武汉市空气苯并(a)芘Bap污染水平与体内负荷量关系的初步分析

<正> 前言大量的调查研究证实苯并(a)芘(Bap)可致人体肺癌、皮肤癌、胃癌等~[1].目前,Bap已被列为研究癌的标准致癌剂之一.进入人体内的Bap可逐渐代谢为亲水性化合物,大部分经胆汁排出体外,小部分则由尿中排出.空气中的Bap污染量加重,导致了     

辛硫磷在小麦盆栽土壤中的消解

小麦根系吸收土壤中的~(14)C-辛硫磷,经茎转运到植株地上各部分,累积在小麦叶片中的~(14)C-辛硫磷残留物再通过蒸腾、代谢和光解等途径不断转移和消解,或以~(14)CO_2,或以其它含~(14)C-化合物形式向体外逸出,经过整个生育期(90天)的转移和消解,麦收后土壤中仍有少量~(14)C-辛硫磷残留物,这些残留物或以含~(14)C土壤蒸发液形式、或由土壤微生物作用分解成~(14)CO_2逸出土壤。     

一种鉴别植被和气候变化的定量方法——植物岩中的稳定碳同位素比率

大平原北部的蛋白石植物岩(Opal Phytoliths)中封存碳的~(13)C/~(12)C比值可作为重建古气候的依据。宿主植物的碳同位素组成与植物岩中有机质的碳同位素组成之间存在着明显的相关关系。沿气候梯度土壤表层分布的植物岩的~(13)C/~(12)C此值反映了当前植被中C_3和C_4植物的比例。土壤中植物岩的δ~(13)C值随土壤深度的变化而变化,而这种变化是由多种作用引起的:尘土对土壤表面的埋藏作用、生物扰动和可能由于雨水的渗透而引起的淋滤作用。此外,尘土和植物根系对植物岩的贡献是否有同位素效应还不清楚。土壤中植物岩的δ~(13)C值随~(14)C年龄的减小而增加,表明全新世期间,本区C_4植物的比例增大。视年龄为全新世中期的植物岩主要以C_4植物独占优势,这一事实与干旱的中全新世古气候解释相吻合。     

玉米和小麦对城市污泥施用土壤中多氯联苯的吸收和传输特征

城市污泥施用农田能够改善土壤性状及促进作物生长,但也会使农田存在重金属和有机污染物等污染风险. 多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一类持久性有机污染物,被作物吸收、累积后经食物链传递,潜在威胁着人体健康. 为探究城市污泥施用农田后PCBs在土壤和作物(玉米和小麦)中的分布特征,解析玉米和小麦对土壤PCBs的吸收和传输规律与差异,以关中地区城市污泥施用土壤为研究对象,设置不同植物种属、污泥施用量和污泥类型的土壤盆栽培养试验. 结果表明:①城市污泥施用后造成土壤、玉米和小麦的PCBs污染,土壤、植物根和地上部分以低氯代PCBs〔一氯代PCBs(mono-PCBs)~五氯代PCBs(penta-PCBs)〕为主,且百分含量呈依次增加趋势. ②与种植前相比,种植植物后土壤中更低氯代的PCBs占主导;且土壤∑PCBs消减了20.00%~79.30%,各处理对∑PCBs的消减差异表现为玉米高于小麦、单倍污泥施用量高于双倍污泥施用量、有机质含量最高的污泥施用处理∑PCBs的消减率最高. ③植物根可以吸收土壤PCBs并向地上部分传输,且吸收和传输能力与植物种属、污泥施用量和污泥类型有关,小麦对污染土壤∑PCBs及各PCBs同系物的吸收能力均强于玉米,而传输能力较弱;双倍污泥量施用下植物根对∑PCBs、一氯代PCBs(mono-PCBs)~四氯代PCBs(tetra-PCBs)和六氯代PCBs(hexa-PCBs)的吸收减弱;有机质含量最低的污泥施用下植物根对∑PCBs的吸收能力最强. 研究显示,城市污泥施用会引起土壤和作物PCBs污染,种植作物能消减污染土壤PCBs,而小麦和玉米对土壤∑PCBs及各PCBs同系物的消减和吸收传输存在种属差异.      

我国某肺癌高发区人群多环芳烃和微量元素的日暴露量研究

在我国某肺癌高发区采集大气颗粒物样品,测定了其中16种多环芳烃(PAHs)的浓度,并收集人群的日饮食样品,以苯并(a)芘(Bap)为代表,计算人群通过空气和饮食的Bap日暴露量.用ICP-MS测定饮食中14种微量元素的日摄入量.结果表明,该地区室内空气PAHs污染显著高于室外,且毒性强的5、6环PAHs所占比例高于对照点.高发区Bap日暴露总量均值为3.758μg/d,比对照点(0.257μg/d)高近14倍.高发区有毒重金属Cd和Tl日摄入量显著高于对照点; 高发区元素Se日摄入量显著低于对照点,且该地区人群从环境中摄入Se严重不足;Fe、Cu和Zn的日饮食摄入量明显低于营养元素日摄入量推荐值(RDA).     

种植油麦菜评价多环芳烃污染土壤的农用风险

污染土壤引起的农产品安全问题已不容忽视.为了探讨多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)污染土壤农用的安全性,本文通过盆栽实验方法,以某焦化企业周边长期受PAHs污染的农田土壤为研究对象,以广泛种植的油麦菜(Lactuca sativa L.)为农产品代表,利用超声振荡提取和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析方法,解析样品中优先控制的16种PAHs的含量,揭示土壤-油麦菜体系中PAHs的迁移转化与富集特征,评估其潜在风险.结果表明,油麦菜地上部分(YS)PAHs的含量(Σ16PAHs)大于地下部分(GS),YS中3～5环PAHs相对含量高,GS中4～6环PAHs含量高. YS对不同PAHs的富集系数均大于GS,YS中蒽(Ant)的富集系数最大(2. 41),荧蒽(Fla)最小(0. 458),GS中苯并[a]芘(Bap)最大(0. 862),Fla最小(0. 130). 16种PAHs从GS到YS的转运系数均大于1. 00.关联性分析表明GS与初始土壤(SS) PAHs拟合优度中等(R~2=0. 71),YS与SS的PAHs拟合优度最大(R~2=1. 0),YS和GS的PAHs拟合优度最小(R~2=0. 39). YS和GS的健康风险值分别是国家食品标准Bap最大风险控制值的11. 8和12. 7倍.表明油麦菜食用的潜在风险较高,焦化企业周边污染土壤农用的安全问题不容忽视.     

水稻光合同化碳在土壤中的矿化和转化动态

作物光合碳是"大气-植物-土壤"碳循环的重要组成部分,是农田土壤有机碳的重要来源,然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚.应用室内模拟培养实验,研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征.结果表明,100 d的培养期内,原有有机碳的平均矿化速率在4.44~17.8μg·(g·d)-1之间,而光合碳(新碳)的矿化速率则在0.15~1.51μg·(g·d)-1之间.光合同化碳的输入对土壤活性碳库(DOC、MBC)的转化产生显著影响,在培养期内,14C-DOC的转化量为1.89~5.32 mg·kg-1,转化速率的变化幅度为0.18~0.34 mg·(kg·d)-1,原有DOC则在61.13~90.65 mg·kg-1,减少幅度为4.10~5.48 mg·(kg·d)-1;14C-MBC和原有MBC的转化量分别为10.92~44.11 mg·kg-1和463.31~1 153.46mg·kg-1,转化速率变化幅度分别为0.80~2.87 mg·(kg·d)-1和41.60~74.46 mg·(kg·d)-1,说明水稻光合碳的输入对MBC的周转要大于DOC的周转.而且,与原有有机碳相比,输入的"新碳"易被微生物矿化分解,100 d的培养期内,有13.5%~20.2%的新碳被矿化分解,而仅2.2%~3.7%的原有有机碳被矿化分解,光合同化碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

短期镉和铬对牵牛花根际土壤线虫群落的影响

土壤线虫处于土壤食物网中心位置,常被用来评价重金属污染.在土壤中添加不同浓度的镉和铬,用牵牛花作为修复植物,用线虫群落来评价修复后的土壤环境.结果显示,经过90 d修复后,重金属被吸收了小部分,超过80％的重金属留在土壤中给土壤生态带来毒副作用.镉(Cd)和铬(Cr)都降低了土壤pH值、土壤线虫的数量和多样性.镉的添加...     

印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径

为探究印度芥菜(Brassica juncea)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)对Pb污染土壤的修复效能和作用途径,采用Pb污染土壤〔w(Pb)为400~2 000 mg/kg〕进行为期30 d的盆栽试验,分析植物对Pb的耐受性、积累能力和固定效果.结果表明:① 印度芥菜和香根草对Pb的积累主要集中在根部,两种植物根部累积的w(Pb)分别为206.62~902.40和288.42~1 102.47 mg/kg,单株植物的Pb积累量分别为70.75~138.31和99.09~220.49 μg,香根草对Pb污染土壤的修复效能高于印度芥菜. ② 印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的增加而降低,对Pb的固定率则随土壤中w(Pb)的增加而增加,二者对Pb的去除率最大值分别为1.02%和1.78%,对Pb的固定率可达11.22%和16.78%,两种植物对Pb污染土壤修复的主要途径为植物固定. ③ 主成分分析表明,w(脯氨酸)对植物Pb积累过程具有重要作用.研究显示,相比于印度芥菜,香根草更适用于Pb污染土壤的植物修复.      

氟乐灵在土壤中的结合残留及其对作物的影响

介绍了除草剂氟乐灵在两种土壤中可提部分的消失动态,研究了土壤组分、水分状况及微生物活性对~(14)C-氟乐灵结合残留形成的影响,以及土壤中结合残留物对小麦、黑麦草的有效性.结果表明,有机质含量高的黑土能结合较多的~(14)C-残留物.对含结合残留物的土壤进行高温馏出处理,馏出物的GC检定结果显示除少量母体结构外,氟乐灵主要是通过其代谢物与土壤结合的.盆栽试验表明,氟乐灵结合残留对农作物的生长有明显抑制.     

内华达州莫哈韦沙漠东部土壤的稳定碳同位素化学与气候和植被的关系

沿着莫哈韦沙漠东部的一条现代气候剖面,实验测定了土壤环境的稳定碳同位素组成与现代气候和植被的关系。即使所有海拔上的植物组合都具有类似的同位素组成,土壤CO_2和土壤碳酸盐的δ~(13)C值也要随着海拔的增高和植物密度的加大而降低。一些因素(包括成土方解石与石灰岩方解石之比率的差异、过去植被的差异)被认为可以解释这一趋势。然而,在植物稀少的莫哈韦沙漠,成土碳酸盐的δ~(13)C值受植物密度和生物活动的差异的控制。这一关系可能为评价过去的植物密度(只要这些植物的同位素组成是均一的)提供了一种方法。     

水位梯度对小叶章湿地土壤微生物活性的影响

通过3 a野外控制试验,研究了不同水位梯度(-10~30 cm)条件下,小叶章湿地植物地上生物量和0~15 cm以及15~50 cm土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、微生物商(Cmic/Corg)、代谢商(qCO2)的变化规律.结果表明,不同水位条件下植物地上生物量差异显著(p0.05),积水水位10 cm的植物地上生物量最高,且积水水位0~20 cm保持较高的生产力;积水水位变化对土壤TOC、MBC、BR、Cmic/Corg、qCO2影响显著(p0.05).土壤TOC和BR对积水水位变化的响应趋势一致,0~15 cm土壤TOC和BR在零积水水位最高;15~50 cm土壤TOC和BR随着积水水位的升高而降低,与土壤MBC和Cmic/Corg的变化趋势相同,其中MBC变化最为明显;而qCO2随着积水水位的增加而增大.随着积水水位的增加,土壤微生物群落发生改变和土壤微生物活性降低,其中积水水位30 cm的土壤微生物活性最低,对有机碳的累积与分解过程产生影响.     

南京市铅锌矿采矿场土壤重金属污染评价及优势植物重金属富集特征

为了筛选可用于修复土壤重金属污染的植物材料,测定了南京市某铅锌矿采矿场土壤及样地内14种优势植物中Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn的含量,并分析了采矿场土壤重金属的污染状况和14种植物对这6种重金属元素的富集和转运能力.结果表明,矿区土壤中Cd、Mn、Zn、Pb的污染最为严重,单因子污染指数分别达到了45.71、11.68、10.40和4.46;样地的内梅罗综合污染指数为33.45,也达到重度污染级别.尽管各种重金属的含量不同,14种优势植物均表现出了较强的重金属耐受能力,其中井栏边草(Pteris multifida)和络石(Trachelospermum jasminoides)对6种重金属均表现出很高的富集能力.所有植物体内Zn含量均超出了正常范围,但仅马唐(Digitaria sanguinalis)对Zn的生物富集系数大于1,其他植物的重金属生物富集系数均小于1.14种植物对重金属的生物转移系数较高,其中菊芋(Helianthus tuberosus)和野菊(Dendranthema indicum)对6种重金属的生物转移系数均大于1.根据植物对重金属的吸收机制,可将14种植物分为3类:富集型植物,如菊芋(H.tuberosus)、野菊(D.indicum)、垂序商陆(Phytolacca americana)、爵床(Justicia procumbens)、马唐(D.sanguinalis)、山莴苣(Sonchus brachyotus)、龙葵(Solanum nigrum)和狗尾草(Setaria viridis);根部囤积型植物,如井栏边草(P.multifida)和络石(T.jasminoides);规避型植物,如一枝黄花(Solidago decurrens)、蛇莓(Duchesnea indica)、青绿苔草(Carex breviculmis)和贯众(Cyrtomium fortunei).     

黄淮平原农田土壤中多环芳烃的分布、风险及来源

对227个黄淮平原农田表层土壤样品中16种多环芳烃(PAHs)含量进行了调查,并对其致癌风险和来源等进行了分析.结果表明,有15种PAHs被普遍检出,各单体检出率在23.3%~100%之间(苊烯未检出).土壤中PAHs总量(∑PAHs15)为33.44~1246μg/kg,平均值为152.4±166.2μg/kg,且以4环及4环以上PAHs为主,其中16.7%的样品中PAHs含量达到了污染水平(>200μg/kg),与国内外其他地区相比,黄淮平原农田土壤中PAHs含量处于相对较低水平.黄淮平原农田土壤7种致癌性PAHs毒性当量浓度(TEQBap)占总毒性当量浓度的98.27%,其中苯并(a)芘(Bap)潜在致癌风险最大.同分异构体比值法和主成分分析结果表明黄淮平原农田土壤中PAHs的主要来源是汽油、柴油高温燃烧、以及煤和秸秆燃烧.相关性分析表明有机质含量与∑PAHs15及PAHs单体含量具有显著相关性,表明有机质是影响PAHs在土壤中含量、空间分布及归趋的一个重要因素.     

土壤碳酸氢钠提取态无机磷酸盐中氧同位素分析

土壤中碳酸氢钠提取的无机磷(Olsen-P)是可被植物吸收利用的有效磷.利用磷酸盐中~(18)O和~(16)O组成(δ~(18)O-P)开展土壤磷来源示踪和磷循环转化,具有重要意义.选择0.5 mol·L~(-1)Na HCO_3(pH 8.5)溶液并加入无磷活性炭提取土壤磷,通过Mg(OH)_2-PO_4共沉淀、磷酸铈沉淀等过程分离纯化其中磷酸盐,获得磷酸银沉淀,利用元素分析仪-稳定性同位素比例质谱仪测定氧同位素组成δ~(18)O-P值.结果表明:分离纯化沉淀3个关键过程中磷酸盐的回收率均能达到93%以上,损失较少,未出现氧同位素分馏.X射线衍射仪和氧含量测定表明,实验获取的磷酸银样品纯度较高.加入无磷活性炭可有效去除有机质对δ~(18)O-P测定影响.供试黑土和潮土中碳酸氢钠提取态土壤无机磷酸盐δ~(18)O-P值分别为17.64‰±1.03‰和18.20‰±0.83‰,差异不明显.本文建立土壤碳酸氢钠提取态无机磷酸盐中氧同位素分析测定方法,为农田土壤中磷的循环转化及其溯源研究提供技术支撑.     

某铀尾矿库土壤核素污染与优势植物累积特征

采用野外采样和电感耦合等离子体质谱仪分析法,测定某铀尾矿库内自然生长的14种优势植物及其根系土壤中核素的含量,并针对植物对核素的耐受性和富集性能进行分析. 结果表明:双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、圆果雀稗(Paspalum orbiculare Forst.)、水莎草〔Juncellus serotinus (Rottb.) C. B. Clarke〕、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)和碎米莎草(Cyperus iria L.)的地上部分及金毛狗〔Cibotium barometz (Linn.) J. Sm.〕的地下部分对铀(U)和钍(Th)均有不同程度的累积. 莎草科的碎米莎草的地上部分对U的富集系数高达6.04,其余植物的富集系数均小于1;一部分植物样对U的转移系数小于1.莎草科的水蜈蚣对Th的转移系数为2.56,其他植物的转移系数均小于0.50.莎草科植物对U的吸收富集性能明显优于其他科植物,碎米莎草对U则表现出超耐受性和超富集性.      

土壤中石油烃残留物示踪动力学分析

从分析降解试验结果出发,利用示踪动力学原理和隔室模型,导出了确定土壤烃类结合态数量x_(2(t))的数学式,x_(2(t))=(k_2x_1(0))/(α-β)(e~(-βi)-e~(-αi).烷烃、芳烃和BaP结合态的最大值分别为182ppm,7.8ppm和1.5ppb.烷烃结合态达最大值时所需时间是20d,芳烃和Bap均为30d,其降解速率(d~(-1))分别为0.01913、0.01516和0.004575.烷烃结合态占其总残留量的10 ％,芳烃和Bap则占各自残留量的5％.常规法计算的残留率比示踪动力学法偏低5—10％.     

芦竹和木本植物间种修复重金属污染土壤

通过温室盆栽实验,研究草本植物芦竹与木本植物构树、桑树间种修复重金属污染土壤的潜力.结果表明,重金属污染土壤上芦竹与构树、桑树间种有利于植物的生长,提高植物对污染土壤中重金属的富集能力,并有效改善土壤酶活性.重金属污染土壤上单种芦竹、构树和桑树的叶片光合色素含量随着修复时间的延长呈下降趋势,而芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,构树叶片叶绿素a和类胡萝卜素含量,桑树叶片叶绿素b和类胡萝卜素含量均与修复初期(90 d)相比无显著差异;桑树叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量较单种桑树分别显著(P 0. 05)提高99. 1%、177. 1%和119. 9%,且整株生物量显著(P 0. 05)提高26. 1%.芦竹-构树间种下植物地上部分Pb和Zn总量较单种芦竹分别显著(P 0. 05)提高171%和124%;芦竹-桑树间种下植物地上部分As和Pb总量较单种桑树和芦竹修复分别显著(P 0. 05)提高150%和76. 5%.芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,污染土壤中As、Cd、Pb和Zn的赋存形态无明显变化,而且土壤脲酶、酸性磷酸酶和总磷酸酶活性明显优于部分单一植物修复.上述结果表明,芦竹与构树、桑树间种可有效用于重金属污染土壤修复,还可改善污染土壤的环境质量.     

黄土高原纬度梯度上的植物与土壤碳、氮、磷化学计量学特征

选取陕西省延安市的富县、甘泉县、安塞县和榆林市的靖边县、横山县、榆阳区为研究区域,测定和分析研究区植物叶片和不同土层土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,阐明植物叶片和土壤化学计量学特征随纬度梯度的变化模式,为预测黄土高原植物营养元素的限制情况和生态系统的土壤养分状况提供依据.结果表明:1在35.95°~38.36°N的纬度范围内,植物叶片C、N、P含量的变化范围分别是336.95~477.38、18.09~33.17和1.07~1.73 mg·g-1,平均值分别为442.9、25.79和1.37 mg·g-1,变异系数分别为11.9%、17.4%和13.3%;植物叶片C、N、P含量与纬度之间存在显著的相关关系,但植物叶片C含量与叶片N、P含量随纬度的变化存在差异:随着纬度的升高,植物叶片C含量随之降低;而叶片N、P含量随之升高.植物叶片C∶N、C∶P均随着纬度的升高,呈现减小趋势;而植物叶片N∶P与纬度的相关关系并不显著.20~10、10~20和20~40 cm这3个土层土壤C和N的空间分布具有一致性,均随着纬度的升高呈指数减小的趋势,且含量随着土层的加深逐级递减;土壤P的空间分布与C、N不同,随着纬度的升高呈现先增加后减少的趋势.0~10 cm、10~20 cm土层土壤C∶N随纬度的升高变化不显著,20~40 cm土壤C∶N随纬度的升高明显下降;3个土层的土壤C∶P、N∶P均随纬度的升高呈指数减少.3植物C、C∶N和C∶P与不同土层的土壤C、N、P均呈现显著的相关关系,植物N、P与土壤C、N呈现显著的相关关系,而叶片N∶P与不同土层土壤的C、N、P相关关系均不显著.研究表明,植物C、N、P含量与纬度之间存在一定的相关性,而植物与土壤的C、N、P含量之间的相关性并不一致,且与全球尺度相比,黄土高原地区草本植物生长更易受磷限制.