巯基化凹凸棒石对水稻土中镉钝化效应的动态变化特征

为了探究巯基化凹凸棒石作为钝化剂在土壤-水稻体系中对镉的钝化效应的动态特征规律,选取湖南和四川典型镉污染水稻土,分别以两个品种水稻为模式作物开展盆栽试验,在水稻生育期代表性阶段开展土壤-植物协同采样,并结合土壤培养实验,重点关注土壤理化性质和水稻各组织镉含量变化.研究发现,巯基化凹凸棒石以剂量1 mg·kg^-1和2 mg·kg^-1施用后,水稻分蘖期根茎叶镉含量明显降低40%以上,土壤有效态镉含量减少35.80%~55.08%.该快速显著的钝化效应,在水稻扬花期和成熟期维持稳定,收获时糙米镉含量最大降幅分别为76.65%和64.67%.巯基化凹凸棒石对土壤有效态镉的钝化过程符合二级动力学方程,钝化速率较快,高剂量组3 d可达到反应平衡.巯基化凹凸棒石对土壤pH无明显影响,可略微提高土壤氧化还原电位,增加土壤总硫和有效态硫含量,同时提升分蘖期水稻根系与根系表面铁和硫元素含量,降低分蘖期水稻根系对镉的生物富集系数和从根向茎的转运系数.综合土壤有效态镉含量和水稻吸收累积镉含量这两个核心因素,巯基化凹凸棒石在水稻-土壤体系中对镉具有快速且稳定的钝化效应.     

蜂窝煤灰渣对酸性和石灰性污染土壤中重金属的稳定研究

本研究的目的是探讨不同洗涤蜂窝煤灰渣在不同酸碱性土壤中对重金属的稳定效果.在酸性的淳安土壤(铅、镉、铜、锌污染)和石灰性的济源土壤(铅、镉污染)中以4%用量加入灰渣,培养60 d后测定土壤性质.结果表明,灰渣对淳安土壤pH和EC值的增加效果要大于对济源土壤的影响.原灰渣、硫酸洗灰渣和盐酸洗灰渣加入淳安土壤均可显著降低土壤DTPA提取态铅、镉、铜和锌的含量(p0.05),灰渣对济源土壤DTPA提取态重金属的含量影响较小.对于济源土壤,硫酸洗和盐酸洗灰渣与磷酸盐结合施用后土壤DTPA-Pb含量分别下降20.9%和33.1%.对于淳安土壤,加入3类灰渣后土壤DTPA-Pb含量下降26.8%~41.8%;对于淳安土壤,不论是单独施用还是与磷酸盐结合施用,硫酸洗灰渣对铜、锌稳定效果均强于盐酸洗灰渣.以上结果说明,蜂窝煤灰渣在酸性土壤中对重金属有更强的稳定作用,硫酸洗灰渣和盐酸洗灰渣对土壤重金属的稳定作用存在差异.     

土壤重金属对白菜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性效应

测定了水溶液和4种土壤(红壤、草甸棕壤、暗棕壤和栗钙土)条件下,铜、锌、铅、镉单一污染对白菜种子发芽与根伸长的抑制率,以及暗棕壤条件下重金属的复合污染效应.结果表明,同一浓度下,重金属对白菜根伸长抑制率均明显大于对种子发芽抑制率.重金属在土壤中对白菜根伸长抑制效应明显低于其在水体中的抑制效应, 这表明土壤对重金属污染有重要的缓冲作用.铜、锌、铅、镉污染对白菜根伸长抑制率与土壤有机质和土壤氮含量显著负相关;但与土壤pH和土壤钾含量的相关性不显著.铜、锌、铅、镉单一污染对白菜根伸长为刺激作用浓度下,复合污染即产生明显的协同作用,其结果使白菜根伸长的抑制效应阈值明显降低.     

不同结构改良剂对铜镉污染土壤水稻生长和重金属吸收的影响

本研究以铜（Cu）、镉（Cd）污染水稻土为对象,通过水稻盆栽试验研究聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）和腐殖酸（HA）这4种结构改良剂对水稻生长和重金属吸收的影响.结果表明,与对照处理相比,施用结构改良剂处理水稻株高和秸秆重分别增加了7.34%~22.0%和10.0%~32.2%,结构改良剂用量越高,增幅越大.施用0.4%的结构改良剂对水稻有一定的减产效应,籽粒重比对照处理降低了6.70%~32.6%.施用结构改良剂对土壤pH值无影响,但显著降低了土壤有效态Cu （5.38%~39.7%）和Cd含量（6.98%~59.6%）,水稻根、秸秆和稻米中Cu含量分别降低了0.88%~27.2%、8.50%~45.2%和3.41%~31.2%,Cd含量分别降低了5.93%~20.5%、10.0%~51.4%和3.12%~50.7%,PAA处理的降幅最大、PVA处理的降幅最小.结构改良剂降低了Cu和Cd从根系向秸秆的转运系数,但增加了Cu和Cd从秸秆向稻米的转运系数.总体来看,施用结构改良剂促进了水稻生长,抑制了水稻对Cu和Cd的吸收,对重金属污染土壤具有一定的修复效果.     

城市土壤中重金属的多步连续化学提取法

约90个 Glasgow(注格兰中部最大的城市和港口)的表土样品(0～5cm),经六步连续化学提取法测定,此方法旨在确定典型的城市污染环境中,土壤重金属铅、锌、铜、镉的分离性、移动性及有效性。与选取的提取剂相对应的六个组分,称之为可交换态、碳酸盐束缚态、易还原态、中等还原态、有机态及残留态。其分离方式通常表现的显著特征是,可交换态和碱酸盐态的镉占32%(总浓度≥0.6mg/kg),中等还原态的铅占与51%,有机态的铜和锌分别占41%和29%。锌、铜、镉在残留态中有42～46%,与之相比,残留的铅仅为17%。Glasgow 的土壤中,重金属总浓度表现的污染序列是:铅>锌>铜>镉,而连续提取法的详细资料证明了重金属释放或移动性的序列是:镉>铅>锌>铜,而就有效性来说,在环境中应予以注意的顺序是:铅>镉>铜>锌。     

水分管理和外源硒对水稻吸收累积铅的影响

通过盆栽试验,研究了不同水分管理和外源亚硒酸盐的添加对水稻根际铅的动态变化和水稻吸收累积铅的影响.结果表明,淹水显著增加了根表铁膜对铅的吸附和根系对铅的吸收,淹水下苗期和成熟期水稻根系铅含量分别是非淹水处理时的4.2~8.5和1.4~1.5倍;淹水降低了地上部的铅分配,在苗期和成熟期分别降低85.9%~86.7%和51.8%~74.0%.加硒降低了土壤溶液、苗期水稻根系和地上部的铅含量以及成熟期水稻根表铁膜、根系和茎中的铅含量.与对照相比,淹水和非淹水下加硒处理使苗期水稻根系铅含量分别降低了5.4%~24.3%和2.7%~61.7%,使成熟期水稻根系铅含量分别降低了56.1%~64.1%和53.8%~63.2%.水稻籽粒中的铅含量在不同处理间无显著差异.因此,水分管理和外源硒的添加显著影响了水稻根系对铅的吸收,而对水稻籽粒对铅的累积无显著影响.     

矿区农田施用木炭和硫酸亚铁对水稻吸收累积镉砷的影响

通过田间小区试验,文章研究了矿区土壤连续2年施用木炭和硫酸亚铁对水稻吸收累积镉、砷的影响,测定不同处理条件下土壤重金属形态和水稻各器官重金属含量。结果表明:施用木炭和硫酸亚铁可以促进水稻的生长发育,增加水稻产量。添加木炭可以提高土壤pH,显著降低土壤中有效态镉含量,其最大降低幅度2016年为10.2%,2017年达到33.1%;添加硫酸亚铁处理可以显著降低土壤中有效态砷含量,其最大降低幅度2016年为34.2%,2017年达41.7%。添加木炭处理能显著降低水稻籽粒中镉含量,但是会增加籽粒中砷含量;叶面喷施硫酸亚铁能显著降低水稻籽粒中镉含量,同时也能降低水稻对于砷的吸收。     

重金属镉锌铜在蔬菜体内的形态分布研究

通过露天盆栽实验,研究了蔬菜中镉、锌、铜的形态分布及各形态随土壤中重金属添加浓度和蔬菜生长时间的变化规律。结果表明,镉主要以氯化钠提取态的形式存在,锌主要以醋酸提取态存在,铜主要以盐酸提取态存在,3种重金属的毒性大小顺序为镉>锌>铜;随着添加浓度的增大,不同重金属的形态变化有所不同;在处理级数3时,蔬菜对重金属的吸收有明显的下降;蔬菜生长时间较长时,各形态重金属的含量都有所增加,活性较强的乙醇提取态和水提取态增加量较大。     

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。     

毗邻铁矿的景区土壤重金属形态及生物有效性

采用三酸联合消煮法和Tessier连续提取法研究了毗邻铁矿的千山景区土壤重金属的总量和形态分布,同时通过对植物中重金属含量的检测,研究了土壤重金属的生物有效性。结果表明土壤中镉、铜含量均超过了国家自然风景区所需达到的土壤环境质量一级标准的上限,两者分别是一级标准的2.45～4.65倍和1.1～1.95倍,个别区域铅、锌也有超标;土壤中镉以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的58.16%～83.17%和3.39%～22.91%,铜以残渣态和有机结合态为主,分别占总量的76.67%～88.82%和3.75%～20.38%,铅、锌以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;植物吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化物态和有机结合态。     

猪粪对生菜和菠菜吸收和累积镉的影响

有机质在土壤培肥和调控重金属的有效性方面起着重要的作用。通过生菜和菠菜盆栽试验,研究了猪粪对土壤有效态镉和镉形态分布的变化及蔬菜可食部分累积镉的影响。结果表明:施入4%猪粪后,生菜和菠菜地上部镉含量显著降低,降幅分别为41%~51%和33%~53%;猪粪的添加使生菜土壤有效态镉含量下降20%左右,醋酸提取态和可还原态镉的含量分别下降25%和22%,残渣态和可氧化态镉含量有所上升。猪粪的添加钝化了土壤中的镉,抑制了生菜和菠菜对镉的吸收。     

不同改良剂对微碱性土壤镉形态及小麦吸收的影响

研究过磷酸钙、石灰和硅钙镁肥单一施用对土壤Cd形态和小麦植株不同器官Cd含量的影响,以期为微碱性Cd污染土壤安全利用提供理论参考.通过盆栽试验,研究不同改良剂对小麦成熟期土壤Cd形态以及二乙基三胺五乙酸（DTPA）提取态镉含量的影响,分析小麦不同器官中Cd的含量.结果表明：过磷酸钙显著降低了土壤的pH值,石灰和硅钙镁肥显著提高了土壤的pH值.3种改良剂均可以显著降低土壤DTPA提取态镉含量,其中施用硅钙镁肥（3%）的效果最好,降幅为73.60%.添加硅钙镁肥可显著降低土壤可交换态镉含量,同时增加残渣态镉含量,其中硅钙镁肥（3%）处理效果最佳,土壤可交换态镉含量降幅为63.30%,残渣态镉含量增幅为56.20%.3种改良剂均可显著降低小麦地上部、地下部Cd含量,其中硅钙镁肥处理对小麦地上部及地下部Cd含量降低效果最佳.硅钙镁肥（1.2%）处理对小麦籽粒镉含量降低效果最好,降幅为90.85%.土壤pH值与土壤DTPA提取态Cd含量达到了极负显著水平,土壤DTPA提取态Cd含量与小麦各器官中Cd呈极显著正相关.因此,施用不同改良剂可不同程度的降低土壤中Cd的生物有效性和小麦植株不同器官中Cd的含量,缓解Cd对植株的胁迫效应. 3种改良剂在同等剂量水平下,硅钙镁肥对小麦器官中镉的降低效果最佳.     

复合稳定剂对砷污染土壤的稳定研究

重金属污染土壤均含有多种元素,使用一种药剂对土壤进行稳定的效果不佳且处理费用较高.本研究采集富含砷(As)、镉(Cd)、锌(Zn)的重金属污染土壤,选用无机和有机稳定剂对土壤进行快速化学稳定化实验研究,利用酸浸提程序(TCLP法)评价土壤中重金属的浸出毒性,结果表明,含钙物质、含硫物质以及含铁物质对于降低金属流动性非常有效,6种试剂中稳定效率排序为:氧化钙>硫化钠>有机硫>壳聚糖>硫酸亚铁>二乙基二硫代氨基甲酸钠.根据不同试剂稳定重金属的靶向特性对两种类型稳定剂进行组合,对复合稳定剂的稳定效果进行评价,分析结果显示复配试剂的综合稳定效率更高:铁钙复配(3%硫酸亚铁+5%氧化钙)对土壤中3种金属的稳定率为81.7%、97.2%、68.2%,而有机硫氧化钙复配试剂(3%氧化钙+5%有机硫)对3种金属的稳定率达到76.6%、95.7%、93.8%.重金属形态测试的结果认为重金属从可交换态转变为还原态(无机类试剂)或氧化态(有机类试剂)是重金属稳定的主要原因,且形态转变程度决定了土壤的稳定程度.     

污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

某区域土壤重金属含量特征研究

为了解某区域土壤重金属铅、镉、砷的污染状况及其关系,采集了276个代表性土壤样品,分析了土壤重金属的全量和有效态及其土壤理化指标。摸清了土壤重金属含量范围,研究了铅镉砷三种元素总量之间的关系及其全量和有效态含量的线性关系。结果标明:该区域重金属元素总量和有效态呈显著关系,土壤铅、镉的有效态含量占总量的比例分别为22.8%、29.6%,而土壤砷的有效态含量占总量的比例可以忽略不计。     

广西典型酸性火成岩地质低背景区土壤-水稻重金属积累特征及生态风险

为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性。结果显示:研究区土壤呈酸性,pH值为4.66～5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7%。土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32%。水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关。酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注。     

紫云英(Astragalus siniucus L.)对重金属胁迫的响应

为探明铜冶炼厂附近农田重金属污染对冬季绿肥作物的毒害作用,通过盆栽试验,研究了浙江富阳铜冶炼厂附近的铜、锌、铅等重金属离子混合污染的水稻土上,紫云英的生长,根、茎、叶、果各部位重金属积累量和细胞超微结构的变化.结果表明,在供试土壤重金属混合污染下,紫云英根系生长缓慢,主根细小、侧根稀少,根瘤生长受抑制;地上部分枝减少,长势矮小,叶片黄化,花期推迟.土壤中铜、锌、铅被紫云英吸收后主要分布于紫云英根部;根中铜含量明显高于锌和铅,茎、叶中锌含量最高,果中铜含量最低.透射电镜(TEM)观察结果表明,重金属混合污染主要毒害叶绿体、线粒体、细胞核等细胞器的超微结构,使叶绿体膨胀变形,基粒片层解体,外膜结构消失,类囊体模糊不清,腔内空泡化或形成大脂类;使线粒体变形、脊突膨胀或消失、外膜解体;使细胞核核膜破裂、核仁膨胀消失并与染色质凝集在一起.供试土壤重金属混合污染对紫云英各部位细胞的破坏程度为根>叶>茎.     

基于农产品安全的土壤重金属有效态含量限值推定方法

相较于土壤重金属总量标准,有效态含量限值与农产品质量相关性更强,可更科学地指导土壤污染防治工作.通过典型重金属污染区域案例研究,在统计分析区域农田土壤重金属总量、有效态含量和不同水稻品种重金属蓄积量的基础上,运用物种敏感性分布(SSD)法,推定土壤中镉和铅的有效态含量限值.结果表明,大冶市农田土壤中Cd和Cu样本超标率分别是90. 7%和42. 6%,表明大冶市农田土壤存在较为广泛的Cd和Cu污染;糙米Cd和Pb的含量分别有50. 9%和89. 8%的样本超标,其平均值分别是相应农产品污染物限量标准的2. 95倍和6. 75倍,表明大冶市稻米受Cd和Pb污染严重.利用BurrⅢ型分布拟合样品中8个水稻品种富集Cd和Pb的SSD曲线,依据农产品中污染物限量标准推导计算得出,保证95%水稻品种糙米不超标的土壤重金属Cd和Pb有效态含量限值分别为0. 02 mg·kg-1和0. 005 mg·kg-1.比较于该区域土壤中Cd有效态含量调查数据和其他国家或研究有效态含量限值,Cd有效态含量推导限值较为科学,可应用于当地土壤污染防治实践.在大冶地区土壤Pb可能不是稻米Pb的主要来源,水稻这一物种对于Pb有效态含量限值的推导不具有代表性,同时缺乏稻米在低积累水平和不同土壤污染水平下对Pb的累积数据,因而Pb有效态含量限值不具实际指导意义.     

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.     

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.