环境激素Pb对水稻生长发育的影响及污染修复

采用盆栽实验方法,研究环境激素Pb对水稻生长发育的影响、Pb在作物体内的积累特性及采用不同方法修复Pb污染土壤.研究结果表明,在PbCd复合污染条件下,Pb含量为300 mg/kg时,影响水稻的正常生长发育,水稻的减产幅度为13.3%.Pb在水稻不同部位的吸收表明,根系积累的Pb量占植株总积累量的98.36%,茎叶积累量占1.52%,籽实积累量仅占0.117%;复合元素PbCd投加到土壤中,导致水稻籽实中的Pb含量超过食品卫生标准,共存的Cd促进了水稻籽实对的吸收.经过石灰及石灰 CaMgP肥处理,可以降低土壤中Pb的活性;水稻根系可大量吸收土壤中的Pb,将根系从土壤中清除,即可达到污染修复的目的.     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

煤矸石场附近3种粮食作物的重金属富集特征及污染评价

为深入认识煤矸石堆积对周围农作物的重金属污染危害,探讨矸石场附近土壤-作物系统中重金属元素的富集转运规律,以宿州桃园煤矿矸石场附近农田为例,通过布点采样和试验测定,探讨了重金属元素Cu、Pb、Cd和Cr在土壤和3种粮食作物(玉米、绿豆和大豆)中的质量比分布特征,对比分析了不同粮食作物的根部富集能力和籽实转运能力,并利用单因子及内梅罗污染指数法对农作物重金属污染状况进行了评价。结果表明:研究区土壤中Cd、Cr和Cu有明显积累,4种元素质量比均随与矸石场距离增加而逐渐下降;作物不同器官中重金属质量比从大到小为根、茎、籽实,但叶片中部分元素质量比明显偏高;作物根部对重金属元素的吸收能力以玉米最高,而向籽实中的转运能力以绿豆和黄豆最高,这主要是3种作物根系特征和秸秆高度的差异所致;3种作物的内梅罗污染指数从大到小为玉米、黄豆、绿豆,其中玉米为轻度污染,黄豆和绿豆处于警戒水平。     

铅镉在土壤-青菜系统吸收累积的数值模拟

选取湖北大冶重金属污染土壤,添加外源铅镉制备成铅镉复合污染土壤.采用盆栽试验,研究了青菜地上部铅镉质量比与土壤铅镉总量、土壤有机质、pH值等的关系,在此基础上建立了铅镉在青菜体内吸收累积预测模型,并考察青菜地上部铅镉质量比与生长时间的相关性.结果表明,青菜地上部铅镉质量比与土壤铅镉总量呈正相关性,与土壤pH值、有机质呈负相关性.通过多元线性回归获得的改进Freundlich模型,能够较好地预测青菜地上部对土壤重金属铅镉的吸收累积量.在青菜生长周期内,地上部重金属铅镉质量比与生长时间的关系可以通过对数型生长函数较好地拟合.     

土壤中三聚氰胺的降解动态与两种蔬菜的吸收效应研究

以青菜和马铃薯为供试蔬菜,在建立蔬菜中三聚氰胺液相色谱串联质谱(LC-MS-MS)测定方法的基础上,采用N15同位素稀释法,通过在土壤中添加三聚氰胺进行盆栽试验,研究了三聚氰胺在土壤中的降解动态及两种蔬菜的吸收效应.结果表明,土壤中三聚氰胺降解速率随着土壤中三聚氰胺质量比的增加而变慢,20d以后,降解曲线平缓,速度缓慢,残留时间延长,其降解动态符合Logistic方程.同位素稀释法证实两种蔬菜均可以吸收土壤中的三聚氰胺.当土壤中含有50 mg/kg和100 mg/kg三聚氰胺时,马铃薯的吸收量分别比青菜高4.4和2.1倍.青菜根部对三聚氰胺的吸收高于茎叶.高质量比三聚氰胺对蔬菜生长具有明显的抑制效应.     

石灰对Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移和累积的影响

在酸性土壤中,石灰对重金属污染土壤有明显的钝化修复效果。通过土壤盆栽试验,以宜优673(籼稻)为供试作物,研究了添加石灰(消石灰,Ca(OH)2)对Cd-Pb复合污染土壤中Cd、Pb的有效性,以及Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移与累积的影响,探讨了石灰降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。结果表明,石灰提高了土壤的p H值,显著降低了土壤Cd和Pb的有效性和根表铁膜中Cd、Pb的质量比,对根系Cd质量比的影响不显著,但显著降低了成熟期根系Pb的质量比。石灰抑制了Cd从根向叶、从茎向叶的转移,抑制了Pb从茎和叶向糙米的转移,最终降低了Cd和Pb在糙米中的累积量。与Cd的累积相比,石灰抑制Pb在糙米中累积的效果更为显著。研究表明,石灰降低了土壤中Cd和Pb的有效量,抑制了Cd和Pb在水稻体内的转移,是降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

外源微生物对土壤中烟嘧磺隆的降解作用研究

为了探索外源微生物N80(Serratia marcecens)对烟嘧磺隆污染土壤生物修复的可行性,在实验室条件下,分析了温度、土壤pH值、接菌量、农药初始质量比等因素对N80降解烟嘧磺隆效果的影响.同时以小白菜、甜菜、菠菜为供试作物,采用室内盆栽试验法处理污染土壤,液相色谱仪(UVD)测定土壤中烟嘧磺降残留量.结果表明:1)向污染土壤中添加外源微生物菌株N80可以促进土壤中烟嘧磺隆的降解,第30d时,最高降解率可达79.7％;2)N80降解污染土壤中烟嘧磺隆的最适宜条件为25℃,pH=7.0,接种量108 cfu/g,初始质量比10mg/kg.研究表明,向污染土壤中接种一定量的外源微生物菌株N80可以有效降低土壤中烟嘧磺隆的残留量,减轻烟嘧磺隆对敏感作物的药害,达到了预期的生物修复效果.     

不同污泥肥料对水稻和大豆的肥效实验研究

为探讨城市生活污泥农用效果,以莆田市城市生活污水处理厂的鲜污泥为材料,制成干污泥、有机肥及生物肥等3种不同有机肥料品种,将这3种肥料在水稻、大豆上进行肥效盆栽试验,测定作物产量,并分析不同施肥处理其土壤N、P、K养分供应能力及作物对N、P、K养分的吸收情况.试验结果表明,污泥作为肥料施用能提高土壤速效N、P、K养分供应水平和水稻、大豆对N、P、K的吸收量,并且有明显的增产效果;3种污泥肥料品种的供肥能力从高到低的顺序为生物肥、有机肥、干污泥;并就污泥农用资源化提出看法.     

地膜残留累积对土壤微生物的影响

本研究以不同地膜残留累积处理土壤为材料,采用盆栽模拟试验,分析了无地膜残留,地膜残留累积5,10,15,20年土壤中微生物群的变化趋势。为进一步探讨微生物种群产生变化的原因,同时监测了土壤水分、孔隙度、有机质等理化性质,并通过对所种植作物的根系发育状况进行跟踪监测,深入探讨残膜-土壤微生物-植物根系三者间的关系。     

秦岭安河铅锌尾矿复垦区重金属污染现状分析

系统采集秦岭安河铅锌尾矿复垦区尾砂、覆土、蔬菜、作物和中药材等样品,采用火焰原子吸收光谱法测定了样品中Pb、Zn、Cu、Cd 的质量比,并依据国家标准对其进行了评价.旨在调查当地铅锌尾矿复垦作物的重金属污染现状,探讨蔬菜、作物和中药材等重金属污染与覆上、尾砂的关系.提出防控铅锌尾矿复垦作物重金属污染的技术对策.结果表明:1)尾矿复垦与污灌作物中的重金属普遍超标,不能食用,其中污灌地菠菜叶Ph超标1 910倍,葱叶Cd超标1750倍.复垦地玉米籽粒Pb超标35倍,黄豆籽粒Cd超标.189倍;2)尾矿复垦作物中的重金属质量比与尾砂、覆土的重金属质量比具有高度的正相关关系,其污染与铅锌选矿活动有关;3)尾矿复垦地上的小麦、黄豆和玉米籽粒中重金属质量比趋势是:小麦最高,黄豆次之,玉米最低,重金属质量比与作物生长期呈正相关;4)不同植物组织部位中Zn、Cu、Pb、Cd等重金属质量比趋势均表现为:根最高,攀叶次之,耔实最低.     

二级污水中6种重金属在回用时的变化

研究了城市二级污水中重金属在回用时的变化情况.结果表明,二级污水在回用作为循环冷却水补充水的过程中,有6种重金属,汞、铅、银、镉、铜、砷含量会发生变化,经过石灰处理后,汞升高了约180倍,银上升了约20倍,这种出水补充到循环冷却水系统、浓缩2.1倍后,循环水中汞却了下降了60%左右,银下降了80%左右,但铜升高了9倍;二级污水平均污染指数为0.044,尚不至于发生因直接回用而产生的重金属污染问题,经过石灰处理后,平均污染指数为3.644,循环水平均污染指数为1.494这两种水最好不要使用在与人体直接接触的场所.     

土壤重金属含量对3种常见菊科叶菜重金属累积的影响

为了解蔬菜产地土壤重金属含量对蔬菜重金属累积的影响,以我国南方常见的3种菊科叶菜(苦荬菜Sonchus oleraceus、生菜Lactuca sativa var.crispa、油麦菜Lactuca sativa)为研究对象,选择5种重金属为研究指标,对蔬菜及其产地土壤重金属含量的相关性等进行了分析。3种蔬菜的重金属富集系数表明,3种蔬菜吸收、累积不同重金属元素的能力存在明显差异(p0.05),5种重金属被蔬菜吸收的容易程度从大到小依次为镉、铬(汞)、铅(砷)。各蔬菜品种的重金属超标率和土壤重金属超标率存在不一致现象。其中,蔬菜中镉、铬、砷、汞的超标率均低于土壤的超标率,而蔬菜中铅的超标率则高于其对应土壤的超标率。对3种蔬菜产地土壤与蔬菜重金属质量比的相关性分析表明,其中除生菜中铅和砷与土壤中相应重金属元素相关性不显著外,其他情况下都呈显著相关性(p0.05)。建立了3种蔬菜及其土壤重金属含量的回归分析模型,并据此推算出种植3种蔬菜的土壤重金属安全阈值,其中,除生菜产地土壤中铅阈值在现行标准范围内之外,其他土壤重金属阈值均远高于现行标准。该阈值结合了大田土壤环境的实际情况,对当地农产品安全生产具有更强的针对性和可靠性。     

基于蒙特卡罗方法的铅酸蓄电池厂土壤健康风险评价

以土壤中的风险指标(Pb,Cd,As)为研究对象,将蒙特卡罗模拟方法应用到某铅酸蓄电池厂土壤重金属的健康风险评价中,解决了土壤重金属影响人体健康风险的不确定性问题。结果表明,土壤中Pb对成人不存在非致癌风险,对儿童存在非致癌风险;土壤中Cd,As对成人、儿童都不存在致癌风险;影响Pb,Cd和As进入人体单位体重的致癌、非致癌风险水平大小的主要因素为土壤重金属浓度。研究结果在一定程度上可为铅酸蓄电池厂土壤不确定性健康风险评价提供参考依据。     

重金属元素在樟树人工林中的累积与迁移

结合樟树人工林生态系统生物产量研究,采用Hp3510原子吸收分光光度法测定樟树人工林生态系统不同组分中Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量,探讨了重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd在湖南株洲市樟树人工林中的累积与迁移.结果表明,樟树人工林地土壤层(0～100 cm)中,6种重金属元素的平均含量以Pb为最高,为67.929 mg/kg,Cd最低,仅为0.699 mg/kg,排序为Pb＞Zn＞Mn＞Ni＞Cu＞Cd,总储量为2 737 174 kg/hm2.在樟树不同器官中,Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量范围分别为6.849～13.178 mg/kg,3.776～37.443 mg/kg,32.214～659.130 mg/kg,1.626～15.544 mg/kg,0.218～3.719 mg/kg,1.033～9.506 mg/kg.樟树对土壤中6种重金属元素富集能力排序为Cd＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.在樟树林中,6种重金属元素的总积累量为11.124 kg/hm2,且排序为Mn(8.097 kg/hm2)＞Zn(1.429 kg/hm2)＞Cu(0.763 kg/hm2)＞Pb(0.491 kg/hm2)＞ Cd(0.272 kg/hm2)＞Ni(0.072 kg/hm2),重金属元素积累量空间分布为叶(3.447 kg/hm2)＞枝(2.863 kg/hm2)＞皮(1.685 kg/hm2)＞干(1.635 kg/hm2)＞根(1.307 kg/hm2).樟树林与环境之间,Mn的交换能力最强,其次是Cd、Zn、Cu,再次为Ni、Pb.     

基于BP模型的南通市农田土壤重金属空间分布研究

利用采样点实测数据,借助BP神经网络模型并结合GIS技术对江苏省南通市农田土壤重金属的空间动态分布进行了详细地描述.结果表明,BP神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空问插值点处的土壤重金属含量进行预测.运用Arcgis进行的分析结果显示,在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻.其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县.在运用神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的分布状况确定农产品的生产布局和规划.     

潮土施镍对小白菜的生物效应及其临界值研究

研究潮土施Ni对盆栽蔬菜的生态效应,并通过小白菜生物量的变化、地上部茎叶Ni质量比及土壤有效态Ni质量比来表征土壤Ni污染的毒性临界值.结果表明,潮土施Ni对蔬菜未表现出增产效应.施Ni量低于25 mg/kg,其生物产量无明显降低.随施Ni量的增加,生物产量呈显著下降,生物量变化与Ni质量比呈高度负相关.潮土施Ni增加茎叶和根系中Fe,Mn,Ca,Mg元素质量比,降低Cu,Zn元素质量比.4种性质不同的提取试剂提取的土壤有效态Ni质量比与植物Ni吸收均呈高度正相关,较好地反映了植物的危害状况,且以DTPA提取效果最佳.以生物减产量突变点为依据,确定潮土施Ni毒害临界值为:土壤全量Ni为41.86 mg/kg,有效态Ni质量比为2.55mg/kg(DTPA)和茎叶Ni质量比为22.39 mg/kg.     

云南个旧多金属矿区农田土壤-作物系统重金属污染现状——以乍甸镇为例

对云南个旧市乍甸镇农田土壤和农作物重金属污染现状进行了野外调查及评价。结果表明:农田土壤Pb、Zn、Cu、Cd、As质量比均超出GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,Hg未检出,该地区农田呈现以As、Cd为主多种重金属复合污染。Pb、Zn、Cu、Cd、As土壤有效态质量比与土壤全量呈极显著正相关(p<0.01)。农作物中Cu、As质量比与土壤有效态Cu、As质量比无显著相关,Zn质量比与土壤有效态Zn呈极显著负相关(p<0.01),Cd、Pb质量比与土壤有效态Cd、Pb呈显著正相关(p<0.05)。89%的农作物As超标,油菜籽(Brassica napusL.)As质量比最高,均值达(23.04±14.33)mg/kg(鲜重,下同)。Pb超标率达72%,油菜籽Pb质量比最高,平均为(5.55±2.53)mg/kg。Zn、Cd超标率均为11.11%,超标最严重的油菜籽Zn质量比为(46.65±13.61)mg/kg,Cd质量比为(0.24±0.10)mg/kg。Cu超标率为5.55%,油菜籽Cu质量比最高,达(16.02±2.75)mg/kg。油菜籽对As、Pb、Zn、Cu、Cd的转移系数(农作物可食部分重金属质量比(鲜重)与土壤重金属质量比的比值)远高于其他作物。农作物对Pb、Zn、Cd、As的转移顺序依次为果实类、叶菜类、根茎类,对Cu的转移顺序为果实类、根茎类、叶菜类。农作物以As、Pb污染为主,总体属重度污染。聚类分析得出:油菜籽、青蒜(Allium ampeloprasumL.)和生菜(Lactuca sativaL.var.ramosaHort.)重金属污染严重,不适合在该地区继续种植和食用。     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。