特色农产品生产基地土壤镉生态风险评价

以某省主要特色农产品生产基地为典型研究区域,在对土壤中重金属镉污染状况调查监测的基础上,分析了土壤镉的含量及污染特征,并采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤镉污染进行了生态风险评价。结果表明:主要特色农产品生产基地土壤镉含量均值略高于全省土壤环境质量均值,超标率为23.7%;地质累积风险和潜在生态风险整体上分别属Ⅰ级轻度污染和Ⅰ级低值水平,生态风险程度较低,但镉含量空间分布不均,局部地区生态风险较高,存在安全隐患。     

柳州地源性镉异常区稻米重金属积累效应与健康风险

为探讨地源性镉异常区土壤重金属在稻米中迁移转化特征,并评估水稻安全种植性,以广西柳州市典型地区水田为研究对象,共采集土壤与稻米成对样品91组,测试Cd等重金属、土壤pH和有机质含量.结果表明：①与背景值相比,水田土壤Cd、Cu、Ni和Zn分别超背景值92.31%、34.07%、36.26%和90.11%;与相关标准中的筛选值相比,Cd和Zn含量的点位超标率为30.53%和25.26%,超标点位主要分布于浮石镇;②稻米Cd和Ni含量的点位超标率分别为35.16%和3.30%,其中大良镇稻米Cd富集系数最高且稻米Cd超标率最高;③相关性分析显示,土壤pH是稻米重金属的主要影响因子,且稻米Cd和Ni具有相似来源;④稻米健康风险评价结果显示,大良镇稻米Cd的THQ值大于1.0,说明该地区稻米Cd存在潜在健康风险.所有乡镇TTHQ值均大于1.0,且显示出儿童高于成年女性,成年女性高于成年男性,表明合理的膳食结构对于预防不同年龄和性别的重金属摄入至关重要.因此,柳州地源性镉异常区水稻种植存在一定的风险,需要针对性采用不同的安全利用措施加以管控.     

基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算

为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。     

桂西南土壤镉地质异常区水稻种植安全性评估

为评估镉地质异常区水稻种植的安全性,在广西西南地区采集自然土壤41件,稻田土壤479件,相应水稻样品432组,测定其Cd、Cu、Ni和Zn含量以及土壤基本理化性质.运用单因子污染指数法（P_i）对样品污染程度进行评价,运用相关性分析探究影响稻米中重金属含量的主要因子.结果表明：①稻田土壤pH为6.8;有机质含量为39.00 g·kg^-1;基于《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）的风险筛选值,土壤中Cd、Cu、Ni和Zn超标率分别为60.75%、2.09%、0.83%和1.88%;②稻米Cd和Ni超标率分别为9.03%和4.39%,考虑秸秆作为饲料和有机肥原料,其Cd相应超标率分别为6.94%和1.16%.③相关性分析表明,土壤pH、有机质、重金属总量和有效态含量均是影响稻米中重金属含量的主要因子.研究区稻米Cd、Ni均存在一定超标现象,可通过种植低积累水稻品种等措施降低稻米中重金属含量.     

基于GIS和地积累指数法的内江市城市土壤镉含量及污染评价

为全面了解内江市城市土壤镉含量及污染状况,系统采集了406个土样,调查了内江市土壤中Cd的空间分布特征,并采用GIS技术和地积累指数法评估了内江市土壤Cd污染程度。结果表明,内江市城市表层土壤和下层土壤镉平均含量均大于我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准限定值(0.3mg/kg),表层和下层土壤镉含量超出土壤环境标准质量值样点数占总数的比例分别为94.6%和88.2%,内江市城市土壤镉含量具有显著的积累趋势;内江市城市土壤镉的地积累指数的平均值表层为0.66,下层为0.30,处于轻度污染至中度污染水平,表层土壤镉污染水平强于下层;Kriging插值发现,内江市城市土壤镉污染程度的等级为无污染、轻度至中等污染、中等污染,表层和下层土壤轻度至中等污染级别以下的面积比例分别为72.19%、96.26%,总体来说,内江市城市土壤镉污染水平较轻。     

常熟市高风险区水稻籽粒重金属污染特征及评价

为研究长江三角洲经济高速发展区域粮食安全问题,于2005年采集了常熟市10个城镇高风险区农田的155个水稻籽粒样品,分析了稻米和稻壳中Cd?Cr?Cu?Pb?Zn?Ni?Hg和As的含量,并分别评价了样品的污染程度及其安全水平.结果表明,在10个城镇稻米与稻壳样品中,重金属含量顺序基本一致,部分重金属分布特征存在差异.以单因子污染指数法评价,稻米中Pb?Hg?Ni和Cd超标,其中Pb最为严重,超标率达29.7%;其次为Hg,超标率为20.6%.稻壳中As和Pb超标,超标率分别为3.2%和1.3%.稻米样品综合污染指数为0.30~3.50,污染稻米占28.4%,以新港镇稻米重金属综合污染指数平均值1.42为最高,已达轻度污染,其他城镇都没有达到污染水平;稻壳样品综合污染指数范围为0.15~2.46,污染稻壳占3.2%,所有城镇中稻壳综合污染指数均值都为安全级.稻米中重金属对人体暴露风险评价结果表明,该区稻米中Cu和Zn存在潜在食物安全风险,而Pb也有部分城镇出现潜在风险.     

张士灌区镉土改良和水稻镉污染防治研究

<正> 自一九五五年日本神通川发生闻名于世的“骨痛病”后,镉污染与防治,已引起世界各国的十分关注。沈阳市张士灌区有水稻面积42000亩,一九五八年进行污灌以来,土壤被镉及其它重金属严重污染。一九七五年调查,灌区有6000余亩水稻,糙米平均含镉量在1.0ppm,个别达2.2ppm,大大超过了日本禁食的“镉米”标准,成为国内有名     

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.     

南方中稻区镉累积特征及土壤安全阈值研究

系统研究中稻镉（Cd）富集特征及其影响因子，推导相应土壤风险阈值是安全利用Cd污染稻田的有效手段.以湖南攸县中稻田为例，在区域调查的基础上，应用正定矩阵因子法（PMF）明晰研究区土壤Cd污染来源.同时，结合Freundlich回归方程和Monte Carlo随机模拟方法，预测不同场景下稻米Cd超标风险并推导土壤Cd风险阈值.结果显示，大气沉降和灌溉用水是区域中稻田土壤Cd污染的主要来源.区域稻米Cd超标率为78.9%，土壤pH、无定形锰（Mnox）和土壤Zn是影响稻米Cd富集的关键因子，Freundlich回归方程对中稻Cd富集因子（BCF-Cd）的解释率为48.0%.区域中稻田土壤Cd风险阈值呈动态变化且随土壤pH和Mn含量升高而升高，在土壤酸化严重且Mn含量较低区域稻米Cd超标风险较高.综合考虑区域土壤因子动态变化，完善土壤环境质量标准将有助于稻田Cd污染风险的有效管控.     

小麦籽粒镉含量影响因素Meta分析和决策树分析

快速的城市化、工业化和农业集约化造成了严重的土壤问题,如土壤酸化和镉污染等,严重威胁着中国的粮食安全和人体健康.小麦是中国第二大粮食作物,对镉有较强的积累能力.探明小麦籽粒镉含量的影响因素对保障小麦安全生产至关重要.然而,目前对小麦籽粒镉含量的影响因素还缺乏全面和定量的分析.对近10年发表的56篇相关论文进行Meta分析和决策树分析,结果表明,土壤样点中镉含量超过农用地土壤污染风险筛选值的比例为52.6%,小麦籽粒镉含量超过食品安全国家标准(0.10 mg·kg^-1,GB 2762-2017)的比例为64.1%.土壤理化性质中,pH、有机质、有效磷和土壤全镉含量是影响小麦籽粒镉含量的重要因素.土壤的pH≤5.5和5.5-1≤土壤有机质含量<30 g·kg^-1时,小麦籽粒镉含量超标率最高,为61.0%.农田土壤的pH≥7.1且全镉含量<1.60 mg·kg^-1时有利于小麦安全生产.不同小麦品种籽粒镉含量...     

张士灌区镉污染对居民影响的研究

<正> 一灌区污染与调查工作的概述(一)灌区污染概况张士灌区位于沈阳市西郊,早在1954年就有两个大队引用污水灌田。自1958年以来灌溉面积逐步扩大,现在已达四万余亩,灌区内居民三万余人。灌区接纳沈阳市西部工业废水,每年污水灌田季节,随污水进入灌区的铅约14.20吨,镉约1.6吨,砷约18.6吨、铜6.65吨、锌21.3吨。由于污水中大量的重金属进入灌区,对灌区的土壤、粮食和蔬菜均造成了严重的污染。根据中科院林土所污染生态室对土壤、稻米中镉污染调查结果表明污染是十分严重     

耕地土壤镉污染管控对策研究

本文系统分析了我国耕地土壤镉污染现状,并明确了镉的不同赋存形态对农产品质量安全影响,提出耕地土壤镉污染应重点控制土壤中镉的生物有效性,针对不同程度土壤污染分别采取使用改良剂、选种抗镉污染农作物、实施种植结构调整或作物品种替换等措施;结合日本耕地土壤镉污染控制经验,并依据相关法律法规,提出针对稻米镉严重的地区要划定农产品禁止生产区的措施,切实阻断土壤中镉向农产品传输,保障农产品质量全。     

污灌区稻田汞污染特征及健康风险评价

选择天津北排污河灌区作为研究区域,调查了土壤和水稻总汞和甲基汞的含量及分布特征,评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤-稻米甲基汞的影响因素进行了初步分析.结果表明,1.调查的29个污灌区稻田,土壤总汞含量为(367.04 ± 129.36) μg/kg,显著高于区域土壤Hg背景值73 μg/kg,甲基汞含量为(0.87 ± 0.77) μg/kg;水稻各部位总汞含量依次为稻叶 > 稻根 > 稻茎 > 稻米,稻米总汞含量为(12.80 ± 5.14) μg/kg,甲基汞含量依次为稻米 > 稻根 > 稻茎 > 稻叶,稻米对甲基汞具有很强的富集能力,甲基汞含量为(2.09 ± 1.20) μg/kg,甲基化率均值超过10%.污灌区稻米总汞每周摄入量为0.068~1.25μg/(kg·bw),甲基汞每周摄入量为0.0095~0.49μg/(kg·bw),污灌区稻米总汞及甲基汞暴露对居民健康风险总体仍在安全阈值内,但个别汞污染较严重地块甲基汞暴露风险值得高度关注.土壤甲基汞含量仅与土壤总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平,稻米甲基汞含量与土壤总汞含量、土壤甲基汞含量、稻米总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平.     

贵阳市表层土壤中镉的环境地球化学基线研究

以土壤环境地球化学研究为主线,以贵州省贵阳市8　046　km²为研究区域,将土壤重金属污染元素镉的空间分布规律与环境地球化学机理研究相结合,建立区域土壤环境地球化学基线,选用合适的判别指标判识自然作用过程与人类活动过程对土壤环境的影响.通过对487个样品的镉含量的统计分析,结果表明,贵阳市表层土壤中镉的基线值为0.068　mg/kg,镉元素含量大于1.010　mg/kg的样品可能遭受人为污染的影响.地质累积指数分析结果显示,贵阳市40%的表层土壤未受镉污染,19%的表层土壤在无污染与中度污染之间,14%受中度污染,19%的表层土壤介于中度污染到强污染之间,7%受强污染,1%的表层土壤介于强污染到极强污染之间.污染程度指数分析则显示,贵阳市57.9%的表层土壤未受到镉污染,镉的污染程度最大为12.1,96%的表层土壤污染程度小于4,总污染程度大于0,即总体受到污染.     

碱渣对土壤中镉有效性的影响

用盆栽试验研究碱渣及其用量对小白菜(Brassica chinesis)产量、镉吸收量,土壤pH及有效态镉含量的影响,以期为碱渣的利用提供新的途径。结果表明:碱渣对小白菜生长有促进作用,用量3 g/kg时增产效果最佳,与对照相比,增加了48.1%,继续增加用量小白菜产量增加幅度降低;施用碱渣显著提高土壤pH,且pH与施用量呈显著正相关(R=0.792,P<0.05)关系,但土壤有效态镉含量随着碱渣用量的增加呈递增趋势,与对照处理相比,用量为6 g/kg时增加22.0%,达显著水平;碱渣促进根系对镉吸收累积,与对照相比,碱渣处理根系镉含量增加了29.7%~61.0%,达显著水平,并有增加小白菜地上部镉含量的趋势。这说明碱渣能提高土壤镉有效性,促进植物对镉吸收,可用来强化镉污染土壤的植物修复。     

棉秆炭调控对碱性镉污染水稻根际土壤真菌群落结构和功能的影响

为研究棉秆炭对碱性镉污染水稻根际土壤真菌多样性、结构及功能的影响,采用室外水稻盆栽试验,在土壤中添加了0、 1和8 mg·kg~(-1)的镉和炭土质量比分别为0%、 1%和5%的棉花秸秆生物质炭,以水稻成熟期根际土壤为研究对象,借助Illumina HiSeq高通量测序手段分析棉秆炭与镉污染条件对碱性水稻根际土壤真菌群落多样性、结构及潜在功能的影响,探寻不同土壤环境因子与真菌群落结构间的关联性.结果表明:①施用棉秆炭显著提高了土壤pH、速效养分和有机质等指标,并降低土壤中可还原态镉的含量(P0.05).②水稻根际土壤真菌菌门分布主要为子囊菌门、Aphelidiomycota门和壶菌门,占所有菌门的57%.菌属分布主要为被孢霉属、链格孢属和镰刀菌属.各处理间真菌群落α-多样性差异显著(P0.05).未添加棉秆炭处理下(C0),镉浓度的增加降低了土壤中壶菌门、被孢霉属和链格孢属的相对丰度和真菌多样性指数(Shannon指数).在不同浓度镉处理下(Cd0、 Cd1和Cd8),增加棉秆炭会降低真菌群落丰富度指数(Chao1指数)和Shannon指数.镉污染导致土壤中壶菌门相对丰度增多,却使子囊菌门丰度下降,施用棉秆炭可显著提升壶菌门的相对丰度(P0.05).镉污染使被孢霉属和链格孢属丰度下降,但是施用棉秆炭可使链格孢属相对丰度增多.增加棉杆炭施用量,土壤中会存在更多的内生菌、植物病原体和腐生菌;而镉污染程度增加会减少土壤中内生菌、植物病原体和腐生菌.③影响真菌群落多样性及结构的主要环境因子有土壤速效钾、有机质和pH.水稻土壤镉含量中占比最大的可还原态镉与轮形动物门、Aphelidiomycota门和子囊菌门呈显著正相关(P0.05),但与其它菌门呈负相关(P0.05).研究结果说明棉秆炭在碱性镉污染土壤微生态调控方面具有一定的作用.     

改性生物炭材料对稻田原状和外源镉污染土钝化效应

为研究改性处理后的生物炭对镉污染土壤钝化效应,以油菜秸秆制备的生物炭(BC)为原材料,通过不同处理(HNO_3氧化、NaOH碱化、KMnO_4浸渍、FeCl_3浸渍)制备改性炭材料,在室内连续培养试验中,分析了其对原土/外源镉污染土壤的钝化效应.结果表明,原炭及改性生物炭均降低了原状土壤有效态镉含量,其中Na OH和KMnO_4改性的炭材料钝化作用超过50%;在外源污染土壤中,NaOH、KMnO_4、FeCl_3改性炭材料均降低了土壤有效态镉含量,以添加10%的BC-KMnO_4较佳,降低作用超30%,HNO3改性炭却活化了3.8%~24.5%的土壤有效态镉.10%BC-KMnO_4显著降低原状土壤中可交换态镉含量达65.1%,而BC-HNO_3在外源污染土壤中活化可交换态镉含量高达20.2%.原炭及改性生物炭均增加了土壤中有机碳、盐基离子含量;原炭及NaOH、KMnO_4改性生物炭提高了土壤pH,HNO_3改性炭则降低了土壤p H;原状土中有效态镉含量与pH、交换性钠离子含量呈显著负相关,外源镉污染土中有效态镉含量则与pH、有机碳、交换性镁、钾、钠离子含量呈显著负相关.KMnO_4改性生物炭显著提高土壤pH,增加土壤有机碳和盐基离子含量,降低土壤镉活性形态含量,可作为优选的原位钝化修复材料,而HNO_3改性生物炭显著降低了土壤pH,提高了土壤有效态和可交换态镉含量,具有促进土壤镉生物有效性的风险.     

太原市污灌区土壤镉存在形态与生物可利用性研究

为了了解太原市污灌土壤镉污染现状,研究其存在形态特征与生物可利用性,本文采用Tessier A连续提取、石墨炉原子吸收等方法,测定了太原市污灌区土壤重金属镉的总量,研究了不同功能区、不同分层、不同化学形态的分布特征,并对生物可利用性进行了评价.结果表明,与太原市土壤背景值相比,污灌区土壤中重金属镉含量已达太原市土壤背景值的3倍,镉在土壤表层含量明显高于其它分层,均表明表层土壤有明显的镉累积.不同功能区土壤镉的含量大小不同,具体排序为:小店区晋源区清徐县.总体来看,研究区5种化学形态含量从大到小排序为:铁锰氧化物结合态有机物结合态碳酸盐结合态残余态可交换态.高的铁锰氧化物结合态与灌溉区土壤偏碱性且铁锰含量较高直接相关.分层土壤形态分析结果表明,镉在表层土壤含量最高,随深度增加镉含量逐渐降低,该变化与分层土壤pH值的变化相反.与上一层相比,各分层土壤不同形态分布变化,统计学检验无明显差异.生物可利用性评价结果表明,太原市污灌区土壤中镉相对比较稳定,但由于其潜在利用态的含量很高,因此,镉对环境的影响不能忽视.研究表明,太原市污灌区镉含量虽然没有超出土壤质量二级标准,但有积累趋势,形态分布特征表示的潜在生物可利用性应引起高度重视.     

稻田土壤光合细菌群落对镉污染的响应

稻田重金属污染每年造成水稻产量的巨大损失,重金属污染问题日益受到人们的关注.因此,了解不同镉污染水平下水稻土微生态及理化性质的变化具有重要意义.本研究通过16S测序技术探讨稻田土壤光合细菌群落对不同镉污染水平的响应.结果表明,随着镉污染程度升高,pH值、总镉和有效镉含量逐渐降低.高镉组、中镉组和低镉组的土壤α多样性差异较小,富集的光合细菌种群具有显著差异,光合细菌群落之间也均具有显著差异.高镉组光合细菌物种之间有效连接明显多于中镉和低镉组,连接更紧密且密度更高.碱性氮、pH、有效磷、有效钾、总氮、总磷、有机质、总镉和有效镉是影响光合细菌群落的重要因素,与光合细菌群落显著相关,解释了59.90%的光合细菌群落变异,其中有效镉含量与Methylorubrum populi、Methylorubrum extorquens、Methylobacterium sp.Leaf125和Rhodopseudomonas sp.AAP120显著正相关（R>0.05,P<0.05）.本研究对了解镉污染对稻田土壤特定功能微生物种群的影响具有重要意义.     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.