3种烤烟中Cd分配累积规律及土壤Cd安全临界值的研究

为保证烤烟生产的安全,降低重金属对人体的毒害,对植烟土壤重金属安全临界值进行推算.通过土壤盆栽试验,研究了3个烤烟品种翠碧1号、K326和云烟87对Cd的累积和分配规律,土壤中Cd2+添加量分别为0、0.5 mg/kg、1 mg/kg、2 mg/kg、4 mg/kg、8 mg/kg,并采用回归分析方法计算了植烟土壤Cd的安全临界值.结果表明,烤烟Cd质量比受外源Cd添加量影响较大,下部叶Cd质量比总是高于其他部位.随Cd添加量增大,各部位Cd质量比上升且差别逐渐增大.Cd在土壤-根的转移系数较低,地上部各部位对土壤Cd转移系数的平均值表明,翠碧1号对Cd富集能力略强,而K326较弱.外源Cd的添加导致土壤-下部叶Cd的转移系数达最高,Cd在根-下部叶的转移系数明显高于其他部位间的转移系数,并使Cd在烤烟植株各部位间的转移系数呈先增后降的趋势.烤烟地上部的Cd累积量均高于根部,其中中、下部叶Cd累积量最多,而上部叶较少.经推算得出,烤烟叶片Cd的最高允许质量比为5.79 mg/kg,由烤烟中部叶Cd质量比与土壤有效Cd质量比的回归模型得到,3种烤烟的植烟土壤的安全临界值分别为0.17 mg/kg(翠碧1号)、0.19 mg/kg(K326)和0.15 mg/kg(云烟87),云烟87的土壤安全临界值可以作为制定福建烟区土壤Cd的安全临界值依据.     

镉胁迫对大豆生长及籽粒中营养元素含量的影响

为了探明Cd胁迫下大豆生长发育及籽粒中Cd的积累和污染状况,采用土壤盆栽实验方法,研究了在两种土壤(红壤和河潮土)中添加不同质量比的Cd对大豆籽粒中N、P、K和Zn含量的影响,并对籽粒中Cd的累积量进行了分析.结果表明,两种土壤中添加低质量比Cd(0.25 mg/kg)均可促进大豆的生长,高质量比Cd则表现为抑制作用.不同质量比Cd的处理均降低大豆籽粒中N的质量分数.其下降幅度随Cd质量比的升高而增加;低质量比(0.25～0.50 mg/kg)Cd胁迫下,大豆籽粒中Cd-P表现为协同作用,高质量比Cd时则表现为拮抗作用;Cd-K在低质量比Cd胁迫下表现为拮抗作用;Cd-Zn在籽粒中表现为协同作用,叶片中则表现为拮抗作用.将土壤与大豆籽粒中Cd的质量比进行回归分析,表明在红壤中种植大豆,籽粒未受Cd污染(<0.20 mg/kg)的土壤的Cd临界质量比为0.157 mg/kg,河潮土则为0.769 mg/kg.     

海泡石对Cd胁迫下水稻幼苗生理生化特性的影响

为了研究海泡石钝化修复Cd污染土壤对水稻幼苗生理生化特性的响应,通过盆栽试验研究了海泡石对水稻生物量和水稻体内叶绿素a+b、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、SOD、POD酶活性以及MDA含量的影响.结果表明,不同质量比Cd胁迫在不同程度上降低了水稻幼苗生物量和叶绿素a+b、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的质量比.其中,地上部和地下部生物量在Cd质量比为5 mg/kg时降低幅度最大,均降低了42.8％.随着土壤中Cd质量比增大,水稻幼苗叶片SOD、POD酶活性先应激性升高,然后降低,而根系SOD、POD酶活性则一直降低;水稻幼苗叶片和根系MDA含量均随着Cd质量比的升高而升高.投加海泡石均不同程度上提高了叶绿素a+b、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的质量比,促进了水稻幼苗的生长和发育,在Cd质量比为2～5mg/kg时,地上部生物量分别增加了24.3％～75.3％和20.4％～72.7％.水稻幼苗叶片和根系SOD与POD酶活性均在海泡石质量比为50 mg/kg时显著升高(p＜0.05);当Cd质量比为2 mg/kg和5 mg/kg时,投加5～50 mg/kg海泡石后水稻幼苗MDA含量分别降低了28.3％～71.0％和69.5％～84.4％,显示膜脂过氧化作用减弱.研究表明,利用海泡石原位钝化修复Cd污染农田土壤有效可行.     

兰州市主城区大气降尘和表层土壤重金属污染特征与评价

同一区域大气降尘和表层土壤中重金属的污染特征能够反映出重金属污染物在大气-土壤系统中的迁移、传输和扩散规律。在兰州市主城区设置10个采样点,分别采集大气降尘及附近表层土壤样本,分析大气降尘和表层土壤中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)质量比、来源等污染特征,并对其污染水平和潜在生态危害进行评价。结果表明,大气降尘中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(379.84 mg/kg)、Pb(133.78 mg/kg)、Cr(95.61 mg/kg)、Cu(84.25 mg/kg)、Ni(43.13 mg/kg)、Cd(3.89 mg/kg),表层土壤中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(136.07mg/kg)、Cr (85.25 mg/kg)、Pb (55.99 mg/kg)、Cu (42.20mg/kg)、Ni(37.61 mg/kg)、Cd(0.55 mg/kg),在不同功能区6种重金属的平均质量比差异较大。大气降尘和表层土壤中,Cu、Pb、Cd、Zn的变异系数较大。因子分析结果表明,兰州市大气降尘中的重金属主要来源于燃煤、交通运输和工业生产。重金属污染水平评价结果表明,兰州市主城区大气降尘中的Cd已经构成偏严重污染,Pb达到偏重度污染,Cu、Zn为中度污染,Cr、Ni无污染;表层土壤中的Cd达到中度污染,Pb、Zn为轻度污染,Cu、Cr、Ni均为无污染。潜在生态危害评价结果表明,兰州市主城区大气降尘和表层土壤中Cd的潜在生态危害最大,分别达到极强污染水平和强污染水平; Cu、Zn、Cr、Ni均为低潜在生态危害。     

人为干预条件下油菜对镉、铬污染土壤的生物效应

采用盆栽模拟试验,研究了在强化剂乙二胺四乙酸钠(EDTA)、柠檬酸(CA)和钝化剂石灰存在的条件下,土壤存在单一Cd、Cr及复合Cd、Cr污染时,甘蓝型油菜“甘杂1号”(Brassica napus L.)对Cd、Cr的吸收富集效应.结果表明:1)1.6 mg/kg的Cd和170 mg/kg的Cr单一及复合污染能够促进油菜的生长;2)当Cd为1.6 mg/kg、Cr为170 mg/kg时,10 mmol/kg的EDTA和CA能够有效促进油菜对Cd、Cr的吸收富集,相比对照,无论是单一还是复合污染,其Cd、Cr累积量都有显著增加,但10 mmol/kg的EDTA和CA均抑制了油菜的生长,植株的叶面出现了不同程度的失绿、发黄、脱水、脱落等症状;3)当向污染土壤中添加1.5 g/kg钝化剂石灰时,油菜各部分Cd、Cr的质量比相比对照显著下降,但对油菜的正常生长没有显著影响;4)各部分Cd、Cr质量比随添加强化剂、钝化剂的不同,有明显的变化.研究表明,“甘杂1号”油菜对低浓度Cd、Cr单一及复合污染表现出一定的耐性和吸收能力.     

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。     

四种氮肥对海甘蓝(Crambe abyssinica)富集镉锌效应及根际土壤细菌群落特性的影响

以Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,通过盆栽试验,研究了相同施氮量的4种氮肥(CO(NH_2)_2、(NH4)_2SO_4、NH_4Cl和NH_4NO_3)对海甘蓝累积Cd、Zn效应及根际土壤细菌群落变化的影响。结果表明,海甘蓝种子对地上部生物量的贡献最大。海甘蓝地上部生物量(b)表现为b(NH_4Cl)b((NH_4)_2SO_4)≈b(NH4NO3)≈b(CO(NH_2)_2),地上部干重占整株干重的96%~98%。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH4Cl和(NH4)_2SO_4显著降低了土壤pH值,促进了土壤Cd和Zn活化,提升了海甘蓝茎、根等部位的Cd和Zn质量比;而NH_4NO_3与CO(NH_2)_2处理间的海甘蓝各部位Cd、Zn质量比并无显著差异。4种氮肥强化处理的海甘蓝Cd和Zn总提取量并未存在显著差异,整株海甘蓝对Cd和Zn的提取量分别为168.12~234.87μg/株和9 090.08~17 429.37μg/株。海甘蓝富集的Cd和Zn主要集中在地上部。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH_4Cl显著降低了海甘蓝根际土壤细菌Chao1,而CO(NH_2)_2、(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3处理间的OTUs、Chao1和Shannon Index均无显著差异。土壤有效Cd和Zn质量比是影响海甘蓝根际细菌丰度变化的最主要环境因素。利用海甘蓝植物提取修复Cd-Zn污染土壤时,应综合权衡强化措施对生物量、土壤pH值、Cd和Zn迁移分布及根际细菌特性的影响,不断优化氮肥施用参数(类型、时间和施用量),以获取最佳提取修复效果。     

湘江长沙段洲滩菜园土壤重金属潜在生态风险评价

为研究湘江长沙段洲滩菜园土壤重金属污染现状及其潜在生态风险,采用火焰原子吸收法测定了土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的质量比,应用BCR三步连续提取法对土壤中重金属的化学形态进行了分析,采用改进的潜在生态风险指数法对土壤污染程度的潜在生态风险进行了评价。结果表明,土壤中Cu、Cd、Pb和Zn的平均质量比分别为36.40 mg/kg、12.87 mg/kg、164.41 mg/kg和431.21 mg/kg,土壤Cd、Zn污染严重,污染水平超过II级土壤水平。土壤中各重金属均以极高比例的可提取态存在,因而重金属在土壤中不稳定,Cd、Zn弱酸提取态质量比较高,容易释放,具有较强的潜在环境危害。4种重金属的潜在生态风险递减趋势为Cd、Pb、Cu、Zn,Cd为极强生态风险元素,Cu、Pb、Zn为轻微生态风险元素。研究区域所有采样点改进的潜在生态风险指数MRI均高于1 200,属于极强生态风险级别。4种重金属中,Cd的平均风险贡献率为98.21%,是最主要的污染物。因此,Cd污染应引起环境部门的高度重视。     

城市植物叶面尘粒径和几种重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布特征

为研究城市植物叶面尘粒径及重金属元素(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布规律和污染特征,以西安市不同功能区大叶女贞(Ligus-trum lucidum)和小叶女贞(Ligustrum quihoui)叶面尘为研究对象,用激光粒度分析仪测定叶面尘的粒径分布,用原子吸收分光光度计测定叶面尘重金属质量比,并探讨了叶面尘重金属的可能来源。结果表明,大叶女贞和小叶女贞叶面尘粒径小于50μm。前者叶面尘粒径累积曲线呈双峰分布,平均粒径和粒径峰值从大到小为相对清洁区、工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区;后者呈单峰分布,平均粒径和粒径峰值由大到小为工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区和相对清洁区。不同功能区叶面尘中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni有明显的富集,其质量比分别为(325.5±72.6)mg/kg、(3 965.6±1 112.9)mg/kg、(349.2±149.3)mg/kg、(35.3±6.8)mg/kg、(1 182.0±355.1)mg/kg、(324.1±129.5)mg/kg,为陕西省土壤背景值的7.9～20.8、29.7～77.9、2.6～11.1、262.8～489.4、26.4～71.8和6.9～18.9倍。不同功能区2物种叶面尘各重金属质量比差异显著(p<0.001),物种间差异不显著(p>0.05)。叶面尘中Zn、Pb、Ni、Cr的质量比以工业区最高,Cu、Cd以交通枢纽区最高,其次为商业区,居住文教区和相对清洁区负荷最低。研究认为,叶面降尘中的重金属可能来自外源输入。     

外源铀胁迫对铀矿区土壤微生物群落的影响

为考察铀矿区污染土壤再次受到外源铀胁迫下土壤微生物群落的变化情况,采用Biolog-ECO微平板技术,研究了铀胁迫质量比(100 mg/kg、200 mg/kg)和胁迫时间(7 d、14 d)对铀矿区土壤微生物群落的影响,以原土样为空白对照。结果表明,同一铀胁迫质量比下,延长胁迫时间可增强微生物活性,增加群落均匀度;100 mg/kg铀胁迫下,培养14 d的颜色平均变化率(AWCD)是空白对照的1.4倍,群落多样性明显增加;而200 mg/kg铀胁迫下,微生物活性受到一定的抑制,多样性降低。微生物群落对酚酸类碳源的利用能力随外源铀胁迫质量比增加而降低,对胺类和氨基酸类碳源的利用能力随胁迫时间延长而增强。外源铀胁迫质量比主要影响微生物群落对24种碳源的利用,而胁迫时间主要影响对12种碳源的利用活性。