肥处理CO₂ 累计排放量显著增加了120 %~130 %[M和FM处理累计排放量（以C计,下同）,分别为（122.11 ±4.3） mg·kg^-1和（116.47 ±4.55） mg·kg^-1],2F处理CO₂ 累计排放量显著增加了28 %[（65.13 ±12.55） mg·kg^-1].微生物量碳（MBC）、DOC和DTN是影响不同施肥处理CO₂ 排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆条件下CO₂ 累计排放量显著增加了660 %~1 132 %.秸秆添加后DOC和MBC含量显著提高,促进了CO₂ 排放.综上,秸秆添加通过增加土壤DTN消耗和DOC含量显著促进施肥处理的N₂ O和CO₂ 排放.在施用粪肥的旱地红壤中应合理考虑秸秆还田,以平衡肥力提升与温室气体排放的综合效益.     

木屑生物炭在雨水径流中的氮磷淋出和吸附特性

现阶段生物滞留系统的填料存在氮磷营养素淋出及吸附净化效果不稳定的问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统过滤层填料的可行性,选用传统填料（椰糠、堆肥、陶粒和火山石）作为对比材料,通过理化性质测试、批量淋洗实验、等温吸附和解吸实验,研究木屑生物炭的基本性质、淋出特性和吸附特性,探究木屑生物炭对生物滞留系统的优化效果与改良机制.结果表明,经高温热解生成的木屑生物炭具有疏松和多孔的特性,饱和含水率为195.65%,持水效果好;热解后木屑生物炭表面的氮磷元素转换为稳定的化合物,在批量淋洗实验中其氮素淋出量低、淋出速度快,磷素淋出滞缓但在人造雨水径流的淋洗中保持线型负值增长,吸附效果稳定;在典型雨水径流浓度（2mg·L^-1的NH₄⁺及2mg·L^-1的PO₄^3-）下,木屑生物炭可吸附34.6mg·kg^-1的NH₄⁺和59.5mg·kg^-1的PO₄^3-,具有突出的综合吸附能力;NH₄⁺及PO₄^3-吸附平衡后的木屑生物炭在去离子水中的平均解吸率为21.23%和17.43%,吸附效果稳定.综上所述,木屑生物炭的施用可解决填料营养盐过剩淋出的问题,且具有较好的氮磷吸附效果,可用作生物滞留系统的填料解决雨水径流污染问题.     

银川市农田土壤中四环素类抗生素的污染特征及生态风险评估

采集银川市农田表层土壤样品共43个,采用高效液相色谱法检测了土霉素（OTC）、四环素（TC）、金霉素（CTC）和强力霉素（DOC）的含量,结合空间克里金插值方法,分析了银川市农田土壤中这4种四环素类抗生素（TCs）的污染特征及空间分布状况,采用风险商值法评价了农田土壤中OTC、TC、CTC和DOC的生态风险.结果表明,四环素类抗生素在所有土壤样品中均有检出,土壤中ΣTCs含量在40.68~1074.42 μg·kg^-1之间,平均值为462.24 μg·kg^-1,在ΣTCs中平均占比为：CTC（69.26%） > OTC（16.34%） > TC（12.86%） > DOC（1.54%）,CTC为主要污染物;在空间分布上OTC、CTC和DOC这3种抗生素的浓度呈现中部高四周低的趋势,而TC则在西北部浓度最高;在不同种植类型土壤中ΣTCs的平均含量为：设施菜地（596.01 μg·kg^-1） > 牧草地（487.04 μg·kg^-1） > 耕地（437.52 μg·kg^-1） > 园地（404.99 μg·kg^-1）;生态风险评价结果显示,农田土壤中OTC、TC、CTC和DOC的风险平均值分别为0.14、0.69、0.14和1.02,其中23.26%样品的TC与6.98%样品的DOC处于高风险水平,应当引起重视.     

不同外源硒对镉污染土壤中小白菜生长及镉吸收的影响

为探究不同外源硒对镉的解毒作用的差异,并为土壤镉污染控制与农作物安全生产提供科学依据.采用土培盆栽试验,对比了不同施用量（0、0.5、1.0和2.5 mg·kg^-1）的亚硒酸盐和硒酸盐施入天然镉污染土壤,对小白菜生长（根长、株高、生物量和光合指标）及镉吸收、转运的影响.结果表明,低硒处理（≤1.0 mg·kg^-1）对镉的解毒作用优于高硒处理（2.5 mg·kg^-1）,亚硒酸盐对镉的解毒作用大于硒酸盐.其中,外源施入≤1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐均提高了小白菜的SPAD值、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及生物量和株高,且以1.0 mg·kg^-1亚硒酸盐处理的效果最为显著（胞间CO₂浓度除外）;而高硒处理小白菜的各光合指标均显著低于低硒处理（蒸腾速率除外,P<0.05）.与未施硒处理（对照）相比,各硒处理均降低了小白菜对镉的吸收.其中,施入1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐使得小白菜地上部的镉含量较对照处理分别显著降低了40.0%和20.5%（P<0.05）,但当施硒量为2.5 mg·kg^-1时两种外源硒均促进了镉向地上部转运,使更多的镉累积在小白菜的地上部.总之,施入适量外源硒对土壤镉有一定的解毒作用,表现为小白菜生物量的提高和镉的积累下降.推荐施用1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐用于镉污染土壤中镉的控制及安全利用.     

二氧化钛纳米颗粒对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响

二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）的广泛应用使其环境释放量不断增加,从而影响到土壤氮的转化过程.然而,目前关于TiO₂NPs对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响机制尚不明确.因此,本研究以典型沼泽土壤为研究对象,通过室内培养实验研究不同剂量TiO₂NPs处理（0 mg·kg^-1（CK）、10 mg·kg^-1（A10）、100 mg·kg^-1（A100）、250 mg·kg^-1（A250）、1000 mg·kg^-1（A1000））对土壤理化性质、酶活性和氮矿化过程的影响,探讨TiO₂NPs输入对土壤氮矿化过程影响的内在机制.结果表明：①不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH和总有机碳（TOC）含量（p<0.05）,A100、A250和A1000处理显著降低了硝态氮（NO₃^--N）含量（p<0.05）.②A250和A1000处理显著抑制了过氧化氢酶活性（p<0.05）;培养7 d,不同剂量TiO₂NPs处理均显著促进了脲酶活性（p<0.05）,抑制了脱氢酶活性（p<0.05）;随着培养时间延长,TiO₂NPs处理对脲酶和脱氢酶活性的抑制作用逐渐减弱,表明TiO₂NPs的负面作用会随时间减弱.③不同剂量TiO₂NPs处理对氨化速率没有显著影响（p>0.05）,A250、A1000处理对硝化和矿化速率有显著抑制作用（p<0.01）.④土壤氮矿化速率与土壤pH、总磷（TP）、NO₃^--N含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关.TiO₂NPs主要通过改变沼泽土壤NO₃^--N含量影响氮矿化过程.本研究可为湖滨湿地保护和TiO₂NPs环境风险评估提供理论依据.     

重庆市畜禽粪便及菜田土壤中四环素类抗生素生态风险评价

近年来新型有机污染物抗生素在环境中的残留及对生态环境的风险成为国内外研究的热点.在畜禽养殖业中四环素类抗生素（tetracycline antibiotics,TCs）使用量最大,在畜禽粪便中的残留量也最高.本文采用调查研究结合室内分析,客观评价了重庆市主要大型养殖场畜禽粪便和主要蔬菜基地菜田土壤中3种农用四环素类抗生素[土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）]可能存在的环境生态风险.结果表明,2014年猪粪和鸡粪中的OTC、TC、CTC和TCs总量∑TCs的平均值分别为13.05、91.81、62.48、167.34 mg·kg^-1和4.25、4.6、28.55、37.40 mg·kg^-1.2019年所调查的样品中猪粪和鸡粪中的OTC、TC、CTC和∑TCs平均含量分别为3.39、4.82、5.92、15.95 mg·kg^-1和1.10、1.35、4.22、5.16 mg·kg^-1,相比2014年,2019年重庆市畜禽粪便中TCs含量有大幅度的下降,TCs的检出率也有所降低.鸡粪中的TCs生态风险较猪粪要低,2019年畜禽粪便中的TCs生态风险较2014年大幅度降低,不同抗生素间总体比较,风险商值以CTC > OTC > TC.重庆主要蔬菜基地及周边地区菜田土壤中OTC、TC、CTC和∑TCs的平均含量分别为18.92、39.10、21.80和79.81 μg·kg^-1.TCs含量大小顺序为养殖场附近菜田 > 无公害蔬菜基地 > 普通菜田;在养殖场附近的菜田中,露地TCs含量普遍高于大棚,而在无公害蔬菜基地,TCs含量表现为大棚 > 露地.从菜田TCs的生态风险商值整体上看,各类种植模式下的HQ均<1,即无高风险.3种TCs的HQ值以CTC > OTC > TC.土壤∑TCs含量以叶菜类 > 瓜类 > 茄果类 > 豆类,种植不同类型蔬菜的菜田土壤TCs含量略有差异,可能跟不同蔬菜栽培模式、畜禽粪便种类及施肥量有关系.     

秸秆还田和添加生物炭对热带地区稻菜轮作体系中淹水后土壤温室气体排放的影响

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N₂O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N₂O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理：添加200 mg·kg^-1 （以N计,下同）KNO₃（CK）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭（B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃和1%花生秸秆（P）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%花生秸秆（P+B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+1%水稻秸秆（R）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%水稻秸秆（R+B）,进行114 d的25℃恒温淹水培养,来探究有机物料添加对土壤淹水后温室气体排放和氮素利用的影响.结果表明,与CK相比,添加秸秆或秸秆和生物炭配施显著增加了土壤pH（P<0.05）;B和P处理分别显著增加了41.6%和28.5%的N₂O累计排放（P<0.05）,P+B、R和R+B处理分别显著降低了14.1%、24.7%和36.7%的N₂O累计排放（P<0.05）;添加秸秆增加了净温室气体增温潜势（NGWP）,增施椰壳生物炭能够显著减缓秸秆对NGWP的影响（P<0.05）,秸秆和生物炭配合施用降低了NGWP,其中P+B显著降低NGWP（P<0.05）,R+B不显著;添加秸秆或生物炭显著增加了土壤微生物量碳（MBC）（P<0.05）,P+B最高,为502.26 mg·kg^-1;秸秆和生物炭配施增加了土壤微生物量氮（MBN）,P+B最高.N₂O排放通量与pH呈极显著负相关（P<0.01）,与NH₄⁺-N和NO₃^--N呈极显著正相关（P<0.01）;N₂O累计排放量与MBN呈极显著负相关（P<0.01）;NO₃^--N与MBN呈显著负相关（P<0.05）,说明硝态氮的减少可能被微生物固持,微生物对硝态氮固持的增加也减少了N₂O排放.综上所述,花生秸秆和椰壳生物炭配合施用能够显著抑制N₂O排放,增加土壤MBC和MBN,是一种海南瓜菜季后充分利用氮肥,减少氮素损失,减缓N₂O排放的一种合理措施.     

镇江市古运河和金山湖河湖上覆水体和沉积物氮及有机质分布特征及污染评价

镇江市位于长江和京杭大运河"十字黄金水道"的交汇处,是我国历史上最为重要的水上交通枢纽之一,区域内水量充沛、河网密布.近年来,该区域水环境存在不同程度的退化,故调查镇江市主要河湖水体及沉积物污染现状,将为当地水环境质量的改善提供重要的基础数据.基于此,本研究选择镇江市典型河湖水体共21个点位（金山湖10个点位,古运河及其支流共11个点位）,在冬夏两季采集上覆水及沉积物样品测定其理化指标和氮素含量,并通过有机指数及有机氮对沉积物污染程度进行评价.结果表明：①上覆水总氮（TN）浓度在冬夏季节分别介于1.95~15.71 mg·L^-1和0.64~12.09 mg·L^-1之间,平均值为4.01 mg·L^-1和4.07 mg·L^-1,平均值浓度高于地表水Ⅴ类标准.上覆水氨氮（NH₄⁺-N）浓度在季节上均表现为冬季<夏季,空间上则表现为河流>湖泊;②沉积物TN含量在冬夏两季分别介于394.61~3288.09 mg·kg^-1和869.21~3598.04 mg·kg^-1之间,平均值为1928.58 mg·kg^-1和2068.40 mg·kg^-1.湖泊沉积物TN、NH₄⁺-N、硝态氮（NO₃^--N）和有机氮（Org-N）含量均表现为冬季>夏季,而河流沉积物TN平均含量为冬季<夏季,NH₄⁺-N和NO₃^--N则表现为冬季>夏季,表明河流沉积物在季节上的分布规律更为复杂;空间上,冬夏两季沉积物NO₃^--N表现为湖泊>河流,NH₄⁺-N含量则表现为湖泊<河流.C/N结果表明研究区域沉积物有机质主要来源于内源污染;③湖泊和河流沉积物超过60%点位属于有机氮污染Ⅳ水平,即存在有机氮污染,而超过70%和54.55%的湖泊和河流沉积物处于有机指数Ⅱ类水平,即较清洁水平,表明镇江市河湖沉积物主要为氮素污染.以上研究结果将为镇江市河流水体及沉积物氮素控制提供重要的基础数据.     

环境因子对全自养脱氮颗粒污泥功能菌协同效应的影响

以全自养脱氮颗粒污泥为研究对象,在采用MiSeq高通量测序技术探明其微生物菌群结构的基础上,通过单因子批次实验,系统考察了溶解氧（DO）浓度、反应温度（t）、初始氨氮（NH₄⁺-N）浓度和溶液pH对好氧与厌氧氨氧化菌（AOB和AMX）之间协同作用的影响,以期为新工艺的运行调控提供理论参考.结果表明,以Nitrosomonas属（相对丰度32.9%）和Candidatus Kuenenia属（相对丰度9.8%）为代表的AOB和AMX在颗粒污泥中占据优势地位.当初始NH₄⁺-N浓度为100 mg·L^-1时,颗粒污泥的总氮比降解速率[q（TN）]在DO=2 mg·L^-1时达到最大值（17.7±1.0）mg·（g·h）^-1.过低或过高的DO浓度将分别导致亚硝化和厌氧氨氧化成为脱氮的限速步骤.依据反应自由能可知,AMX活性较AOB更易受到低温条件的抑制.当t<30℃时,系统中出现亚硝态氮累积现象,q（TN）值显著降低.在相同的供氧条件下,初始NH₄⁺-N浓度低于100 mg·L^-1不能充分发挥污泥中AMX的脱氮能力.但当初始NH₄⁺-N浓度超过150 mg·L^-1时,供氧不足和高游离氨又会导致q（TN）值的持续下降.此外,颗粒污泥中两类氨氧化菌在pH 7.0~8.5范围内都表现出了良好的协同作用.     

高温堆肥对猪粪中四环素类抗生素及抗性基因的影响

为了研究高温堆肥对猪粪中抗生素及抗生素抗性基因的影响,对不同堆肥处理中的四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)及其抗性基因(tetA、tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW)的动态变化进行了定量研究.结果表明:低剂量组(10 mg·kg~(-1))中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为91%、94%、92%,高剂量组(50 mg·kg-1)中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为60%、62%、71%.在堆肥过程中,抗生素处理组目标基因相对丰度高于对照组,而低剂量组目标基因相对丰度(tetW除外)又普遍高于高剂量组.经堆肥处理后,tetA的相对丰度增加,tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW的相对丰度均下降.高温堆肥可以有效去除猪粪中一定浓度的四环素类抗生素,并对四环素类抗性基因也有一定的削减作用.     

猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化

抗生素和重金属的广泛使用导致了畜禽粪便中抗生素和重金属的大量残留,堆肥工艺不但可降解残留的抗生素,也能固化重金属.本文以养殖场猪粪为对象,利用中试好氧堆肥反应装置,研究不同金霉素浓度时的猪粪堆肥特性及去除情况[0mg·kg~(-1)(CK)、10 mg·kg~(-1)(T1)和50 mg·kg~(-1)(T2)],同时开展堆肥过程重金属形态变化的研究.结果表明,堆肥结束后,CK组金霉素没有检出,T1和T2组抗生素降解率分别达到96.31%和97.32%,金霉素降解过程符合一级动力学模型.堆肥可以使重金属固化,Cu、Zn元素的生物可利用态(可交换态、可还原态)逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态,Cu、Zn明显钝化.相关性分析表明金霉素的去除与生物可利用态Cu、Zn呈现显著的正相关性.     

四环素类抗生素对土壤-生菜系统的生物效应及其迁移降解特性

四环素类抗生素（TCs）会随畜禽粪便的施用而残留在农田土壤,对蔬菜生长和土壤生态带来风险.本文通过温室土壤盆栽试验,外源添加3种不同水平的土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）,研究了TCs对生菜的生理毒性和在生菜中的吸收转运特性,同时研究了TCs在土壤中的降解和对土壤酶活性以及土壤微生物数量的影响.结果表明,OTC、TC和CTC降低了生菜的生物量,减少了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,抑制了净光合速率,提高了SOD、POD和CAT活性;生菜对TCs的吸收量根系>地上部分,随土壤施加的TCs增加吸收量增加,而生物富集系数和转运系数降低;通过人体预测每日摄入量（EDI）和人体每日允许摄入量（ADI）的比值计算TCs暴露引起的人体健康潜在风险值（HQ）,当土壤中OTC、TC和CTC含量低于150 mg·kg^-1时,生菜可食部位的健康风险较低（HQ<0.1）;TCs在不同土壤中的降解速率：对照土 > 根际土 > 非根际土,OTC在土壤中的降解速率显著低于TC和CTC;高含量的TCs（150~1350 mg·kg^-1）处理显著抑制土壤脲酶和根际土的过氧化氢酶活性,减少土壤细菌和真菌的数量.     

基施硅肥对土壤镉生物有效性及水稻镉累积效应的影响

为研究硅肥对土壤Cd生物有效性以及水稻累积重金属Cd的影响,模拟土壤低Cd污染水平(Cd总量为0.72mg·kg~(-1))和土壤高Cd污染水平下(Cd总量为5.08 mg·kg~(-1)),土壤基施0、15、30、60 mg·kg~(-1)的硅肥,进行水稻盆栽种植实验.结果表明,施用15~60 mg·kg~(-1)硅肥能提升水稻各生育期土壤的pH值,降低土壤交换态Cd含量和TCLP提取态Cd含量24.2%~43.7%,12.7%~46.8%,土壤中Si能与Cd形成Si-Cd复合物,降低土壤Cd的生物有效性,且降低效果在土壤低Cd污染水平时优于高Cd污染水平.硅肥提升水稻地上部的生物量尤其是产量.土壤低Cd污染水平下,Si对土壤Cd向水稻地上部的转运有促进和阻碍两种作用,施用量过低(Si 15 mg·kg~(-1))或过高(Si 60 mg·kg~(-1))时均促进土壤Cd向水稻地上部转运,施用量为30 mg·kg~(-1)时则阻碍Cd向上转运.随着Si施用量的增大,糙米Cd含量先上升后下降,范围为0.07~0.15 mg·kg~(-1),均低于0.2 mg·kg~(-1).土壤高Cd污染水平下,Si阻碍Cd向水稻地上部的转运,糙米、谷壳、茎叶的Cd含量分别降低38.7%~48.5%、35.7%~70.7%、30.9%~40.7%,糙米Cd含量范围0.23~0.28 mg·kg~(-1).综合考虑产量和糙米Cd含量,土壤低Cd污染水平下,建议施用30 mg·kg~(-1)的Si;高Cd污染水平下,建议施用Si 15~60 mg·kg~(-1).     

四环素类抗生素对不同蔬菜生长的影响及其富集转运特征

本研究探讨了四环素类抗生素(TCs)对两种蔬菜生长的影响及其在蔬菜体内的富集和转运特征,以期为四环素类抗生素的植物毒性和对人体健康的风险评价提供理论基础.采用土培试验研究了不同水平(0、50和150 mg·kg-1)的四环素类抗生素(四环素TC、土霉素OTC、金霉素CTC)对生菜和小白菜生长、抗生素含量及其富集转运特征的影响.结果表明,TCs总体上抑制了生菜的生长,地上部和地下部鲜重分别较CK降低了1.56%~26.84%和17.36%~51.04%,小白菜地上部和地下部鲜重反而较对照提高了3.7%~7.3%和3.1%~82.2%.TCs在一定程度上增加了生菜和小白菜的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),抑制了生菜的净光合速率(Pn),Pn在TCs为150 mg·kg-1时较CK降低了32.43%~82.43%.TCs还抑制了生菜和小白菜的SOD活性,较CK降低了29.17%~223.12%,以OTC的抑制作用最强.生菜和小白菜的MDA含量在TCs为150mg·kg-1时达到最大值(生菜地上部除外).小白菜地上部和地下部TCs的含量均高于生菜,以CTC处理的小白菜和生菜TCs含量较高.种植生菜的土壤TCs残留量高于小白菜土壤,以OTC处理的土壤TCs残留量最高.小白菜对TCs的富集系数和转运系数分别是生菜的1.07~7.35倍和1.15~2.25倍.3种四环素类抗生素中以OTC和CTC的生态风险较大.     

纳米氢氧化镁对不同类型土壤镉形态的影响

采用28 d室内连续培养实验,以纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁（100、200和300 mg·kg^-1）为镉污染土壤钝化剂,研究了纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁对不同类型镉污染土壤（1、5、10和15 mg·kg^-1）中镉形态的影响.结果表明,在中性土壤上,1、5、10和15 mg·kg^-1镉处理中土壤交换态Cd （EX-Cd）形态分布比例FDC为66.7%~81.8%,为土壤镉主要形态.土壤镉含量大小顺序为EX-Cd > 碳酸盐结合态Cd（CAB-Cd） > 残渣态Cd （RES-Cd） > 铁锰氧化态Cd （FeMn-Cd） > 有机结合态Cd （OM-Cd）.培养第14d时,土壤EX-Cd FDC达到最低值.培养0~28 d期间,在1、5、10和15 mg·kg^-1镉处理下,纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁处理的土壤EX-Cd FDC较对照（CK）分别降低了11.4%~67.7%、7.8%~37.2%、7.7%~36.4%、5.0%~28.8%（纳米氢氧化镁）和0.5%~49.5%、0.6%~15.0%、1.0%~18.1%、0.7%~14.6%（普通氢氧化镁）.碱性土EX-Cd含量均在培养的第7 d时达到最低;酸性土在1、5和10 mg·kg^-1镉处理中土壤EX-Cd含量在第21d时达到最低值.纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁均降低了中、酸、碱性土壤EX-Cd含量,且随氢氧化镁施加量的增加,土壤EX-Cd含量呈降低趋势.相同用量下,钝化土壤活性镉的效果以纳米氢氧化镁优于普通氢氧化镁.     

无机-有机混合改良剂对酸性重金属复合污染土壤的修复效应

本研究首先通过土壤培养实验,研究了在"石灰+沸石"的基础上,配施不同无机磷、不同有机物对酸性重金属复合污染土壤的改良效果,从中筛选4个最佳改良剂配方,并设置两种改良剂浓度梯度,以空心菜为供试植物进行盆栽实验.土壤培养实验显示,在施加"石灰+沸石"的基础上,配施有机肥或(和)无机磷能够进一步提高土壤pH,降低土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量;蘑菇渣和猪粪对土壤中4种重金属的固化效果优于鸡粪,钙镁磷肥的效果优于羟基磷灰石和磷矿粉.盆栽实验发现,8种处理均显著增加了土壤pH和降低了Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量,其中,处理H1、H2、H4(即在4 g·kg~(-1)沸石+2 g·kg~(-1)石灰石+3 g·kg~(-1)钙镁磷肥(磷矿粉)基础上,配施4 g·kg~(-1)有机物(猪粪或蘑菇渣))改良土壤后,空心菜生长健康,其地上部Cd、Pb、Cu、Zn含量均可达到食品卫生标准.比较土壤中重金属的化学形态,改良剂可能通过增加土壤pH及与重金属发生沉吸、附淀、络合等一系列反应,促进重金属由可交换态向铁锰氧化物结合态转换,从而显著降低了土壤重金属的生物有效性和减少空心菜对重金属的吸收.     

我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)～147、ND～1 919、0. 003～2 278、ND～978、ND～103、ND～1 747、ND～11 547和1. 22～1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1～13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0～3. 0、1. 8～6. 8、1. 1～15. 8、4. 9～17. 5、2. 7～12. 0和1. 7～2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.     

镉污染土壤施硒对植物生长及根际镉化学行为的影响

采用根箱培养的方式,研究了在不同镉污染水平(0.5 mg·kg-1、5 mg·kg-1土壤)的酸性黄棕壤中施用外源硒对小白菜生长、光合特性及根际土壤中镉的化学行为影响.结果表明:镉污染土壤中施硒可显著增加小白菜的生物量,增强小白菜叶片的光合速率和蒸腾速率;镉污染严重时,施硒还可提高小白菜的气孔导度;施用适量硒(0.25 mg·kg-1)可显著降低小白菜地上部镉含量,其中镉污染浓度较低(0.5 mg·kg-1)时,该效果达显著水平.在镉污染程度低(0.5 mg·kg-1)的土壤施用适量硒(0.25 mg·kg-1),可显著降低土壤交换态镉含量,其中,根际和非根际土壤交换态Cd含量分别降低了22.20%和43.79%.外源Se有效地降低了土壤Cd的生物有效性,这种作用在Se的施用浓度较低时表现更加明显;当Cd污染浓度较高时,土壤Cd形态分布相对稳定,外源Se对根际和非根际土壤Cd形态分布的影响不显著.研究结果为深入揭示Se对菜地Cd污染的调控机理提供理论参考.