锑对甘蓝的毒性阈值研究

为丰富完善我国土壤中Sb（锑）对植物的毒理学数据并为土壤Sb生态基准的制定提供依据,参照国际标准化组织颁布的植物毒性试验的标准方法（ISO 11269-2:2013）,以外源添加的方式研究了我国17种典型土壤中Sb对甘蓝早期生长生物量的影响.结果表明:①基于全量Sb推导的甘蓝的毒性阈值EC₁₀（10%抑制效应浓度）变化范围为100.55~656.65 mg/kg,表明不同土壤中Sb的毒性差异显著,但基于有效态Sb（Na₂HPO₄溶液提取）推导的不同土壤中EC₁₀的变化范围为8.28~24.05 mg/kg,其EC₁₀差异有所减小;②相关性分析表明,基于土壤全量Sb推导的EC₁₀与w（OM）（OM为有机质）、w（TN）（TN为全氮）和CEC（阳离子交换量）均呈显著正相关（相关系数为0.746~0.779）,而基于有效态Sb推导的EC₁₀与w（Fe）和w（Mn）呈显著正相关（相关系数为0.479~0.615）;③多元回归分析进一步表明,土壤pH、w（OM）和CEC可以解释基于全量Sb推导的EC₁₀值74.6%的变异,w（OM）和w（Mn）可以解释基于有效态Sb推导的EC₁₀值62.6%的变异.研究显示,Sb的Na₂HPO₄提取态能在一定程度上解释不同土壤中Sb对甘蓝的毒性差异,pH、w（OM）、CEC和w（Mn）是影响Sb对植物毒性的土壤主控因子,可以较好地预测Sb的毒性阈值.      

DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型. 结果表明: 场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2, 1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg. 土壤Cd固液分配系数(K_d)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低. 总体上DGT测定的K_d值高于CaCl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响K_d值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89~0.93).     

我国林地土壤有效态镉的影响因素及拟合模型

选取全国13个具有代表性的不同气候带和植被类型的森林土壤,通过外源添加重金属镉（Cd）,比较分析土壤Cd的固-液分配系数（K_d）和有效态Cd的分布特征,探讨了土壤/土壤溶液性质对K_d及土壤有效态Cd的影响,并建立了土壤K_d及有效态Cd的拟合模型.结果表明,在不同浓度Cd处理的土壤中,其K_d值的变化范围为0.91~623.66L/kg,平均值为53.11L/kg,最大值和最小值的差异达到684.37倍;土壤孔隙水中Cd浓度（PW-Cd）的变化范围为0.309~104.450mg/L,其最大值与最小值的差异为338;DTPA提取态Cd含量（DTPA-Cd）从未添加Cd处理的本底土壤C0至最大添加量128mg/kg,其最大值与最小值的差异分别为9和1.4倍.土壤溶液pH值与lgK_d呈显著正相关（R²=0.49,P<0.001）,其与PW-Cd含量呈显著负相关（R²=0.41,P<0.05）;单一的土壤溶液Mg²⁺可解释46%的DTPA-Cd的变异.在对土壤性质的回归分析中,并未发现有单一的主控土壤性质影响Cd的固液分配,当回归方程中加入其它土壤或溶液性质时,可在一定程度上提高拟合模型的预测能力.总之,土壤溶液pH值和Mg²⁺对K_d和有效态Cd含量的影响比较显著.     

我国典型土壤中铜对白符跳(Folsomia candida)的毒性阈值及其预测模型

为确定我国土壤中Cu对白符跳的毒性阈值并建立其预测模型,以外源添加的方式研究了我国9种典型土壤（江西红壤、安徽黄棕壤、重庆紫色土、云南黄红壤、湖南水稻土、山东潮土、黑龙江黑土、新疆灰漠土、陕西垆土）中Cu对模式生物——白符跳（Folsomia candida）存活率与繁殖率的影响.结果表明:白符跳存活率对Cu毒害的敏感性远低于繁殖率.9种土壤中基于w（TCu）实测值推导的土壤Cu对白符跳繁殖率的EC₅₀（半数效应浓度）变化范围为65~668 mg/kg,表明不同土壤中Cu的毒性阈值差异显著,但基于w（Cu_Ca）（Cu_Ca为CaCl₂溶液提取的Cu）推导的不同土壤中EC₅₀的差异有所减小.相关性分析表明,基于w（TCu）实测值推导的EC₅₀值与土壤pH、w（CaCO₃）均呈显著正相关,相关系数分别为0.801和0.670.进一步利用回归分析建立了基于pH和w（OM）的土壤Cu对白符跳繁殖的EC₅₀预测模型——lg（EC₅₀）=0.213+0.288pH+0.016 w（OM）,基于该模型预测与推导的EC₅₀值之间相关性较好.研究显示,氯化钙提取态Cu的存在能在一定程度上解释不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值的差异,pH和w（OM）可较好地预测不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值.      

重庆渝北地区土壤重金属形态特征及其有效性评价

结合渝北地区土壤重金属全量及形态分析,对区内主要土壤类型(紫色土、石灰土、黄壤、水稻土)中的As、Cd、Cr、Pb形态构成特征、影响因素及有效性进行研究. 结果表明:不同土壤类型重金属形态构成差异明显,Cr、Pb在各土壤类型中均以残渣态为主;Cd在黄壤、紫色土中以离子态、残渣态为主,其中离子态平均构成在2类土中分别高达37.44%、29.97%. w(可利用态As)和w(可利用态Cr)在紫色土中的平均值分别为0.04和0.96mg/kg,w(可利用态Cd)在水稻土和紫色土中的平均值分别为0.13和0.09mg/kg,w(可利用态Pb)在黄壤中的平均值为1.94mg/kg,表现出较高生物有效性;石灰土中各重金属可利用态总体较低. w(可利用态As)、w(可利用态Cd)分别与As全量(以w计,下同)、Cd全量呈显著正相关;w(可利用态Cd)和w(可利用态Pb)与pH,w(可利用态Cr)与w(有机质)均呈显著负相关. 紫色土中w(可利用态Cd)、w(可利用态Cr)和w(可利用态Pb)与各重金属全量、pH和w(有机质)三者显著服从多元非线性对数回归,通过该回归可对研究区紫色土这3个元素的可利用态含量进行预测.      

重庆渝北地区土壤重金属形态特征及其有效性评价

结合渝北地区土壤重金属全量及形态分析,对区内主要土壤类型(紫色土、石灰土、黄壤、水稻土)中的As、Cd、Cr、Pb形态构成特征、影响因素及有效性进行研究.结果表明:不同土壤类型重金属形态构成差异明显,Cr、Pb在各土壤类型中均以残渣态为主;Cd在黄壤、紫色土中以离子态、残渣态为主,其中离子态平均构成在2类土中分别高达37.44%、29.97%.w(可利用态As)和w(可利用态Cr)在紫色土中的平均值分别为0.04和0.96 mg/kg,w(可利用态Cd)在水稻土和紫色土中的平均值分别为0.13和0.09 mg/kg,w(可利用态Pb)在黄壤中的平均值为1.94 mg/kg,表现出较高生物有效性;石灰土中各重金属可利用态总体较低.w(可利用态As)、w(可利用态Cd)分别与As全量(以w计,下同)、Cd全量呈显著正相关;w(可利用态Cd)和w(可利用态Pb)与pH,w(可利用态Cr)与w(有机质)均呈显著负相关.紫色土中w(可利用态Cd)、w(可利用态Cr)和w(可利用态Pb)与各重金属全量、pH和w(有机质)三者显著服从多元非线性对数回归,通过该回归可对研究区紫色土这3个元素的可利用态含量进行预测.     

长株潭地区土壤Cd和Pb固液分配特征与环境风险

区域尺度上土壤重金属下渗迁移的环境风险存在较大空间变异性.以长株潭城市及其周边土壤为对象,研究了不同土地利用类型,土壤Cd和Pb有效态含量和固液分配系数(K_d)的分布特征及其影响因素,并基于CaCl₂(固液比为1∶0.5)测定的K_d揭示了研究区土壤重金属下渗迁移的环境风险.结果表明,研究区土壤Cd和Pb有效态含量大小呈现出：自然林地>郊区农田>城市绿地>工业区绿地.土壤Cd的K_d均值为449.79 L·kg^-1,Pb的K_d均值为27 604.07 L·kg^-1,说明土壤Cd迁移性显著高于Pb.林地土壤重金属的K_d显著低于其它3种土地利用类型土壤.土壤Cd和Pb的K_d主要受土壤pH和重金属总量的影响.在此基础上,引入CaCl₂(固液比为1∶10)测定的重金属有效态含量作为因变量,构建的多元回归模型可以较好地预测土壤Cd和Pb的K_d,...     

土法炼锌区土壤-白菜系统中重金属的化学调控研究

采用苗圃盆栽试验,用腐殖质、EDTA、不同量的石灰等对赫章土法炼锌区的污染土壤进行处理。测定了基质的化学特性、重金属的DTPA提取态含量,并观察了白菜生长特性及其对重金属累积特性。结果表明,施用石灰处理,土壤速效磷由0.5mg/kg增加到10 mg/kg,土壤中Pb、Zn和Cd的DTPA提取态分别降低了83.9%、23.1%和79.4%;白菜中Pb、Zn和Cd的含量分别减少97.2%、94.7%和89.4%;白菜生物量增加了5.97倍。土法炼锌区影响白菜生长主要土壤因子是pH值和速效磷,白菜中的Cd、Pb与土壤DTPA提取态的Cd、Pb呈显著正相关。在土法炼锌区重金属污染土壤中施加石灰是一种实用而有效的改良措施。     

DGT和传统化学法比较研究复合污染土壤中Cd的生物有效性

以小麦和玉米2种陆生植物为金属吸收材料,利用盆栽试验比较研究了新型DGT(diffusive gradients in thin films,薄膜扩散梯度技术)法与5种传统化学法评价土壤中Zn复合存在下Cd的生物有效性. 结果显示:①土壤中w(Cd)为4 mg/kg时明显抑制了2种植物的生长,与对照组相比,小麦的地上部和根系生物量分别降低了26.2%和23.4%,玉米的分别降低了23.5%和30.9%. ②Zn的添加能够减轻Cd对植物的毒害,并促进植物生长;Cd污染土壤中Zn的复合存在会抑制2种植物对Cd的吸收,并随w(Zn)的增加其抑制作用更加明显;DGT法、土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)和4种化学提取法(HAc、EDTA、CaCl₂和NaAc)测定的土壤中w(有效态Cd)均随w(Zn)的增加而明显降低. ③Pearson相关分析显示,2种植物体内w(Cd)与6种方法表征的土壤中w(有效态Cd)均呈显著正相关(R>0.900,P<0.01),但植物体内w(Cd)与DGT和土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)的R(>0.940)大于其他4种化学提取法. 可见,对于评价Cd-Zn复合污染土壤中Cd的生物有效性而言,DGT与土壤溶液法均优于传统的化学提取法.      

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

简化连续提取法评价污染土壤中Zn、Cd的植物有效性

以0.01 mol·L^-1CaCl₂和0.005 mol·L^-1 DTPA作为提取剂,用简化的3步连续提取法对贵州省赫章县土法炼锌污染土壤中Zn、Cd的形态进行了分析.结果显示,污染土壤中Zn、Cd主要以残渣态的形式存在,CaCl₂提取态和DTPA提取态Zn、Cd平均仅占全量的0.63%、3.91%和10.94%、10.13%.土壤中不同形态Zn、Cd含量与玉米中Zn、Cd含量的相关分析结果显示,CaCl₂提取态金属与玉米中金属含量没有显著的相关关系,而DTPA提取态、残渣态以及总量Zn、Cd与玉米根、茎叶中Zn、Cd含量显著正相关.这些结果表明CaCl₂提取态Zn、Cd对土壤中该元素的植物有效态可能不具重要贡献,而DTPA提取态金属和金属总量在一定程度上能作为评价土壤中元素植物有效性的标准.     

几种化学浸提剂对底泥重金属生物有效部分浸提效果的比较

采用微生态系统生物长期暴露试验,比较５种化学浸提剂对底泥重金属生物有部分的浸提效果。结果表明,０．００５ｍｏｌ／ＬＤＴＰＡ＋０．１ｍｏｌ／Ｌ ＴＥＡ＋０．０１ｍｏＬ ＣａＣｌ２,ｐＨ７．３０是一种适合于食腐屑底栖动物的底泥重金属生物有效部分浸提剂;而０．００５ｍｏｌ／ＬＤＴＰＡ＋１ｍｏｌ／Ｌ ＮＨ４ＨＣＯ３．ｐＨ７．６８则一种适合于滤食性动物和水生根系植物底泥重金属生物有效部分浸提剂。     

磷酸盐、腐殖酸与粉煤灰联合钝化处理模拟铅镉污染土壤

本研究利用过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理人工模拟Pb、Cd污染土壤,并采用CaCl_2浸取法、三乙三胺五乙酸(DTPA)浸取法以及BCR形态分级实验评价钝化效果,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEMEDS)分析土壤表面微观形态与结构,进一步探究其钝化机制.结果表明,除了腐殖酸单一处理,其他不同钝化处理均能降低土壤CaCl_2和DTPA提取态Pb、Cd含量,其中先添加过磷酸钙和腐殖酸,然后再添加粉煤灰的联合处理实验组效果最佳.土壤pH值与CaCl_2、DTPA提取态Pb含量存在微弱的正相关关系,与CaCl_2、DTPA提取态Cd含量存在负相关关系,速效磷含量与二者都存在显著的负相关关系,说明速效磷含量是控制土壤Pb、Cd活性的主要因素.施用磷酸盐、腐殖酸和粉煤灰可以促进Pb、Cd由活性较高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,从而有效降低Pb、Cd的迁移能力.XRD和SEM-EDS分析表明,过磷酸钙钝化重金属的机制主要是通过离子交换作用将重金属转化为难溶的Ca-重金属混合磷酸盐,3种钝化剂联合作用机制主要通过溶解/沉淀以及表面吸附作用将重金属转化为稳定的磷酸铅沉淀[Pb_3(PO_4)_2]或者混合重金属矿物[PbFe_3(SO_4)(PO_4)(OH)_6],从而有效钝化重金属.     

Effect of incubation temperature and wet-dry cycle on the availabilities of Cd, Pb and Zn in soil

The effect of incubation temperature and wet-dry cycle on the availabilities of Cd, Pb and Zn was studied. Three soils with pH ranging from 3.8 to 7.3, organic carbon （OC） from 0.7% to 2.4%, and clay from 12.3% to 35.6% were selected. Soils were spiked with reagent grade Cd（NO3）2, Pb（NO3）2, and Zn（NO3）2 at concentrations of 30 mg Cd/kg soil, 300 mg Zn/kg soil and 2000 mg Pb/kg soil. The soils were incubated at 35, 60, 105℃, respectively and went through four wet-dry cycles. Metal availability in soils was estimated by soil extraction with 0.1 mol/L Ca（NO3）2. According to this study, the effect of the spiking temperature on the metal availabilities was different among the metals, soils and wet-dry cycles. Mostly, 35 ~C was the first recommended spiking temperature for Cd and Pb while no spiking temperature was obviously better than others for Zn. Three wet-dry cycles was recommended regardless of the type of metals and incubation temperature.     

土壤铜镉的植物可利用性评估模型

文章选择12种土类共57个不同土体为研究对象,分析了土壤的基本理化性质(pH、有机质、速效磷、阳离子代换量和粘粒含量)和土壤中铜、镉全量.利用SPSS13.0统计软件预测了土壤铜、镉的植物可利用性与土壤理化性质的相关模型,发现土壤中镉的植物可利用态含量与土壤中全镉、有机质、速效磷和阳离子代换量呈正相关,与土壤pH呈负相...     

无机钝化剂对镉污染酸性水稻土的修复效果及其机制

以浙江南部重金属镉（Cd）轻度污染酸性稻田为对象,以当地应用最广泛的3种无机钝化剂（硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰）为材料,通过田间试验研究了不同用量（750、1500和2250 kg ·hm^-2）钝化剂阻控土壤酸化与稻米Cd积累的效果与化学机制.结果表明,3种钝化剂可有效地改良土壤酸化和降低水稻稻米Cd积累,施用2250 kg ·hm^-2硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰分别增加土壤pH值0.62、0.65和0.86单位,减少交换性酸总量67%、69%和78%,降低糙米镉含量73%、68%和77%.施用2250 kg ·hm²钝化剂可使Cd轻度污染稻田上种植水稻糙米中ω（Cd）低于0.2 mg ·kg^-1,达到国家食品安全标准;与对照比较,3种钝化剂均显著降低土壤中DTPA提取有效态镉含量,降低弱酸提取态（F1）和可还原态（F2） Cd含量,增加残渣态（F4） Cd含量;相关分析表明糙米Cd含量与土壤pH与交换性阳离子含量呈显著负相关,与DTPA-Cd、F1-Cd、F2-Cd和交换铝含量呈显著正相关.应用最小二乘路径模型分析了糙米Cd含量、Cd有效性和化学形态与土壤性质的关系,土壤交换性阳离子对糙米Cd含量、有效镉和水稻产量直接影响的路径系数分别为-0.566、-0.866和0.873,土壤pH主要通过直接影响有效镉而间接影响糙米镉含量.田间试验证明,这3种钝化剂是实现镉污染酸性水稻土水稻安全生产的有效技术,它们主要通过影响土壤交换性阳离子而直接影响土壤镉生物有效性,进而影响糙米中镉的积累,研究结果可为受污染耕地水稻安全生产和酸化土壤改良提供科学依据.     

施用制革污泥土壤中铬的积累、化学形态及其植物有效性

通过对施用制革污泥土壤中铬的含量和形态、作物中铬积累量的测定,结合小麦幼苗培养试验,对Cr的化学形态与植物有效性的关系进行了研究.结果表明,施用污染后2mol/L HCl浸提态Cr的大幅度增长可能是造成作物Cr含量增加的主要原因,当土壤中Cr含量为220mg/kg时,小麦植株达到最大吸收量23.5mg/kg.高浓度Cr投入2种不同土壤时,小麦与水稻茎叶中Cr含量基本一致,而籽粒中含量则随作物种类有较大变化.     

Cd对我国不同类型土壤硝化活性影响的主控因子研究

硝化作用是土壤中存在的一个重要生物学过程,其对环境条件的变化表现出极高的敏感性,其中包括重金属污染.本文选取我国10种不同类型土壤,采用室内模拟方法,研究硝化活性对不同Cd污染程度的响应特征以及影响Cd毒性的主要控制因素.结果表明:除红壤和黑土外,土壤硝化活性随外源Cd的增加而降低,采用Logistic模型和完全抑制模型可很好的表征两者之间的关系;通过Logistic模型获得的不同土壤ED25和ED50值分别为2.44~363.03 mg·kg~(-1)、10.99~553.64 mg·kg~(-1),由完全抑制模型拟合结果表明Cd对硝化活性的作用机理为完全抑制作用;基于土壤性质和ED50值建立的多元回归预测模型表明,pH和阳离子交换量(CEC)共同解释了回归模型变异的95.6%.综上表明在一定范围内土壤硝化活性可表征土壤Cd污染程度,土壤CEC和p H是影响Cd毒性的主控因素,可较好地预测土壤中外源Cd对硝化活性的毒性阈值.     

Nitrous oxide emissions from black soils with different pH

N₂O fluxes as a function of incubation time from soil with different available N contents and pH were determined. Cumulative carbon dioxide (CO₂) emissions were measured to indicate soil respiration. A 144-hr incubation experiment was conducted in a slightly acidic agricultural soil (pH_H2O 5.33) after the pH was adjusted to four different values (3.65, 5.00, 6.90 and 8.55). The experiments consisted of a control without added N, and with NH₄⁺-N and NO₃^--N fertilization. The results showed that soil pH contributed significantly to N₂O flux from the soils. There were higher N₂O emissions in the period 0-12 hr in the four pH treatments, especially those enhanced with N-fertilization. The cumulative N₂O-N emission reached a maximum at pH 8.55 and was stimulated by NO₃^--N fertilization (70.4 μg/kg). The minimum emissions appeared at pH 3.65 and were not stimulated by NO₃^--N or NH₄⁺-N fertilization. Soil respiration increased significantly due to N-fertilization. Soil respiration increased positively with soil pH (R² = 0.98, P < 0.01). The lowest CO₂-C emission (30.2 mg/kg) was presented in pH 3.65 soils without N-fertilization. The highest CO₂-C emissions appeared in the pH 8.55 soils for NH₄⁺-N fertilization (199 mg/kg). These findings suggested that N₂O emissions and soil respiration were significantly influenced by low pH, which strongly inhibits soil microbial nitrification and denitrification activities. The content of NO₃^--N in soil significantly and positively affected the N₂O emissions through denitrification.