Cd-Cu-Pb复合污染对芥菜吸收Cd、Cu和Pb及矿质元素的影响

以十字花科的芥菜为材料,通过室内盆栽均匀设计试验,研究了Cd-Cu-Pb复合污染下芥菜对重金属的吸收转运特点以及对矿质元素吸收的影响. 结果表明:3种重金属在芥菜体内积累能力为Cd＞Cu＞Pb;芥菜对Pb、Cd有较强耐性,对高浓度Cu耐性不强. 土壤中重金属的含量是影响芥菜各部分重金属含量的主要因素之一;Cd可抑制芥菜对Pb的吸收和转移,促进Cu向芥菜地上部转移;Cd-Pb复合效应促进了Cd在芥菜体内累积;Cu抑制芥菜吸收Pb;Cu-Pb可促进Cd抑制Cu在芥菜各部的积累. 与对照相比,复合污染显著降低了芥菜对矿质元素的吸收累积,各处理芥菜对Mg、Fe和K的吸收转移特点显示出相似的规律,即地上部w(Mg)远大于地下部而w(Fe)和w(K)为地下部占优. Cd可极大促进芥菜对K的吸收而抑制对Fe的吸收,Cu则阻碍地下部对K的吸收;Cu与Cd-Pb复合效应可抑制K向地上部转移.      

重金属在土壤-空心菜系统中的迁移分配

通过盆栽试验,研究了Cu,Zn,Pb和Cd单一与复合污染条件下在土壤-空心菜系统中的迁移分配情况.结果表明:单一和复合污染情况下,空心菜地上部重金属的富集系数大体表现为Cd>Zn>Cu>Pb,重金属转运系数则表现为Cd>Zn>Pb>Cu.与单一污染相比较,复合污染条件下,Cu,Zn,Pb和Cd富集系数下降,Cu的转运系数升高,而Zn,Pb和Cd的转运系数降低.单一污染条件下,随着土壤中重金属质量分数的增大,Cu的富集系数和转运系数都相应减小;Zn和Pb的富集系数增大而转运系数减少;Cd的富集系数增大,但转运系数变化很小.整体上看,复合污染条件下,土壤w(Cu)的增加使Zn,Pb和Cd在空心菜中的富集系数明显减小;土壤w(Zn)的增加使空心菜中Cd的富集系数明显减小;土壤w(Pb)的增加使空心菜中Cu的富集系数明显增大;土壤w(Cd)的增加使空心菜中Pb的富集系数明显增大.      

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

螯合剂复配对实际重金属污染土壤洗脱效率影响及形态变化特征

乙二胺四乙酸二钠(EDTA)是土壤重金属污染洗涤修复中最常用的洗涤剂,然而其难降解性会对环境产生不利影响.而污染场地重金属形态分布对其环境风险至关重要.以某化工场地多种重金属污染土壤为对象,为减少EDTA用量,开展室内振荡实验考察EDTA与EDDS复配对As、Cd、Cu及Pb的洗脱效果和最佳复配比条件下洗涤前后重金属形态变化.结果表明在最优洗脱条件下,As、Cd和Pb去除率在EDTA∶EDDS=7∶3时达到最高,分别为12.67%、38.71%和31.09%;Cu在复配比为9∶1时可达16.91%.洗涤后,As的铁锰氧化态含量升高,会增加一定的环境风险;Cd的形态分布大体与原土一致;Cu和Pb的洗脱主要来自铁锰氧化态,其中Pb的铁锰氧化态洗脱量最大,而有机结合态所占百分比降幅最显著.复配体系不仅对4种重金属的洗脱率有一定提升,洗涤后重金属有效态比例也有所降低,对土壤重金属污染的修复具有指导意义.     

江浙地质高背景区土壤-水稻系统重金属迁移富集特征研究

为了解地质高背景区农田土壤的重金属富集及迁移特点,该文对2种不同地质高背景（江苏玄武岩区和浙江黑色页岩区）农田土壤及水稻籽实中元素（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As）分布特征进行分析;研究2个地区土壤-水稻系统中重金属迁移富集差异及主要影响因素,并结合土壤基本理化性质和有效态重金属建立对水稻籽实中主要重金属含量的预测模型。研究结果表明,Cd是江浙地质高背景区农田土壤中暴露风险最高的重金属元素,其中重金属元素Zn、Cu、Cd的生物富集因子最高,Ni和As相对较高,Cr和Pb最低,江苏玄武岩区农田土壤中Ni的迁移能力较强而浙江黑色页岩区Cd的迁移能力较强。土壤pH、CaO和Fe2O3等理化性质是影响农田土壤中重金属迁移能力的关键因素。回归预测模型表明,水稻籽实中重金属累积受到pH、CEC、黏土矿物和碳酸盐矿物的显著影响,而EDTA提取的有效态重金属更容易在水稻籽实中迁移富集。     

生物螯合剂EDDS与非生物螯合剂EDTA联合施用下植物提取土壤重金属及潜在环境风险

本文通过盆栽试验研究单一螯合剂EDTA、EDDS以及复合螯合剂的不同EDTA/EDDS配比对玉米和油菜作物重金属Pb、Cu、Cd的富集程度,并且通过淋滤实验分析各种螯合剂处理的土壤淋滤液重金属含量和土壤营养元素流失情况。结果表明:螯合剂的存在明显增加了植物重金属Pb、Cu、Cd的富集系数。植物重金属Pb富集系数在添加复合螯合剂配比3(EDTA/EDDS=1:2)时,达到最高;重金属Cu富集系数在添加复合螯合剂配比2(EDTA/EDDS=2:1)时,达到最高7.3;重金属Cd富集系数在添加单一螯合剂EDTA时达最高。土壤重金属淋滤液浓度在添加复合螯合剂不同EDTA/EDDS配比时比单一施用螯合剂要低。玉米组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比3 > 配比1 > 配比2。油菜组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比1 > 配比2 > 配比3。玉米组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度72%,油菜组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度54%。     

污染土壤中重金属的超声波强化EDTA洗脱及形态变化

以EDTA为洗脱剂,对重金属污染土壤进行超声波强化洗脱正交实验,并用Tessier连续提取法研究了洗脱前后Cd、Cu、Pb、Zn的形态变化.结果表明,在EDTA浓度20 mmol·L-1、固液比1∶20、超声波作用时间16 min、超声波功率54%、洗脱次数4次的条件下,对4种重金属洗脱率最大,分别为:Cd 83.6%、Cu 58.8%、Pb 98.0%、Zn 43.0%.在实验所设浓度范围内,随着EDTA浓度的升高,重金属洗脱率均有降低.形态分析结果显示,超声波强化EDTA洗脱能显著降低土壤重金属的残渣态含量.除土壤中Zn残渣态去除率只有5.7%以外,超声波强化EDTA洗脱对土壤中Cd、Cu、Pb的残渣态去除率都很高,分别为81.6%、62.3%、93.8%.     

有机酸增强电动法修复镉污染土壤技术研究

为了增强传统电动法修复土壤中重金属的效果,研究加入乙酸、柠檬酸、EDTA作为增强剂的电迁移效果。结果表明:乙酸和柠檬酸有效抑制了阴极液体的碱化,使得整个土壤区维持在酸性范围之内;而EDTA对Cd的螯合作用使土壤中的Cd形成带负电的螯合物,增强了其移动性。采用柠檬酸作为电解液的整体迁移效果优于乙酸,并且在整个土壤区域没有呈现出Cd的积累现象。当采用乙酸作为电解液时Cd在靠近阴极区的土壤中发生积累现象,积累区Cd含量增加了67%。采用EDTA作为电解液时Cd的螯合物从阴极向阳极迁移,并在靠阳极的第二个土壤区域发生积累现象,在其他三个土壤区域也都有明显的迁移效果。相对于传统的电动法,增强剂施用后明显提高了Cd在土壤中的迁移效果。     

3-吲哚乙酸协同螯合剂强化植物提取重金属的研究

螯合剂的潜在环境风险以及重金属/金属螯合物对植物的胁迫作用是限制重金属污染土壤的螯合诱导植物提取技术应用的2个主要障碍.以玉米为试验材料进行室内盆栽,通过添加螯合剂EDTA和氨三乙酸（NTA）进行螯合诱导植物提取研究,并以植物激素3-吲哚乙酸（IAA）来缓解重金属对植物的胁迫作用.结果表明,EDTA&IAA处理玉米地上部生物量比EDTA处理增加40.0％,地上部Cu、Zn、Cd和Pb累积量分别增加27.0％、26.8％、27.5％和32.8％;NTA&IAA处理玉米地上部生物量比NTA处理增加29.9％,地上部Cu、Zn、Cd和Pb累积量分别增加31.8％、27.6％、17.0％和26.9％.结果表明,IAA能缓解重金属/螯合剂的植物毒性,促进植物根系伸长,增加植物生物量,协同螯合剂促进植物对重金属的吸收、转运和积累,显著提高植物提取效率.     

土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

Removal of metals by sorghum plants from contaminated land

The growth of high biomass crops facilitated by optimal of agronomic practices has been considered as an alternative to phytoremediation of soils contaminated by heavy metals. A field trial was carried out to evaluate the phytoextraction efficiency of heavy metals by three varieties of sweet sorghum (Sorghum biocolor L.), a high biomass energy plant. Ethylene diamine tetraacetate (EDTA), ammonium nitrate (NH₄NO₃) and ammonium sulphate ((NH₄)₂SO₄) were tested for their abilities to enhance the removal of heavy metals Pb, Cd, Zn, and Cu by sweet sorghum from a contaminated agricultural soil. Sorghum plants always achieved the greatest removal of Pb by leaves and the greatest removal of Cd, Zn and Cu by stems. There was no significant difference among the Keller, Rio and Mray varieties of sweet sorghums in accumulating heavy metals. EDTA treatment was more efficient than ammonium nitrate and ammonium sulphate in promoting Pb accumulation in sweet sorghum from the contaminated agricultural soil. The application of ammonium nitrate and ammonium sulphate increased the accumulation of both Zn and Cd in roots of sorghum plants. Results from this study suggest that cropping of sorghum plants facilitated by agronomic practices may be a sustainable technique for partial decontamination of heavy metal contaminated soils.     

Effects of cadium, zinc and lead on soil enzyme activities

Heavy metal （HM） is a major hazard to the soil-plant system. This study investigated the combined effects of cadium （Cd）, zinc （Zn） and lead （Pb） on activities of four enzymes in soil, including calatase, urease, invertase and alkalin phosphatase. HM content in tops of canola and four enzymes activities in soil were analyzed at two months after the metal additions to the soil. Pb was not significantly inhibitory than the other heavy metals for the four enzyme activities and was shown to have a protective role on calatase activity in the combined presence of Cd, Zn and Pb; whereas Cd significantly inhibited the four enzyme activities, and Zn only inhibited urease and calatase activities. The inhibiting effect of Cd and Zn on urease and calatase activities can be intensified significantly by the additions of Zn and Cd. There was a negative synergistic inhibitory effect of Cd and Zn on the two enzymes in the presence of Cd, Zn and Pb. The urease activity was inhibited more by the HM combinations than by the metals alone and reduced approximately 20%--40% of urease activity. The intertase and alkaline phosphatase activities significantly decreased only with the increase of Cd concentration in the soil. It was shown that urease was much more sensitive to HM than the other enzymes. There was a obvious negative correlation between the ionic impulsion of HM in soil, the ionic impulsion of HM in canola plants tops and urease activity. It is concluded that the soil urease activity may be a sensitive tool for assessing additive toxic combination effect on soil biochemical parameters.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

EDTA溶液修复重金属污染土壤的效果及金属的形态变化特征

采用0.05mol·L^-1的EDTA作为萃取剂,在一定的萃取条件下,对2种尾矿土壤中重金属进行土壤柱萃取实验,并采用优化的BCR(European Community Bureau of Reference)连续萃取方案对萃取前后的Pb、Zn、Cu和Cd进行形态分析.研究EDTA对4种金属的萃取效率及萃取前后的形态变化特征.结果表明,EDTA能有效的从土壤中萃取该4种金属,萃取效率依次为:Cd>Zn>Cu>Pb;金属的4种形态均能被EDTA萃取;在浅层土壤中,EDTA对酸可提态的金属的萃取效果尤为显著;在深层土壤中,酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态和残余态4种形态的金属萃取效果,随着土壤柱深度的增加而降低.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.     

工业城市农田土壤重金属时空变异及来源解析

环境政策调控对农田土壤重金属富集趋势影响显著.本研究以典型工业城区周边农田为例,采用经典统计与地统计方法分析土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn含量变化及时空分布特征,并采用PCA/APCS模型对土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn污染来源及变化进行分析.结果表明,与2011年相比, 2017年研究区土壤Cd、 Pb、 Cu和Zn含量整体呈增加趋势.空间分布上Cd和Pb含量在2个时期均表现为从西北向东南逐渐降低,Cu和Zn含量在2011年表现为从北向南逐渐降低, 2017年表现为从西北向东南逐渐降低.与2011年相比, 2017年工业污染源对Cd、 Cu和Zn贡献率分别增加5.58%、 10.4%和20.4%,对Pb贡献率降低19.7%;其它源对Cd和Pb贡献率分别增加3.76%和24.8%,对Cu和Zn贡献率分别降低9.27%和4.31%.相关举措降低了工业污染源带来的区域土壤Pb累积,但对Cd、 Cu和Zn污染防控并不明显,新的Cd和Pb污染源需引起重视.     

不同螯合剂和有机酸对苍耳修复镉砷复合污染土壤的影响

为了提高苍耳对农田Cd和As污染的修复效率,探究了不同螯合剂和有机酸（EDTA、SAP、CA和MA）对苍耳提取农田土壤Cd和As的影响.结果表明,施用4种不同螯合剂和有机酸对苍耳的根、茎和叶生物量影响不大.不同螯合剂和有机酸对苍耳各器官Cd和As含量和积累量影响不同.与CK处理相比,施用EDTA、SAP、CA和MA均显著提高了苍耳叶部的Cd含量,增幅分别是44.1%、32.4%、41.2%和38.2%,苍耳根系As含量分别提高89.6%、7.4%、94.8%和61.5%.施用EDTA、SAP、CA和MA处理使苍耳植株总Cd积累量分别比CK处理提高70.2%、29.4%、28.9%和33.1%,而As积累量分别提高67.0%、19.6%、81.9%和40.8%.施用螯合剂和有机酸对苍耳各器官Cd和As的富集系数和转运系数也有不同影响.4种螯合剂和有机酸处理对根际土壤Cd和As含量影响均比较显著,与对照相比降幅分别是32.7%~38.2%和14.6%~20.5%.4种螯合剂和有机酸均可以提高苍耳提取农田土壤Cd和As的效率.     

土壤中佳乐麝香和镉污染对苗期小麦生长及其污染物积累的影响

选用潮土和褐土2种理化性质不同的土壤,采用室外盆栽实验,以小麦(Triticum aestivum)为供试植物,研究了佳乐麝香(HHCB)和镉(Cd)复合污染对小麦植株生物量及污染物在小麦植株各部分累积量的影响.结果表明,在2种土壤中小麦植株地上和地下部分的干重变化顺序均为,单一HHCB污染土壤＞HHCB-Cd复合污染土壤＞单一Cd污染土壤.潮土中HHCB在小麦植株各部分的累积量高于褐土,且潮土中Cd对HHCB在小麦植株各部分累积量的影响与褐土中不同.潮土中的单一HHCB在小麦植株根、茎、叶中的累积量顺序为：根＞茎＞叶;Cd能够显著促进HHCB在小麦根部的累积,而对HHCB在小麦茎和叶中的累积则起抑制作用,抑制率最高可达44.07%.褐土中单一HHCB在小麦植株根、茎和叶中的累积顺序为：根>叶>茎;Cd对HHCB在小麦根部累积的影响不显著,但是中高浓度Cd却可显著促进HHCB在小麦茎和叶中的累积,促进率最高可达35.95%.潮土中Cd在小麦植株各部分的累积量低于褐土,但2种土壤中HHCB均能够明显促进Cd在小麦植株根、茎、叶中的累积.潮土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为30.84%、61.82% 和61.82%,褐土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为 41.53%、184.16% 和206.18%,可见褐土中HHCB对Cd在小麦植株中累积的促进作用强于潮土.