开顶式气室原位研究水稻汞富集对大气汞浓度升高的响应

采用开顶式气室熏气实验和土壤加汞培育实验,原位研究水稻各器官汞富集对大气汞质量浓度升高的响应关系.结果表明,水稻根中汞含量与大气汞质量浓度无显著相关性(P0.05),与土壤汞含量呈显著正相关(R=0.998 8,P0.05),表明水稻根中的汞主要来自于对土壤中汞的吸收累积.水稻茎中汞含量随大气汞质量浓度的升高呈线性增加(RB=0.964 6,RU=0.983 1,P0.05),且上部茎中汞含量高于下部茎;茎下部汞含量随土壤汞含量的升高呈线性增加(R=0.990 1,P0.05),茎上部汞含量随土壤汞含量的升高呈二次拟合增加(R=0.998 9,P0.05),且下部茎汞含量高于上部茎,说明茎汞含量受土壤和大气汞浓度的共同影响.水稻叶中汞含量与大气汞质量浓度呈显著正相关(R=0.998 5,P0.05),与土壤汞含量也有很好的线性关系(R=0.998 3,P=0.058 5),表明水稻从大气吸收的汞主要积累在叶片中,从土壤吸收的汞主要富集在根中并通过茎部向叶部传输.利用实验建立的函数关系对水稻地上生物质中汞的大气来源估算,至少60%~94%和56%~77%水稻叶和上部茎中的汞来自大气,而大气对下部茎仅贡献8%~56%.由此水稻地上部分生物质汞主要来自对大气汞的吸收,为区域大气汞的收支及汞循环模型提供理论依据.     

水稻甲基汞富集对大气气态单质汞浓度升高的响应研究

水稻具有很强的甲基汞(MeHg)富集能力,从而增加了汞污染地区居民甲基汞暴露的风险.本研究利用开顶气室熏蒸实验和土壤加汞培育实验探究水稻各组织中MeHg富集对大气中的气态单质汞(GEM)浓度升高的响应.结果表明:水稻根中甲基汞含量与土壤中甲基汞含量显著正相关(r=0.9462~0.9870,p0.05),与大气汞含量无线性关系(p0.05),表明水稻根中的MeHg主要来自土壤.水稻茎中甲基汞含量随土壤甲基汞含量的增加而线性增加(上部茎:r=0.8560,p0.05;下部茎:r=0.9178~0.9484,p0.05),与大气汞含量没有相关性(p0.05),但在气室熏蒸实验中上部茎中的甲基汞含量高于下部茎;而在土壤加汞培育实验中下部茎中的甲基汞含量高于上部茎,表明水稻茎主要受土壤汞的影响,且大气汞可能对水稻上部茎甲基汞的富集有一定的影响.水稻叶中甲基汞含量与土壤甲基汞含量显著正相关(r=0.9708,p0.01),与大气汞含量无线性关系,但在气室熏蒸实验中实验组叶中甲基汞的含量高于对照组,表明水稻叶中的甲基汞可能受土壤甲基汞和大气汞的共同影响.水稻籽粒中甲基汞的含量与土壤甲基汞含量呈显著正相关(r=0.9046~0.9865,p0.05),与大气汞含量无明显的线性关系(p0.05),表明水稻籽粒中的甲基汞主要来自土壤,但在水稻上部茎和叶中甲基汞含量受一定程度大气汞含量影响的情况下势必会对水稻籽粒甲基汞的富集产生影响,但究竟有多大程度影响或量化其贡献还需进一步实验研究.     

水稻对气态单质汞的吸收与挥发

湿地是汞的重要富集场所,其还原性底质会促进气态单质汞的产生.湿地植物已进化出一系列适应淹水环境的生态特征,其中发达的通气组织可以从大气向根部输送氧气满足根系的呼吸作用.以水稻这一典型的湿地植物为例,研究其根系及通气组织是否也能成为根际气态汞向大气运输的通道,并探究其过程和影响因素.通过设计密闭分室培养装置将水稻根部与地上部分隔开,对水稻根部进行汞蒸气暴露,并通过气体吸收剂吸收由叶片挥发出的气态汞.结果表明,水稻可以从根系吸收气态单质汞并向地上组织迁移,其中根系的汞含量与水稻根孔隙度呈显著负相关,并呈二次拟合(R=0.8309,P0.01);而水稻地上部汞迁移量与水稻根表面积和根体积均呈线性正相关(R=0.896,P0.01;R=0.871,P0.01).由根系吸收的汞最终可通过水稻叶片挥发进入大气,叶片汞的挥发量随着叶片面积的增加呈线性增加(R=0.897,P0.01),单位叶面积汞挥发量与水稻蒸腾作用强度呈线性显著正相关(R=0.73,P0.01).证明了水稻根系不仅能吸收气态单质汞,并且能将汞从根部转运到地上部,再通过叶片的气孔释放到空气中.为进一步揭示湿地生态系统中汞的迁移及调控机制提供了科学依据.     

草原煤矿区土壤汞分布及其影响因素

研究草原煤矿区周围土壤汞的含量水平、分布规律,并浅析其影响因素。该研究选择煤炭资源丰富、并将大力建设坑口电厂的内蒙古某煤矿区为研究对象,以此矿区坑口电厂为中心,对其周围土壤p H值(电极法)、有机质(光度法)、土壤质地、黏粒含量、汞含量(氢化物发生原子吸收分光光度法)进行了测定分析,结果显示研究区土壤均偏碱性,研究中心附近大部分土壤中汞含量已超出土壤汞背景值,汞含量随距电厂距离的增大而降低,且受p H值(显著正相关,r=0.413,P<0.05)、距离(显著负相关,r=-0.834,P<0.01)、主导风向影响显著,受有机质含量、土壤质地、黏粒含量影响不大。有些性状相近的土壤,汞含量差异却很大,说明研究区汞主要来源于人类活动。     

公路边土壤和水稻中铅的分布、累积及临界含量

在距公路５、１０、５０、１００、２００ｍ准备收割的稻田中同时采集土壤及稻米样品。对２条公路的样品分析结果表明,汽车尾气中铅的污染大多集中在公路两侧５０ｍ左右的范围内。土壤自身性质对路边土壤及水稻中铅的分布、累积具有显著影响。经壤水稻中铅的累积量小于重壤水稻土,但轻壤水稻糙米的含铅量却高于重壤。轻壤中土壤含铅量和糙米含铅量之间具有相关关系。探讨了公路边土壤的临界含量问题,推算出轻壤中此值为５８ｍｇ／     

公路边土壤和水稻中铅的分布,累积及临界含量

在距公路５、１０、５０、１００、２００ｍ准备收割的稻田中同时采集土壤及稻米样品。对２条公路的样品分析结果表明，汽车尾气中铅的污染大多集中在公路两侧５０ｍ左右的范围内。土壤自身性质对路边土壤及水稻中铅的分布、累积具有显著影响。经壤水稻中铅的累积量小于重壤水稻土，但轻壤水稻糙米的含铅量却高于重壤。轻壤中土壤含铅量和糙米含铅量之间具有相关关系。探讨了公路边土壤的临界含量问题，推算出轻壤中此值为５８ｍｇ／     

煤及其灰渣中的汞

研究了东北、内蒙古东部煤炭中汞的含量分布以及煤中汞向燃烧产物中迁移的规律。煤中汞含量高于土壤,并和煤中全硫分及灰分呈显著正相关。煤中汞在锅炉飞灰中被富集,在底灰中被分散。飞灰粒径越小汞含量越高,显示表面富集特征;飞灰中90％以上的汞存在于＜0.125mm粒子上。飞灰中汞占煤中汞总量23.1％～26.9％,从烟囱排出的汞占56.3％～69.7％,燃煤排放的汞是大气中汞的重要来源     

地质污染源中汞的迁移转化

对21个金属矿区作了调查,发现埋藏深达300m或被160m厚土壤覆盖的矿体以及富汞岩石在其上方土壤中含汞量明显增高。本工作初步探讨了含汞地质体中汞的迁移和转化。试验表明,地质体中汞呈多种存在形式,其中汞可转化为气态和可溶态,并沿岩石孔隙和断裂构造向上迁移。含汞硫化物中汞的迁移是与汞的含留及其存在形式、矿物组成、地下水的性质和活动以及迁移通道的发育程度有关。在含氯离子浓度高的地下水条件下,可溶性汞将以稳定络合物形式长距离迁移。土壤中的有机质,铁、锰高价氧化物,粘土矿物等对表层土壤中汞的富集有重要影响。     

长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属含量及有效性的影响

通过长期定位试验,研究了常规平作、水旱轮作、免耕冬水、垄作免耕和厢作免耕5种耕作方式对紫色水稻土剖面重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd)总量、有效量及水稻根、茎叶和糙米重金属含量的影响.结果表明,经过22 a的耕作,5种耕作方式对紫色水稻土剖面Fe、Cu、Zn、Pb、Cd总量的剖面分布状况影响不显著,而对土壤Mn的剖面分布状况影响显著,常规平作、水旱轮作及免耕冬水均导致表层土壤Mn向下层淋失.5种耕作方式下土壤Fe、Cu、Zn、Pb和Cd的有效量均随土层深度的增加呈降低趋势,而常规平作、免耕冬水、垄作免耕及厢作免耕土壤Mn有效量则表现出随土层深度的增加而增高的趋势.5种耕作方式下,表层土壤Fe、Mn有效量以水旱轮作最高,Zn、Pb有效量以常规平作最高,而Cu有效量受耕作方式的影响不显著.相关分析结果表明,表层土壤有效Fe与pH呈极显著的负相关关系,与有机质呈显著的负相关关系,有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系,有效Zn与总Zn呈显著正相关关系.水旱轮作、垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、Mn含量,茎叶Fe、Mn、Cu、Cd含量,糙米Cu含量均高于常规平作和免耕冬水,水旱轮作能明显降低Cd向糙米的迁移系数,对降低糙米Cd含量有明显的效果,且水旱轮作条件下糙米Cd含量低于国家食品卫生标准.水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Fe呈极显著正相关关系,根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Mn呈极显著正相关关系,茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系,与总Mn及有效Mn呈显著的正相关关系,茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系,糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系,与CEC呈极显著正相关关系.结果表明,耕作方式主要通过影响土壤pH而影响土壤重金属的有效量及水稻重金属的含量,水旱轮作可提高表层土壤Fe、Mn活性,降低土壤Zn、Pb和Cd活性,并能在一定程度上降低糙米Pb、Cd含量,但也应注意长期的水旱轮作可能会导致表层土壤Mn过度向下层淋溶.     

多环芳烃在土壤剖面中迁移行为的土柱淋滤模拟研究

京津地区典型土壤剖面分析表明,土壤中PAHs含量和组成均随深度增大而呈现明显的变化.为了揭示PAHs在土壤剖面中的迁移特征与控制因素,开展了室内土柱模拟实验,考察了PAHs的迁移特点及影响因素,特别是土壤有机质含量的影响.采用3种土壤质地和TOC不同的土样装填土柱,以去离子水作为淋滤液对预先加入土柱表层的污染物(包括不同环数PAHs、d-Flu)进行淋滤,当达到淋滤量后分析土柱中PAHs含量及组成.结果表明,不同实验条件下,淋滤后土壤剖面不同层次土壤中PAHs含量均高于原土样中的,且PAHs主要富集在土柱表层,随深度增加其含量明显降低,但不同土柱中降幅不同;不同环数PAHs分布特征存在差异.与原土柱相比,除d-Flu和Flu等低环数芳烃的含量在剖面不同深度均有明显增大外,部分高环数PAHs相对含量在土柱的不同深度也明显增加,说明高环数PAHs也具有一定的迁移能力,但相对于3环PAHs,高环数PAHs在土壤中迁移能力较低.此外,土壤剖面PAHs的富集程度明显受土壤中TOC影响,PAHs总量或单体PAH含量在土柱中迁移的深度随着TOC含量降低而增加.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

汞在土壤——水稻系统中的迁移

研究结果表明：汞在水稻体内的富集随土壤污染程度增高而加大，呈直线相关关系。各部位对汞的吸收量呈现根〉杆〉米，其比率为：１６７：７．５：１。汞从稻根向稻杆、稻米的转移率分别为：２０．７８％、４．５９％，汞的土壤临界含量为：５．９ｐｐｍ。     

汞在土壤─—水稻系统中的迁移

研究结果表明：汞在水稻体内的富集随土壤污染程度增高而加大，呈直线相关关系。各部位对汞的吸收量呈现根＞杆＞米，其比率为：１６７：７．５：１。汞从稻根向稻杆、稻米的转移率分别为：２０．７８％、４．５９％，汞的土壤临界含量为：５．９ｐｐｍ。     

汞在土壤—水稻系统中的吸收与转移

研究结果表明：汞在水稻体内的富集随土壤污染程度增高而加大，呈直线相关关系。各部位对汞的吸收量呈现根＞杆＞米，其比率为：１６７：７．５：１。汞从稻根向稻杆、稻米的转移率分别为８．３１％、１．０８％，汞的土壤临界含量为５．９×１０－６。     

芜湖市区春季地表灰尘中汞和砷的空间及粒径分布规律

以芜湖市高新技术开发区、中心城区和经济技术开发区为研究区域,于2008年春季对其地表灰尘中汞和砷含量、空间分布特征及其在粒径中的分布规律进行了研究.结果表明:芜湖市区地表灰尘中汞、砷含量范围分别为0.011～1.477mg·kg-1、3.533～169.368mg·kg-1,平均值分别为0.230、15.371mg·kg-1,分别是土壤背景值的1.9和1.5倍,存在一定程度的污染;;灰尘中汞含量在经济技术开发区较高,而砷则在高新技术开发区出现高值区;;汞属于空间中相关,说明其变异主要受随机或人为因素的影响;;砷属于空间强相关,说明其变异主要受土壤母质、土地利用方式等因素影响;;研究区地表灰尘汞和砷含量大体上呈随粒径减小而增加的趋势;;不同粒径上汞和砷含量的富集比例随粒径减小呈增加的趋势,汞和砷在>200目粒径上的平均富集比例分别为63.5%和55.8%,说明汞更容易富集在细小颗粒上.     

紫色水稻土颗粒有机质对重金属的富集特征

在重庆合川区和铜梁区随机采集了20个紫色水稻土,将其分成颗粒有机质(0.053~2 mm,POM)、砂粒(0.053~2mm)和细土(0.053 mm)这3个组分,通过比较不同组分的有机碳及重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)含量和分布状况,研究了紫色水稻土中POM对重金属的富集特征及其与土壤理化性质如pH、CEC、黏粒和土壤有机碳(SOC)等的关系.结果表明,采样区紫色水稻土的POM含量范围为7.31~44.76 g·kg~(-1),平均值为19.20 g·kg~(-1),有机碳含量为96.61~263.17 g·kg~(-1),平均值为151.34 g·kg~(-1),显著高于原土及其他组分,对土壤有机碳的贡献率为8.63%~48.62%,代表了一大部分土壤有机碳库.POM中的Cu、Zn、Pb和Cd平均富集系数分别为3.35、1.14、2.88和2.14,显著高于其他组分,表现出一定的富集作用,对上述重金属的贡献率分别为6.02%、2.22%、5.24%和3.21%,POM对Cu、Pb的富集能力和贡献率均显著大于Zn和Cd.相关分析结果表明,POM含量与SOC、pH、CEC、黏粒(0.002 mm)呈显著或极显著正相关,SOC是主要因素.POM-C含量与总量分别与黏粒含量、SOC呈显著相关.POM中重金属总量与SOC、pH、POM-C总量呈显著或极显著正相关,SOC是最关键因子;与其他重金属相比,Zn在POM中的总量与土壤性质的回归系数最高,关系最为密切.     

土壤汞在水萝卜中的分布与积累

本文通过盆栽试验，表明水萝卜、苗期在土壤含汞量达３０ｍｇ／ｋｇ时生长受到抑制，后期消失。水萝卜汞含量与土壤汞含量显著相关，与土壤有效汞含量显著相关。当土壤汞含量小于１ｍｇ／ｋｇ时，水萝卜根部含汞量低于茎叶部，土壤汞含量超过３ｍｇ／ｋｇ时，水萝卜、根部含汞量则远大于茎叶部。     

厌氧条件水稻土铁对砷释放的影响

水稻土无定型铁矿物是砷的重要吸附载体,水稻种植需要经历的淹水厌氧阶段能促进铁矿物还原溶解并使其吸附的砷释放进入水稻土溶液.本研究重点考察了厌氧环境中水稻土在培养液的富集培养下不同形态砷对砷释放的贡献作用,并探究淹水缺氧环境下水稻土无定型铁矿物对砷迁移转化的影响.结果表明,相比于第一阶段,第二阶段培养液中铁(Ⅱ)和总砷浓度均显著提高(P0.05),其中两个阶段的土壤溶液均主要来源于可交换态砷(F1)和专属吸附态砷(F2),且两个阶段的培养液砷与F1+F2均呈显著正相关关系,分别为r=0.73,P0.05和r=0.657,P0.05,无定型铁结合态砷(F3)与砷浓度呈不显著正相关.两阶段的水稻土不同形态铁与培养液砷浓度均存在一定关系,水稻土盐酸提取铁(Ⅱ)浓度与砷浓度呈显著正相关(r=0.577,P0.05;r=0.613,P0.05),无定型铁矿物与砷存在负相关关系(r=-0.428,P=0.126;r=-0.564,P0.05).因此,厌氧环境下水稻土中处于亚稳状态的无定型铁矿物在总体上能有效地吸持固定砷从而抑制砷的移动和迁移.     

海南岛社会经济发展对红树林表层土壤重金属污染的影响

重金属污染属于持久性污染物,具有富集性和毒性,长时间的累积会对生态环境和人体的安全造成威胁。本研究对海南岛不同区域红树林表层土壤重金属含量与其所在市县的土地利用、社会经济发展指标和污染物排放量进行相关性分析,定量探讨社会经济发展对海南岛红树林湿地重金属污染来源的影响。相关性分析表明海南岛红树林土壤中的Zn、Ni、Hg和Co等重金属元素含量之间呈显著正相关,表明这几类重金属元素之间可能存在相似的污染源。与土地利用间的相关分析发现,随着区域建设用地面积的增加,土壤中的Cu、Zn和Hg的含量也随之增加。红树林土壤中的Cu、Zn、Hg和Co含量分别与地区发展总值呈显著正相关和极显著正相关,Cu、Zn含量与常住人口数量呈极显著正相关,表明红树林土壤中这类重金属元素可能主要来源于城市建设开发活动以及交通废气排放等。     

水源地周边土壤重金属分布特征及潜在风险-以深圳市为例

以深圳市水源地周边三种不同类型土壤(赤红壤､红壤､水稻田土)为研究对象,选择具有较高环境含量且毒性较强的Zn､Pb､As为目标,探究其在三种土壤剖面淋溶层､淀积层和母质层(A、B和C层)中的分布特征及赋存形态,同时分析重金属含量､赋存形态与土壤理化性质的相关性,并利用潜在生态危害指数法和潜在迁移指数法从重金属全量和赋存形态两个角度对土壤重金属的生态风险水平进行评估.结果表明:土壤重金属Zn､Pb､As在三类土壤各层中含量较高,但均低于当地土壤环境质量背景值,重金属含量受当地土壤成岩母质影响较大.形态分析表明三种重金属在三类土壤中均以残渣态为主,但红壤中可还原态Pb含量较高,在低pH时易转化为弱酸可溶态,而后释放并迁移.相关性分析表明Zn､Pb的全量与有机质含量呈极显著正相关,可还原态Zn与pH呈显著正相关,Pb和As的弱酸可溶态与可还原态显著正相关,黏粒和粉粒含量对Pb和As的形态分布造成不同程度的影响.三种重金属潜在生态危害级别均为轻微,对水源地安全潜在生态风险影响较小;重金属迁移能力大小在不同土类中依次为红壤土>赤红壤>水稻田土,元素本身迁移能力强弱依次为Zn>As>Pb;赤红壤和水稻田土A层Zn迁移能力最强,B层As最强,C层Zn､Pb､As均较弱;红壤中A层迁移能力Zn最强,B层Zn､Pb､As均较强,C层Zn､Pb､As均较弱.