磷肥和黑麦草结合修复铅污染贫磷潮土的研究（Remediation of Lead Polluted Chaotu Soil with Low Phosphorus Availability by Phosphorus Fertilizer Amendment and Ryegrass）

在Pb污染土壤中施用磷肥是降低Pb有效性的有效方法.在低磷或高Pb胁迫下,植物根际的一系列变化将促进植物对磷的吸收或对Pb毒性的降低,但低磷胁迫下植物对土壤Pb有效性的影响研究不多.为探讨Pb污染低磷土壤上施用磷肥对Pb有效性、植物吸收Pb的影响及黑麦草(LoliumperenneL.)对土壤Pb有效性的影响,设置0、500和1000mg·kg-13个Pb用量和0、2729mg·kg-1两个普通过磷酸钙磷肥用量,种植黑麦草,0和1000mg·kg-1Pb下设置不种植植物的对照的盆栽试验,植物生长48d后收获,测定植物地上部和根系产量、长度、Pb浓度及土壤DTPA-Pb含量.结果表明,施用磷肥后植物产量和地上部长度增加、根冠比、根系长度和Pb浓度减小,500mg·kg-1Pb用量时,未施用磷肥和施用磷肥时植物产量分别为0.37和1.70g·pot-1,1000mg·kg-1Pb用量时这两个数值分别为0.24和1.50g·pot-1,500mg·kg-1Pb用量时,植物产量与未施Pb处理(产量为0.75g·pot-1)差异显著(p<0.05);施用磷肥后,地上部吸收的Pb的比例和植物体吸收的Pb数量均增加.1000mg·kg-1Pb用量下,植物产量、地上部长度均小于500mg·kg-1Pb用量处理时的水平,而土壤DTPA-Pb浓度、植物Pb浓度、Pb吸收量均大于500mg·kg-1Pb处理,表明2729mg·kg-1普通过磷酸钙用量并不能完全抵消1000mg·kg-1Pb对植物生长的抑制作用.施用磷肥降低了土壤DTPA-Pb含量,但500mg·kg-1Pb用量时降低效果不显著(p>0.05).0mg·kg-1Pb用量下,种植植物的处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物处理高54.3%;1000mg·kg-1Pb处理时,种植植物处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物平均低18.5%.以上结果表明,在0mg·kg-1Pb用量下,植物生长受到了一定程度的磷胁迫.在磷胁迫下,种植植物提高了土壤Pb有效性,而在1000mg·kg-1Pb用量下,不管是否施用磷肥,种植植物均降低了土壤Pb有效性.本研究结果表明,在低磷和高Pb胁迫下,施用水溶性磷肥可降低土壤Pb有效性,促进黑麦草生长,促进Pb向植物地上部转移;在低磷胁迫且无Pb污染条件下,黑麦草对土壤Pb的有效性表现为促进;在高Pb胁迫下,不管是否施用磷肥,黑麦草均可降低土壤Pb有效性.     

华北平原地区某铅冶炼厂附近土壤重金属有效性研究(Heavy Metal Availability in Soil near a Lead Smelter in the North China Plain)

为研究华北平原地区某铅冶炼厂对附近农田土壤和居民点内土壤重金属有效性的影响,在距离冶炼厂烟囱1000m和2500m处设置A1和A2两个采样断面(两断面间有一居民点),采取0～20cm土样,测定DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量.结果表明,A1断面DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd平均含量均低于A2断面.A1断面土壤DTPA-Pb和Cd变化范围分别为7.18～37.8和0.250～0.950mg·kg-1,平均值分别为25.2和0.580mg·kg-1;A2断面DTPA-Pb和Cd变化范围分别为14.7～133和0.280～2.35mg·kg-1,平均值分别为59.9和1.16mg·kg-1.所有样品的DTPA-Ni、Cu和Zn含量均小于5.5mg·kg-1.随着采样点距离冶炼厂烟囱距离的增加,土壤中DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量呈非线性下降,可用幂方程(Ni、Cu和Pb)或对数方程(Zn和Cd)拟合.用Pb和Cd的拟合方程计算得到的研究区内居民点中心位置土壤DTPA-Pb和Cd含量分别为30.0和0.731mg·kg-1,高于地带性土壤背景值.DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd的含量之间均存在极显著线性正相关关系(p<0.01).以上结果表明,冶炼厂造成研究区内土壤Pb和Cd有效性远高于正常水平,并导致Ni、Cu和Zn有效性有一定程度的升高,附近居民点内居民受到土壤高铅和高镉有效性的威胁;土壤铅和镉升高的范围达到距离冶炼厂烟囱2.8km以外区域.     

我国典型土壤上重金属污染对番茄根伸长的抑制毒性效应

采用盆栽试验观测了我国3种典型土壤——黄泥土、褐土、红壤上不同重金属(铜、锌、铅)作用下敏感植物番茄的根伸长,其中黄泥土和褐土上重金属添加量范围为Cu(0～2000mg·kg-1)、Zn(0～4000mg·kg-1)和Pb(0～5000mg·kg-1),红壤上为Cu(0～400mg·kg-1)、Zn(0～750mg·kg-1)和Pb(0～2000mg·kg-1).对不同土壤上Cu、Zn、Pb对番茄的根伸长抑制率进行了比较,以阐明不同土壤上重金属种类及用量对蔬菜根生长的抑制及毒性效应.结果表明,相同Cu、Zn、Pb污染水平(添加量)下,土壤中重金属对番茄的根伸长抑制率大小顺序基本表现为:红壤>黄泥土>褐土.番茄对红壤中的重金属最敏感,其次是黄泥土,再次是褐土.番茄对不同重金属的毒性响应不同,对Cu最敏感,Zn和Pb次之.土壤中有效态重金属含量与番茄根伸长呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)负相关,表明有效态重金属含量是影响蔬菜根伸长的重要因素.     

小白菜的干鲜状态对其铅的生物可给性的影响(Effects of Dry and Fresh States of Brassica chinensis on the Oral Bioaccessibility of Lead)

为了研究小白菜的干鲜状态对其铅的生物可给性的影响,设置了对照(不添加铅,本底值为32.37mg·kg-1)、300mg·kg-1和500mg·kg-13种土壤铅浓度处理的盆栽实验,并将收获的小白菜分别以干样和鲜样进行基于生理学的invitro人工胃肠模拟实验,测定其中铅的生物可给性.结果表明:栽种2个月后,小白菜铅含量分别达到0.38mg·kg-1、4.55mg·kg-1和12.50mg·kg-1(干重),对铅的富集系数分别为0.012、0.015和0.025,可能存在较高的健康风险.invitro实验表明:样品干鲜状态、铅浓度处理以及二者的交互效应是影响铅的生物可给性的重要因素.无论干样还是鲜样,铅在胃阶段和小肠阶段的溶解态量均随样品铅含量的增加而线性增加;对于同一铅浓度处理,鲜样中铅的生物可给性无论在胃阶段还是小肠阶段均显著高于干样(p<0.01).使用干样进行健康风险评价可能会低估小白菜中的铅对人体的健康风险.     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过土培试验,研究水分、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤中水稻根表铁膜以及植物体内砷分配的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)明显减少水稻根表铁膜量,降低铁膜、根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量。与30mg·kg-1P2O5相比,180mg·kg-1P2O5能明显减少两个品种水稻的根表铁膜量以及根系和秸秆中的砷含量;对耐低磷品种铁膜砷含量影响不大,但显著降低磷敏感品种铁膜砷含量;在50mg·kg-1砷处理中增加磷用量对水稻颖壳砷含量影响不大,在100mg·kg-1砷处理时能显著降低颖壳砷含量;增加磷用量可明显增加耐低磷品种的精米砷含量,降低磷敏感品种的精米砷含量。水、磷交互效应主要受水分效应的影响。加砷处理后,相同处理下耐低磷品种的根表铁膜量和铁膜中的砷含量显著高于磷敏感品种,而根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量则相反。研究表明,可以通过节水灌溉,并根据砷污染程度和植物磷营养特性确定适当的磷肥用量,从而减少砷在水稻体内的累积,提高食品安全。     

重金属积累对土壤酶活性的影响

研究了华北平原某铅冶炼厂附近农田33个土壤样品中重金属积累对土壤酶活性的影响。结果表明,样品中Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg·kg-1,DTPA态Pb和Cd含量平均值分别为54.1和0.964mg·kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,而Cu、Ni和Zn的有效性和全量与未污染土壤接近;土壤过氧化氢酶活性与DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著的负线性关系(P<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤中Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性增加(P<0.1);土壤脲酶活性与重金属全量或有效态重金属含量无显著相关性(P>0.1)。以上结果说明,利用土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性能够表征基本性质较为一致的土壤中重金属污染程度;与重金属全量相比,有效态重金属对土壤酶活性影响更大。     

河流湿地土壤芘的降解和生物有效性模型与酶活性动态变化(Model of Pyrene Degradation and Bioavailability and Dynamic Changes of Enzymatic Activities in the Riverine Wetland Soil)

在淹水和非淹水条件下,在河流湿地土壤中加入高浓度(10mg·kg-1)和极高浓度(200mg·kg-1)芘,研究了芘降解过程、芘生物有效性和土壤酶活性的长期动态变化.结果表明,培养91d后,高浓度芘处理的土壤中芘的残留率在淹水和非淹水条件下分别为79.0%和51.4%,而极高浓度处理的芘残留率在淹水和非淹水条件下分别为61.1%和33.9%.利用Tenax-ta树脂提取快速解吸态生物有效芘,结果发现,有效芘浓度在高浓度芘处理的两种土壤中的值比较接近,分别为1.01mg·kg-1和1.23mg·kg-1;而有效芘浓度在极高浓度处理的两种土壤的相应值差别较大,分别为20.31mg·kg-1和9.44mg·kg-1.采用四参数Logistic模型能够精确地拟合芘降解过程和生物有效性变化过程(p<0.0001).土壤蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶对芘污染敏感,而过氧化氢酶对芘污染不敏感.实验结果揭示了河流湿地土壤芘在淹水条件下降解活跃阶段持续时间短和芘生物有效性高的特征以及土壤蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶活性可以作为评估芘污染影响的候选指标.     

Pb污染对白菜的生态毒理效应研究（Ecotoxicological Effects of Pb on Brassice rapa）

采用水培方法研究了白菜种子和幼苗对Pb的富集能力与耐受性.实验设6个处理浓度,分别为0.2mg·L-1、0.4mg·L-1、0.8mg·L-1、1.6mg·L-1、3.2mg·L-1及对照,共培养7d,然后测定种子萌发抑制率、茎生长抑制率、根的耐性指数、叶绿素与类胡萝卜素含量与铅的富集量.研究表明白菜幼苗对高浓度的Pb具有富集能力,根是主要的富集器官,根的最高富集量为75.46mg·L-1.Pb抑制白菜幼苗的营养生长,抑制白菜根的伸长.0.2mg·L-1处理浓度下,Pb促进白菜茎的生长,高浓度的Pb抑制白菜茎的生长.Pb抑制白菜体内叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量.铅影响白菜幼苗的正常生长,白菜对铅具有一定耐受性.     

两种生长在铜矿渣上的菊科植物的铜含量

对生长于云南鸡冠山铜矿渣上的艾蒿(Artemisiaargyi)和湖北铜绿山铜矿渣上的滨蒿(Artemisiascoparia)进行调查和铜含量测定,结果表明,2种菊科植物具有比较高的生物量,均为铜矿区的优势植物,其根周围土壤的铜含量高。艾蒿根和叶的铜含量都较高,其根部铜含量为41～156mg·kg-1,平均83±29mg·kg-1;叶部铜含量为58～464mg·kg-1,平均216±96mg·kg-1。滨蒿根部铜含量较高,其变化范围为58～513mg·kg-1,平均183±101mg·kg-1,而茎叶部铜含量相对于根部较低,为42～259mg·kg-1,平均97±52mg·kg-1(含铜量均以干重计)。研究还发现,2种植物对铜的耐受机制不同,艾蒿表现出较强的蓄积铜的潜力,而滨蒿表现出对铜污染土壤的植物固定潜能,因此2者均可作为植物修复铜污染土壤的先锋物种。     

有机肥对塌陷复垦土壤玉米产量和磷生物有效性的影响

采煤塌陷土地复垦是补充耕地资源的有效途径之一,然而土壤磷有效性低是限制矿区土地复垦和作物生产的重要因子之一.为了解施用有机肥后矿区复垦土壤中磷的有效性变化,基于作物磷素需求的有机肥施肥模式,进行采煤塌陷复垦土壤(山西省孝义市偏城村)田间试验,分析连续两年施用相同磷量(100 kg/hm~2)的鸡粪、猪粪、牛粪和化肥对玉米产量和磷肥利用效率的影响.结果表明:(1)有机肥处理显著提高了玉米的籽粒产量和地上生物量.施肥第一年鸡粪处理增产效果显著高于猪粪和牛粪处理,第二年各施肥处理间差异不显著.玉米产量增加主要是提高了百粒重.(2)各施肥处理0-60 cm土壤剖面有效磷(Olsen-P)含量随土层深度增加呈下降趋势.其中0-20 cm土层有效磷含量鸡粪处理显著高于猪粪和牛粪处理,20-40 cm土层鸡粪和猪粪处理显著高于牛粪处理,40-60 cm土层处理间差异不显著.(3)连续两年施用有机肥及化肥后玉米磷肥利用效率为鸡粪≥猪粪≈牛粪≈化肥.施鸡粪处理磷肥回收率最高,2017年和2018年分别为23.97%和26.99%.鸡粪处理农学磷有效性系数最高(1.47),明显高于猪粪处理(1.00)和牛粪处理(0.89).总之,施用鸡粪显著提高了玉米产量和磷肥利用效率,可作为培肥矿区复垦土壤或与本研究区土壤类型相似的低产农田改良的推荐有机肥.(图4表5参31)     

北京地区3种污灌土壤镉最大吸附容量的推求

土壤对重金属的吸附容量是土壤重金属污染风险评价的一项重要指标,研究土壤对重金属的最大吸附容量对加强土壤环境的科学管理具有重要意义.采用阳离子交换量、平衡吸附方程和实验实测法推求了北京地区3种污灌土壤对重金属镉的最大吸附容量.由阳离子交换量(CEC)推求的北野厂、衙门口和永乐店3种污灌土壤对镉的最大吸附容量分别为:4822、4148和4721mg·kg-1;由单表面Langmuir方程推求的3种污灌土壤对镉的最大吸附容量均为5000mg·kg-1,由传统双表面Langmuir方程推求的3种土壤对镉的最大吸附容量分别为7040、6950和6994mg·kg-1,由双表面Langmuir方程的Sposito方法推求的3种污灌土壤对镉的最大吸附容量均为6200mg·kg-1;恒温25℃条件下,上述3种污灌土壤对镉的单分子层最大吸附容量实测值分别为5700、5600和5600mg·kg-1,多分子层最大吸附容量实测值分别为9000、8000和8120mg·kg-1.比较而言,双表面Langmuir方程是目前推求污灌土壤对镉最大吸附容量的较好方法.     

铅-苯并[a]芘复合污染在土壤-植物体系的归宿规律研究

通过室内盆栽试验研究了中、低浓度铅（Pb）和苯并[a]芘（B[a]p）复合污染在土壤-植物系统中的归宿规律和相互影响,以考查Pb-B[a]p复合污染的相互作用.采用4因素6水平均匀设计试验方案,w（Pb）范围为0～1 120 mg·kg^-1,w（B[a]p）范围为0～6.4 mg·kg^-1.结果表明,在非根际环境中,Pb的不同结合态未受到B[a]p的影响,而土壤中B[a]p的自然降解过程也未受到Pb的影响;在黑麦草根际环境中,Pb的可交换态和碳酸盐结合态以及Fe/Mn氧化物结合态含量与非根际土壤相比明显降低,有机物和硫化物结合态含量明显升高,这与黑麦草根际分泌物和植物根际的吸收作用有关;玉米和黑麦草地上部和根部Pb含量均与土壤中Pb总量之间呈显著正相关关系,与B[a]p含量间不存在显著相关性;在玉米和黑麦草根际环境中,B[a]p的降解速率比非根际土壤有明显提高,其中黑麦草的促降解作用强于玉米;Pb对玉米和黑麦草根际土壤中B[a]p的降解过程具有一定的抑制作用,这与根际环境对Pb的活化作用进而增加Pb对微生物有效性有关;Pb对植物根部吸附B[a]p的过程也有一定影响.总体而言,在根际和非根际条件下B[a]p与Pb的共存均未影响Pb的归宿,在非根际环境中Pb也未影响B[a]p的归宿,但在根际环境中Pb抑制了B[a]p在土壤中的降解及植物根部对B[a]p的吸收.     

电子废物不当处置的重金属污染及其环境风险评价 Ⅳ. 电子废物不当回收地区流域水体沉积物的重金属污染

为了解电子废物不当处置活动对小流域内水体沉积物金属污染的影响,采集了位于广东省清远市龙塘镇和石角镇的电子废物焚烧和酸解活动核心区内水塘和水库的0～40cm沉积物以及附近河流大燕河表层(0～5cm)沉积物样本,分析了样本中的金属(水塘、水库:Zn、Cu、Pb、Cd、Cr;大燕河:Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、Mg、Mn)含量.作为对照,对珠江口伶仃洋沉积物中的5种重金属(Zn、Cu、Pb、Cd、Cr)含量也进行了分析.结果表明,1)在核心区内,5种重金属的平均含量在接近酸解作坊的水塘沉积物中呈Cu(766.16mg·kg-1)>Zn(181.12mg·kg-1)>Pb(129.56mg·kg-1)>Cr(1.89mg·kg-1)≈Cd(1.12mg·kg-1),在其下游的水库沉积物中呈现相同的规律,但水塘沉积物的Cu、Zn、Pb含量均高于水库.水塘、水库沉积物重金属含量分布规律明显不同于伶仃洋沉积物,与伶仃洋沉积物相比,核心区水体沉积物Cu含量特别高,是伶仃洋沉积物的7～17倍,Pb和Cd则分别是伶仃洋的2.3～3.0倍和1.9～2.4倍,Zn、Cr含量与伶仃洋沉积物相近.2)Zn含量在核心区水体沉积物中均呈现出在20.0～30.0cm深度最高的趋势,Cu、Pb含量在水库沉积物中也有类似的表现,说明该深度的沉积物可能是电子废物回收处置活动最频繁的时期形成的,近年来随着政府取缔工作的加强,电子废物非法处置活动的减少,Zn、Cu、Pb含量有明显的下降.3)大燕河沉积物中6种重金属(Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、Ni)的总含量表现为中游下段(1261.3mg·kg-1)>中游中段(1049.2mg·kg-1)>中游上段(401.8mg·kg-1)>上游(364.6mg·kg-1)>下游(215.4mg·kg-1).Cu、Zn、Pb和Cr含量均在中游下段的沉积物中出现最大值,次大值出现在中游中段,Ni、Cd在中游中段出现最大值,次大值出现在中游下段.中游中、下段沉积物中金属含量最大值和其上游(或中游上段)河段含量最低值的比值呈现Cu(10.1)>Cr(7.8)>Zn(3.8)>Cd(2.0)>Pb(1.9)>Ni(1.8),显示这些重金属主要从中游中、下段进入大燕河沉积物,其中Cu污染最为严重,而Cr污染可能与水土流失或当地其他活动释放的Cr有关.4)比较流域内土壤和各种沉积物以及伶仃洋沉积物中重金属的构成比例发现,核心区土壤和沉积物以及大燕河沉积物中的重金属具有明显的同源性.随着离源区距离的增加,重金属的构成比例中最明显的变化是Cu的比例下降以及Zn的比例上升。     

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应(Ecotoxicological Effect of Cd-Cu-Pb Compound Pollution on Loquat Soil Microbe)

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.