水培试验下水稻Pb吸收累积关键生育期

水稻不同生育期对Pb的吸收累积差异明显.本研究通过水培试验,分别在水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、蜡熟期和成熟期)和全生育期添加0.5 mg·L~(-1)的外源Pb,以全生育期不添加外源Pb作为对照,研究水稻不同生育期Pb吸收累积的影响,明确水稻吸收累积Pb的关键生育时期及对水稻植株和糙米Pb累积的贡献.结果表明:①单一生育期Pb胁迫处理时,水稻株高和分蘖数差异不明显,而全生育期Pb胁迫处理下水稻株高和生物量均受到明显抑制;②水稻成熟后不同部位的Pb含量差异表现为:根系茎节1其他茎节根基茎茎叶穗轴谷壳糙米;不同生育期处理下糙米Pb含量范围为0.1～1.2 mg·kg~(-1),其顺序为:孕穗期Pb胁迫拔节期Pb胁迫分蘖期Pb胁迫灌浆期Pb胁迫成熟期Pb胁迫蜡熟期Pb胁迫;③水稻植株Pb累积量相对贡献率在水稻生殖生长时期(灌浆期、蜡熟期和成熟期)较大,而水稻地上部位Pb累积量相对贡献率在水稻营养生长时期(分蘖期、拔节期和孕穗期)较大;④孕穗期是糙米Pb积累的关键生育期,对糙米Pb累积的相对贡献率为43.3%,其次是拔节期和分蘖期处理,相对贡献率分别为24.4%和21.3%;⑤建议在水稻孕穗期适度采用淹水灌溉、施加改良剂或叶面阻控等技术措施,以降低糙米Pb累积,实现Pb污染稻田安全利用.     

关键生育期施加外源锌灌溉水对水稻镉吸收转运的影响

选取湖南省浏阳市某镉（Cd）污染稻田进行田间试验,研究水稻关键生育期（孕穗期和灌浆期）施加外源锌（Zn）灌溉水对土壤交换态Cd含量、孔隙水Cd浓度以及水稻各部位Cd吸收转运的影响.研究结果表明：①关键生育期施加外源Zn灌溉水可抑制土壤中交换态Cd向孔隙水的释放过程,土壤中交换态Cd含量与对照相比无显著差异,但成熟期土壤孔隙水Cd浓度显著降低16.7%~57.6%.②关键生育期施加外源Zn灌溉水可有效降低水稻各部位Cd含量;其中在孕穗期前和灌浆期前均施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水处理下（BF1）,水稻根、茎和糙米Cd含量分别显著降低56.0%、83.8%和85.2%.③相较于施加含Zn 100 mg·L^-1的灌溉水,施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水各处理显著降低水稻对Cd的吸收与转运,水稻根-茎之间的Cd转运系数（TF）降幅为12.5%~56.3%,其中B1和BF1处理下达到显著水平.上述研究表明,施加外源Zn灌溉水显著降低水稻对Cd的吸收积累,在孕穗期前和灌浆期前均施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水可有效实现Cd污染稻田安全生产.     

外源磷对镉胁迫下水稻生长及镉累积转运的影响

本研究通过水稻（黄华占）水培试验,在不同镉（Cd）浓度胁迫条件下,施加10.0~45.0 mg ·L^-1外源磷（NaH₂PO₄）,研究磷（P）对水稻植株Cd累积与转运的影响.结果表明：①随外源P浓度增加,水稻各部位生物量及光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）浓度均逐渐升高;②施加外源P使水稻的茎、叶、谷壳和糙米中Cd含量逐渐增加,水培溶液中Cd浓度为0.1 mg ·L^-1和0.2 mg ·L^-1胁迫下,糙米Cd含量分别增加了2.8%~22.8%和40.9%~61.8%;③施加外源P使水稻植株Cd累积量增加,水培溶液中Cd浓度为0.1 mg ·L^-1和0.2 mg ·L^-1胁迫下,Cd累积量范围分别从395.1 μg ·株^-1和639.6 μg ·株^-1增加到542.6 μg ·株^-1和1082.0 μg ·株^-1;④水稻根系P/Cd质量比随外源P施加量增加而增大,茎、叶、谷壳和糙米P/Cd质量比则呈下降趋势;增加外源P浓度使水稻根到茎（TF_根-茎）和茎到叶（TF_茎-叶）的Cd转运系数增加.水稻各部位中P和Cd表现出一定的协同作用,外源P促进了根系中Cd向地上部位转运,增加了糙米Cd含量.     

不同生育期Cd胁迫对水稻生长及镉累积的影响

采用水培试验方法,从水稻移栽至某特定生育期之间添加外源镉(Cd),通过递推减法,研究了湘晚籼13号水稻不同生育期Cd胁迫对其生长和不同部位中Cd含量的影响.结果表明,50μg·L~(-1)外源Cd胁迫不会影响水稻的正常生长发育,糙米中的Cd主要来源于水稻分蘖期吸收的Cd在后期的迁移、灌浆期吸收的Cd和成熟期吸收的Cd,这3个关键生育期对糙米中最终Cd含量的贡献率分别为36.4%、18.2%和16.4%.因此,与灌浆期和成熟期相比,在水稻分蘖期采用一些植物阻隔技术可能对水稻籽粒中Cd含量的削减更为重要.     

不同水分管理模式对水稻吸收土壤砷的影响

通过水稻盆栽试验,研究了淹水灌溉(F)、灌浆期前湿润灌溉(A-F)、灌浆期后湿润灌溉(F-A)、淹水与湿润交替(AFA)这4种水分管理模式对水稻吸收土壤As的影响.结果表明,同F处理比较,A-F处理能显著降低水稻根和茎叶As含量,F-A和AFA处理都能显著降低水稻茎叶、谷壳、糙米As含量和糙米无机As含量.A-F、F-A、AFA处理对水稻生物量影响都不大,仅AFA处理减少了水稻根系生物量.F-A和AFA处理降低糙米As含量的机理是:灌浆期是水稻糙米吸收土壤As的关键时期,此时的湿润灌溉提高了土壤E h,土壤溶液As(Ⅲ)与As(Ⅴ)浓度之和、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的比例都显著降低,从而使土壤As的迁移能力得到抑制.F-A处理降低水稻糙米总As和无机As含量的效果与AFA处理无显著差异,但F-A处理的操作更简单,因此,F-A处理应当是污染土壤中控制水稻糙米累积As的最佳水分管理模式.     

氯基和硫基肥对土壤镉水稻生物有效性的影响

为探明氯基和硫基化肥单施或混施对土壤镉（Cd）水稻生物有效性的影响,选取典型水稻土红黄泥（第四纪红色黏土母质发育）,按不同比例添加氯基肥（KCl、NH₄Cl）和硫基肥［K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄］,在3种外源Cd水平下（0、0.5和2.0 mg ·kg^-1）进行水稻盆栽试验,研究土壤pH、Cd形态、水稻植株各部位和糙米Cd富集情况.结果表明,施用氯基和硫基肥均会使土壤酸化,但氯基肥的影响更显著.水稻灌浆期,单施氯基肥较单施硫基肥的土壤pH值平均降低了0.28;水稻成熟期,氯基肥对残渣态Cd具有活化作用,而硫基肥会将酸可提取态Cd钝化为残渣态;氯基和硫基肥混施较单施同种肥料更易促进水稻植株富集Cd;糙米Cd富集量在氯基和硫基肥1 ：1处理时最高,为0.21 mg ·kg^-1（2.0 mg ·kg^-1外源Cd水平）,较单施氯基肥提高了16.4%,较单施硫基肥显著提高了113.3%.因此,氯基肥和硫基肥混施会使水稻糙米Cd富集量上升,为保障粮食品质安全,水稻种植更宜单施硫基肥.     

谷壳灰硅肥改善土壤质量降低水稻镉砷累积的效应

为研究谷壳灰制备硅肥对水稻不同生育期土壤重金属镉（Cd）和砷（As）生物有效性、酶活性、微生物群落结构和糙米重金属含量的影响,开展水稻盆栽试验.结果表明,施用0.1%~1.0%谷壳灰硅肥能提高土壤pH值0.04~0.24个单位,有效硅含量44.2%~97.5%,也能降低土壤有效态Cd含量16.2%~21.4%,有效态As含量16.0%~24.9%;随施加量的增大各生育期土壤酶活性增大,其中蔗糖酶活性显著增大6.3%~145.7%,脱氢酶活性显著增大6.7%~224.1%;分析土壤成熟期微生物群落结构显示,施用谷壳灰硅肥不影响微生物α-多样性,但对微生物β-多样性产生显著影响,促进微生物生长,维持群落结构稳定性;随施加量的增大,糙米Cd含量降低了29.3%~89.7%,糙米总As和无机As含量分别降低7.8%~42.3%和17.2%~44.5%,当施用量在0.5%和1.0%时水稻糙米ω（Cd）<0.2 mg·kg^-1,ω（无机As）<0.35 mg·kg^-1.综上,谷壳灰硅肥能改善土壤质量、降低糙米Cd和As含量,具有环境友好性,可用于Cd和As复合污染稻田土壤的治理.     

改性壳聚糖负载氧化硅调控水稻对砷吸收与转运的影响

通过天然生物质壳聚糖与有机硅制备壳聚糖负载氧化硅叶面喷施材料（NCSI）,并将其应用于灌浆期临稻16、南粳2728、郑旱10号和农垦58,以探究其对水稻吸收砷（As）的影响.结果表明,在100 μmol·L^-1五价砷［As （Ⅴ）］水培环境下,叶面喷施30 mL NCSI促进叶片As的累积,降低了根和籽粒As的累积.其中,叶面喷施NCSI后3 d,南粳2728、郑旱10号和农垦58籽粒As含量较空白组分别降低14.44%、21.66%和10.85%.同时,叶面喷施处理NCSI,提高了水稻叶片CAT和SOD酶的活性,并提高了GSH质量摩尔浓度,表明NCSI的喷施缓解As对水稻的胁迫,提高水稻对As耐受性,降低As对水稻的毒害作用.叶面喷施NCSI降低水稻籽粒As积累的主要作用机制可能是NCSI诱导叶片GSH生成,使更多的As （Ⅴ）还原为三价砷［As （Ⅲ）］,从而促进As在叶片螯合,抑制As向籽粒迁移.因此,叶面喷施NCSI可作为一种叶面调控技术解决水稻As超标问题,为我国大米安全生产提供科学依据.     

CO_2倍增对稻田土壤碳氮水解酶活性的影响

为了探究CO_2倍增对土壤微生物生物量和酶活性的影响,选择亚热带区多年种植水稻的典型红壤为研究对象,对不同水稻生育期下土壤微生物生物量碳氮及其土壤碳氮转化关键酶活性:β-葡糖苷酶(β-Glu)、木聚糖酶(Xyl)和几丁质酶(N-Ac)进行了研究.结果表明:相比于常规CO_2浓度(400×10~(-6)),CO_2倍增(800×10~(-6))促进了水稻生物量及土壤微生物生物量碳氮含量,且土壤微生物生物量碳氮受水稻生育期显著影响(P0.05),在水稻孕穗期时土壤微生物生物量碳氮均达到最大值.总体上,CO_2倍增促进了土壤中β-Glu酶、Xyl酶、N-Ac酶的活性,且三种酶的活性随水稻生育期变化的趋势一致,先递增(在孕穗期的酶活性最大),随后在成熟期下降.在相同生育期和CO_2浓度下酶活性大小为:β-GluN-AcXyl.多变量方差分析表明,CO_2浓度和生育期显著影响了水稻植株生物量、土壤微生物生物量碳氮和酶活性,且土壤微生物生物量碳(SMBC)和酶活性对CO_2浓度和生育期的交互作用产生了显著的响应;而且相关性分析表明,SMBC与土壤β-Glu酶、N-Ac酶、Xyl酶活性之间均有显著的正相关.总体而言,CO_2升高可促进水稻生长,增加土壤微生物量和土壤酶活性,这种影响随水稻生育期而变化,并在水稻生育旺期(孕穗期)达到最大;而且土壤微生物生物量特别是SMBC与土壤酶活性之间具有密切关系.     

谷壳灰对稻田土壤镉、砷生物有效性及糙米镉、砷累积的影响

为研究富硅材料谷壳灰（HA）对稻田土壤Cd、As生物有效性及糙米中Cd、As累积的影响,以稻壳为原料制备中性HA（总硅量6.26×10⁵ mg·kg^-1）,开展水稻盆栽试验.HA按质量比设置4个添加水平（0、0.5%、1%、2%）,种植3种水稻（黄华占、湘晚籼13、隆优4945）.研究结果表明：①在土壤Cd总量为2.30 mg·kg^-1、As总量为90.45 mg·kg^-1的复合污染土壤中,HA施用后,与对照相比,土壤Cd的TCLP提取态、CaCl₂提取态及酸可提取态含量呈现不同程度的降低,分别降低了7.8%~18.7%、7.4%~18.7%、0.9%~16.7%;土壤As的交换态和TCLP提取态含量也有降低,分别降低了6.1%~47.1%、4.3%~26.7%.②HA施用可促进土壤中酸可提取态Cd向难溶态Cd的转变,水稻湘晚籼13、隆优4945根际土壤残渣态Cd含量分别增大9.8%~23.5%、5.9%~28.1%;土壤中As主要以残渣态存在,HA的施用对土壤专性吸附As含量有增大效应.③HA施用能够降低糙米中Cd和无机As含量,施用0.5%~2% HA能使水稻隆优4945和湘晚籼13糙米Cd含量降低到0.2 mg·kg^-1以下,施用2% HA能使黄华占糙米无机As含量降低到0.2 mg·kg^-1以下.施用HA能够有效降低土壤Cd、As生物有效性和糙米Cd、As含量,同时增大土壤有效Si含量,有利于提高土壤质量.     

As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系

为研究As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系,采用分层整群随机抽样方式,抽取湖北省气型和污灌型As污染区6个村农民头发样660份,同时采集这6个村的饮用水、土壤、食物(大米、小麦、蔬菜、鸡蛋、鸡肉、猪肉)样品,用原子荧光光谱法测定As含量.研究结果表明,两种类型As污染区农民头发中As含量污染区明显高于对照区,农民头发中As含量有随着区域土壤和食品中As含量增高而相应增高的趋势.对不同年龄组研究表明,高龄组头发中砷含量最高,反映出人体慢性暴露As蓄积的现象,而污染区人群男女头发中As含量差异不显著.人发中As含量与饮水中As含量无显著相关性,而与土壤和主要食物(大米、小麦)中As含量有显著正相关.因此人发中As含量作为人体长期暴露生物标记物,可以反映区域环境污染的程度.     

硒对砷胁迫下小白菜生理特性及砷吸收的影响

探讨硒对砷胁迫下小白菜生长及吸收砷的影响,可为调控植物吸收砷提供一定的科学价值.以小白菜为试验材料,采用水培方式,研究了不同砷胁迫水平下施加外源硒对小白菜生长、生理特性及砷吸收的影响.结果表明,低浓度硒(≤2.0 mg·L~(-1))对小白菜的生长有一定的促进作用,具体表现为小白菜株高、根长、地上部和地下部干重及叶绿素含量的增加,但高浓度硒(≥4.0 mg·L~(-1))却抑制了小白菜的生长.低浓度硒显著降低了小白菜叶片和根中丙二醛(MDA)的含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性.在砷、硒复合处理过程中,当小白菜中砷含量一定时,小白菜地上部和地下部砷含量随外源硒浓度的增加先减少后增加,且当外源硒浓度为2.0 mg·L~(-1)时最低.研究表明,施用2.0 mg·L~(-1)的硒缓解效果较好,能显著降低小白菜地上部砷的含量,促使砷富集在小白菜地下部,抑制砷向地上部的转运.     

疏浚底泥的资源化利用

各种各样的疏浚工程产生的疏浚底泥量日益增加,以往的底泥堆放,吹填和抛海等常规处置方式对环境造成了潜在的不利影响.因而,疏浚底泥资源化越来越为人们所重视.本文总结了疏浚底泥资源化的途径,对土地利用、制造填方材料和建筑材料等资源化利用进行了讨论,并对疏浚底泥的资源化利用提出一些建议.     

1株高耐性肠杆菌的筛选及对镉、砷同步钝化

从镉、砷复合污染农田土壤中筛选出1株具有硫酸盐还原功能的肠杆菌,通过去除率实验结合表征实验来探究其对镉、砷钝化机制.结果表明,经鉴定筛选出来的菌株M5为肠杆菌属(Enterobacter sp.),具有硫酸盐还原功能,对镉、砷最大耐受浓度为1.0 mmol·L^-1左右.在模拟体系中,菌株M5对镉去除率最大达94.13%,对砷去除率最大为27.26%.SEM-EDS和XRD的结果证实了Cd和As被固定成CdS和As₂S₃,XPS结果表明该菌表面的羧基、羟基和酰胺基主要参与生物吸附.结果为微生物应用修复重金属及类金属污染土壤提供思路和理论依据.     

浅谈生态市建设的实践与思考--以大庆为例

文章阐述了生态城市建设的起源,大庆市创建生态市的历程。大庆市通过采取编制生态市规划、实施“治水、净气、复草、植树、降噪”五大工程、广泛动员全民参与等措施,于2015年1月成功建设成为黑龙江省首家省级生态市。针对生态市创建工作中的不足,大庆市将在未来做好建立健全推进机制、构建全民参与格局、拓展多元融资渠道三方面工作。对未来生态市建设的必然性进行思考,认为生态市建设作为生态文明建设的有效载体,必将成为城市未来建设和发展的主流。     

Effect of ionic strength on adsorption of As（Ⅲ） and As（Ⅴ） on variable charge soils

The study was to investigate the adsorption behavior of arsenite (As(Ⅲ)) and arsenate (As(Ⅴ)) on two variable charge soils, i.e., Haplic Acrisol and Rhodic Ferralsol at different ionic strengths and pH with batch methods. Results indicated that the amount of As(Ⅲ) adsorbed by these two soils increased with increasing solution pH, whereas it decreased with increasing ionic strength under the acidic condition. This suggested that As(Ⅲ) was mainly adsorbed on soil positive charge sites through electrostatic attraction under the acidic condition. Moreover, intersects of As(Ⅴ) adsorption-pH curves at different ionic strengths (a characteristic pH) are obtained for both soils. It was noted that above this pH, the adsorption of As(Ⅴ) was increased with increasing ionic strength, whereas below it the reverse trend was true. Precisely the intersect pH was 3.6 for Haplic Acrisol and 4.5 for Rhodic Ferralsol, which was near the values of PZSE (soil point of zero salt effect) of these soils. The effects of ionic strength and pH on arsenate adsorption by these soils were interpreted by the adsorption model. The results of zeta potential suggested that the potential in adsorption plane becomes less negative with increasing ionic strength above soil PZSE and decreases with increasing ionic strength below soil PZSE. These results further supported the hypothesis of the adsorption model that the potential in the adsorption plane changes with ionic strength with an opposite trend to surface charge of the soils. Therefore, the change of the potential in the adsorption plane was mainly responsible for the change of arsenate adsorption induced by ionic strength on variable charge soils.     

Effects of cobalt doping on the reactivity of hausmannite for As(III) oxidation and As(V) adsorption

Hausmannite is a common low valence Mn oxide mineral, with a distorted spinel structure, in surficial sediments. Although natural Mn oxides often contain various impurities of transitional metals (TMs), few studies have addressed the effect and related mechanism of TM doping on the reactivity of hausmannite with metal pollutants. Here, the reactivity of cobalt (Co) doped hausmannite with aqueous As(III) and As(V) was studied. Co doping decreased the point of zero charge of hausmannite and its adsorption capacity for As(V). Despite a reduction of the initial As(III) oxidation rate, Co-doped hausmannite could effectively oxidize As(III) to As(V), followed by the adsorption and fixation of a large amount of As(V) on the mineral surface. Arsenic K-edge EXAFS analysis of the samples after As(V) adsorption and As(III) oxidation revealed that only As(V) was adsorbed on the mineral surface, with an average As-Mn distance of 3.25–3.30 Å, indicating the formation of bidentate binuclear complexes. These results provide new insights into the interaction mechanism between TMs and low valence Mn oxides and their effect on the geochemical behaviors of metal pollutants.     

纳米零价铁颗粒去除As(III)和As(V)的动力学过程及性能研究

本研究系统分析了不同初始砷浓度和不同nZVI投加量等条件下,nZVI去除As（III）和As（V）的动力学过程和除砷性能.结果表明,nZVI可快速有效地去除As（III）和As（V）,除砷过程均符合准二级动力学模型,且As（III）的去除速率明显快于As（V）.在砷浓度为5 mg·L^-1时,As（III）去除速率常数达最大值0.30 g·mg^-1·min^-1,为As（V）去除速率（0.034 g·mg^-1·min^-1）的8.8倍.Weber-Morris粒子内扩散模型拟合结果表明,nZVI除砷速率是由外扩散和颗粒内扩散共同控制的.分析反应平衡时砷浓度测定结果,发现不同砷浓度条件下nZVI对As（III）的去除量为As（V）的1.5~2.6倍,nZVI对砷的去除量随初始砷浓度增加而降低,随nZVI投加量增加而增加.砷浓度为50.0 mg·L^-1时,As（III）和As（V）去除量达到最高,分别为152.14 mg·g^-1和62.02 mg·g^-1,均高于传统（羟基）氧化铁对As（III）和As（V）的去除量.因此,nZVI可高效去除水中As（III）和As（V）,且用于修复以As（III）污染为主的地下水更具有优势.     

草酸盐介导下含As(V)黄钾铁矾的相转化过程与As(V)的再分配行为

黄钾铁矾能够通过吸附和共沉淀作用固定酸性矿山废水（AMD）中的重（类）金属（如砷）,降低其迁移性和生物可利用性.草酸盐广泛存在于天然水环境中,其具有的羧酸官能团能改变铁矿物的稳定性,进而影响吸持的重（类）金属的再分配行为.利用水热法合成含As（V）黄钾铁矾,探究其在不同草酸盐浓度与pH条件下的溶解、重结晶和共沉淀As（V）的行为.研究结果表明,草酸盐与含As（V）黄钾铁矾表面Fe（III）活性位点配位形成的可溶性强络合物是促进矿物溶解的第一步和关键;在pH 2.5时,含As（V）黄钾铁矾的溶解速率随草酸盐浓度增加而增加,伴随大量As（V）释放到溶液,反应过程中只有少量As（V）重新吸附到固相上,这是由于草酸盐与As（V）竞争矿物表面的同一活性位点;在pH 6.5条件下,草酸盐促进含As（V）黄钾铁矾的重结晶,经X射线衍射分析表明针铁矿和纤铁矿为主要产物,能有效地吸附释放的As（V）.研究结果有助于揭示在AMD环境下黄钾铁矾沉积物与含羧酸官能团有机酸共存时对As（V）的释放和固定机理,对AMD环境中As（V）污染控制有重要意义.     

Oxidation of As(Ⅲ) by potassium permanganate

The oxidation of As(Ⅲ) with potassium permanganate was studied under conditions including pH, initial As(Ⅲ) concentration and dosage of Mn(Ⅶ). The results have shown that potassium permanganate was an effective agent for oxidizing of As(Ⅲ) in a wide pH range. The pH value of tested water was not a significant factor affecting the oxidation of As(Ⅲ) by Mn(Ⅶ). Although theoretical redox analyses suggest that Mn(Ⅶ) should have better performance in oxidization of As(Ⅲ) within lower pH ranges, the experimental results show that the oxidation efficiencies of As(Ⅲ) under basic and acidic conditions were similar, which may be due to the adsorption of As(Ⅲ) on the Mn(OH)2 and MnO2 resulting from the oxidation of As(Ⅲ).