一种硅钙稳定剂对水稻吸收重金属的抑制效应

采用盆栽试验研究一种硅钙稳定剂对污染农田土壤中重金属的稳定效果及水稻吸收土壤中重金属的抑制效应。结果表明:(1)添加硅钙稳定剂可提高土壤pH,降低土壤中重金属有效态百分比含量(有效态/总量),抑制水稻对重金属的吸收。其中水稻分蘖期铅有效态百分比降幅为9.06%~18.6%,铜有效态百分比降幅为24.4%~27.4%,锌有效态百分比降幅为1.81%~5.4%;水稻成熟期铅有效态百分比降幅为59.8%~62.6%,铜有效态百分比降幅为30.6%~50.1%,锌有效态百分比降幅为21.8%~22.7%。(2)从不同时期比较,成熟期土壤中铅、铜、锌有效态百分比明显高于分蘖期;从土壤中不同元素重金属有效态百分比比较,铜锌铅;从硅钙稳定剂对不同元素重金属稳定效果比较,铅锌铜。(3)添加适量的硅钙稳定剂能抑制水稻对重金属的吸收,促进水稻的生长。综合硅钙稳定剂对土壤中重金属稳定效果、水稻吸收重金属抑制效应及水稻生长效应,合适的添加量是硅钙稳定剂修复重金属污染农田土壤的关键因素。     

硅钙肥对水稻吸收铅、镉的影响研究

通过盆栽试验,研究硅钙肥施用对铅(Pb)、镉(Cd)污染土壤上水稻生长、Pb、Cd吸收累积、硅浓度及土壤铅镉形态变化的影响。结果表明,硅钙肥施用显著增加水稻产量,与对照处理相比,水稻产量增加51.9%;硅钙肥施用后水稻茎秆、叶片、籽粒中Pb浓度及茎秆、籽粒中Cd浓度呈显著下降趋势,与重金属处理(M)相比,重金属+硅钙肥处理(MF)的水稻茎秆、叶片和籽粒中Pb浓度分别降低了50.9%,56.3%和24.3%,水稻茎秆和籽粒中Cd浓度则分别下降36.1%和60.4%;硅钙肥施用主要阻碍Pb由水稻根部向茎杆的转移,阻碍Cd由叶片向籽粒中的转移;硅钙肥施用增加了水稻各部位硅浓度,水稻地上部重金属浓度减少的原因可能是硅的沉积,各部位硅的浓度和重金属浓度呈现明显的负相关。水稻种植后,土壤Pb、Cd浓度都有一定程度的降低,硅钙肥施用未能明显促进土壤重金属从酸可溶态和可还原态向可氧化态和残渣态的转化。研究结果表明,在Pb、Cd污染的土壤上种植水稻时,可通过施用硅钙肥来降低稻谷中Pb、Cd的浓度从而降低铅镉污染的风险。     

污染土壤中铅和镉稳定化修复效果评估方法比较

在重金属污染土壤稳定化修复实践中,通常采用不同的浸提方法测定土壤中重金属由高活性态向低活性态的转化情况,进而评估污染土壤中重金属的稳定化修复效果。采用硫酸硝酸(AA)法、TCLP法、DTPA法和连续分级提取法评估了污染土壤中重金属铅和镉的稳定化修复效果,比较了不同浸提方法评估结果的差异及相关性。结果表明:AA法、TCLP法和DTPA法对污染土壤中铅和镉的浸提量均随着稳定化材料投加量的增加而下降,采用不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量表现为DTPA法TCLP法AA法,且采用3种浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量与重金属活性态(B1)均呈极显著的正相关关系,与重金属潜在活性态(B2)和稳定态(B3)均呈极显著的负相关关系,污染土壤中铅和镉的浸提量变化可反映土壤中铅和镉由活性态向潜在活性态和稳定态的转化情况;随着稳定化材料投加量的增加,不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的稳定化率有一定的差异,但变化趋势基本相似。     

鄂州市蔬菜地土壤重金属污染评价

为了解鄂州市蔬菜地重金属的污染状况,对鄂州市蔬菜地土壤进行采样,并对其重金属铜、铅、镉、铬、汞、砷含量进行测定。利用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对其进行分析和评价,其中土壤重金属元素单因子污染指数(Pi)由大到小的顺序为:铜(Cu)>汞(Hg)>铬(Cr)>砷(As)>铅(Pb)>镉(Cd)。其中铜、汞、铬、砷属于中度污染,铅、镉处于警戒线中。内梅罗综合污染指数法表明鄂州蔬菜地土壤整体受到了轻度的重金属污染.     

路域土壤重金属铅与路基距离间关系统计建模研究

为探讨重金属在道路两侧土壤水平剖面中的迁移规律,分析各土壤水平剖面重金属铅的淋滤-富集效应,运用软件模拟路域土壤铅Muller污染指数值与土壤距离路基的长度关系。根据插值法得出的污染指数平均值的空间分布特征,并对统计分析数据进行分段建模,得出0~40 m间土壤铅污染指数值与距离路基长度的数学模型和40 m以外的数学模型,40 m外土壤铅污染与其上空大气颗粒物的污染特征具有较高相关性。统计结果可为道路两侧铅污染土壤的植物修复、地下水保护、对于正确规划公路两侧的用地、预防甚至减免交通工业发展带来的影响提供参考。     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.     

土壤重金属对白菜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性效应

测定了水溶液和4种土壤(红壤、草甸棕壤、暗棕壤和栗钙土)条件下,铜、锌、铅、镉单一污染对白菜种子发芽与根伸长的抑制率,以及暗棕壤条件下重金属的复合污染效应.结果表明,同一浓度下,重金属对白菜根伸长抑制率均明显大于对种子发芽抑制率.重金属在土壤中对白菜根伸长抑制效应明显低于其在水体中的抑制效应, 这表明土壤对重金属污染有重要的缓冲作用.铜、锌、铅、镉污染对白菜根伸长抑制率与土壤有机质和土壤氮含量显著负相关;但与土壤pH和土壤钾含量的相关性不显著.铜、锌、铅、镉单一污染对白菜根伸长为刺激作用浓度下,复合污染即产生明显的协同作用,其结果使白菜根伸长的抑制效应阈值明显降低.     

多元统计与铅同位素示踪解析旱地垂直剖面土壤中重金属来源

用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析了厦门市旱地2个垂直剖面土壤中26种重金属元素的含量,研究了剖面土壤中重金属元素的分布特征,环境风险及污染来源.综合内梅罗综合污染指数法,地质累积指数法和潜在生态危害指数法的评价结果,Cd为厦门市旱地土壤的主要污染因子;土壤重金属污染严重的为50~60 cm深度.多元统计分析结果表明,重金属的主要来源为农业生产活动与自然源,其中主要污染因子Cd来自于农业生产的影响.对垂直剖面土壤的酸可溶相铅同位素组成与厦门市潜在污染源的铅同位素进行对比分析.结果表明,厦门市旱地土壤中,铅主要来源于污泥和土壤母质层.根据剖面土壤在~(206)Pb/~(207)Pb-~(206)Pb/~(204)Pb图中的分布特征,利用铅同位素二元混合模型计算出P180剖面和P181剖面母质层的贡献率的平均值分别为54.36%和42.88%,污泥的贡献率平均值分别为45.64%和57.12%,表明旱地剖面土壤中铅主要来源为母质层和城市污泥,与多元统计分析结果相一致.     

贵阳市城区路侧土壤重金属分布特征及污染评价

研究了贵阳市城区各交通干线两侧表层土壤中重金属的质量分数、空间分布特征及其影响因素.以基线作为参比值,采用地积累指数法对其污染程度进行评价.结果表明:各交通干道两侧土壤中重金属质量分数存在显著差异,除Pb和Cr外,其余重金属质量分数均高于中国表层土壤重金属元素背景值和贵阳市表层土壤重金属元素基线值. 整体上,贵阳市路侧土壤尚未受到Pb和Cr的污染,其w(Hg),w(Cd)和w(Zn)已达中度污染甚至强污染水平,同时各路段也受到了不同程度的As,Cu和Ni污染,但并不严重. 据调查,路侧土壤中重金属质量分数及其分布格局主要受到燃煤、交通运输、地形及路况、气象因素以及城市建设等的影响.      

江汉平原城郊菜地土壤重金属的环境质量评价

对江汉平原5个典型城市郊区菜地土壤中的重金属(铜、锌、铅、镉、镍、砷)含量进行测定分析,并应用单因子污染指数法对其环境质量进行评价。结果表明如以土壤背景值为评价标准,则该区域菜地土壤的重金属基本上超过污染指标,污染程度为Zn>Cu>Cd>Pb>Ni>As;如以国家《土壤重金属污染评价标准》为评价标准,则菜地土壤的重金属未超过污染指标。5个调查区中,宜昌市菜地土壤重金属污染程度大于其它4个地区。     

盐城新洋港表层沉积物重金属分布特征与评价

分析了江苏盐城新洋港河口表层沉积物中的Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb共6种重金属元素的含量。研究发现,除Zn和Cd外,其它元素的含量均超过江苏省海岸带的背景值,其中全Cr、Pb、Cu的含量均超国家I类标准,属Ⅰ类沉积物。文章分别使用内梅罗综合污染指数法、Hakanson潜在生态危害指数法和污染负荷指数法对数据进行了分析,研究结果发现内梅罗综合污染指数法得出Cr对环境污染的贡献最大;Hakanson潜在生态危害指数法认为潜在生态风险整体呈现向海不断减小的趋势,并以有植被覆盖的互花米草滩为最高。污染负荷指数法与Hakanson潜在生态危害指数法的评价结果一致。从线状分布看,6种重金属的综合含量整体呈沿向海方向减小趋势,互花米草滩明显高于无植被覆盖的光滩。     

水铝钙石对不同镉污染农田重金属的钝化效果及机制

水铝钙石(Ca-Al-LDHs)是一种新型的层状复合金属氢氧化物,具有较大的比表面积、良好的阴离子交换性能和高稳定性的优点.本研究选择高Cd污染农田、中Cd污染农田和低Cd污染农田3种不同Cd污染水平的自然农田土壤作为研究对象.通过室内钝化实验,探讨水铝钙石对3种Cd污染农田土壤Cd、Pb、Zn有效态的变化规律以及形态转换的影响,进一步采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)初步探讨其钝化机制.结果表明,在高中低这3种Cd污染土壤中,水铝钙石均能够增加土壤pH,降低Cd、Pb和Zn的有效态含量,其中Cd有效态含量最大降幅分别为97. 7%、96. 3%和91. 8%.水铝钙石促使高Cd污染土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态转化成活性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态,高Cd污染土壤的钝化效果优于中低污染土壤.水铝钙石的吸附作用、层间离子交换作用以及表面羟基和羧基等活性官能团的配位反应,在很大程度上降低了土壤重金属的生物有效性.因此,水铝钙石可有效应用于Cd、Pb、Zn等重金属污染农田的钝化修复.     

克拉玛依市地表灰尘重金属空间分布特征与来源解析

从新疆典型石油城市-克拉玛依市采集52个地表灰尘样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg等6种重金属元素的含量,采用污染负荷指数法（PLI）评价地表灰尘中重金属元素污染水平,基于GIS技术与地统学理论,分析重金属元素含量空间分布格局,利用多元统计分析法,讨论地表灰尘中重金属元素的主要来源。结果表明：克拉玛依市地表灰尘中As、Cd、Cu、Pb和Hg等元素平均含量分别为新疆土壤背景值的1.61、1.75、1.50、1.23和2.94倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,As、Cu、Cr和Pb呈现轻度污染,Cd呈现轻微污染。从空间分布结果来看,克拉玛依市地表灰尘重金属元素含量及污染高值区主要分布于研究区西北部。从污染来源来看,研究区地表灰尘中Hg、As、Pb和Cd等元素主要受到人为污染源的影响,Cu与Cr主要受到土壤地球化学特征的控制。     

泰州市区重金属污染的藓袋法与路尘法评价研究

以泰州市区为例,分别用藓袋法和路尘法对城市近地面空气与道路灰尘中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn等8种重金属污染物的含量与污染特征进行了分析,并用潜在生态危害指数法评价了其生态危害程度.结果表明,泰州市城区重金属污染较为严重,存在较高的潜在生态风险.近地面空气中Cd、Zn和Pb这3种重金属的平均含量分别达到了土壤背景值的8.41、6.94和5.85倍,道路灰尘中Zn、Cd、Pb和Cu的平均含量是背景值的22.63、6.58、5.13和4.45倍.重金属潜在生态危害评价结果表明,Cd是近地面空气与道路灰尘重金属潜在生态风险偏高的主要因子,其生态危害贡献率分别达到了92.43%和72.46%.相关性分析表明,近地面空气中的重金属来源相对单一,各重金属之间表现出较高的相关性.汽车尾气是泰州市城区重金属污染的主要来源,客运车站是重金属潜在生态风险最高的地区.     

固城湖退圩还湖区沉积物重金属特征及生态风险评价

为探讨退圩还湖对固城湖表层沉积物重金属污染特征、空间分布和生态风险的影响,对退圩区和湖区表层沉积物重金属（Fe、Mn、As、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、Cd和Pb）含量进行对比分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度,利用相关性和聚类分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,退圩区沉积物重金属中Cd （0.21mg/kg）和湖区沉积物重金属中Cd （0.56mg/kg）和Zn （145.33mg/kg）和Pb （41.17mg/kg）含量的平均值分别达到江苏省土壤背景值的2.45、6.55、2.24和1.87倍.湖区表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量显著高于退圩区.地累积指数法评价显示退圩区中Cd为轻度污染;湖区中Cd为中度污染,Zn、As、Cu和Pb为轻度污染.潜在生态风险指数表明,湖区表层沉积物生态风险高于退圩区;Cd是湖区与退圩区最主要的生态风险贡献因子,可能与水产养殖活动以及工业废水排放有关.固城湖退圩还湖对于降低固城湖重金属生态风险有着积极作用.     

硅酸钾及其与锰硫配施防控水稻复合重金属污染的效果

由于不同重金属的土壤化学性质迥异,同步钝化土壤复合重金属成为土壤污染修复亟待解决的瓶颈问题. 采用土壤盆栽试验,以自然Cd、Pb、Cu、As复合污染土壤为研究材料,设置空白对照(CK)和调理剂对照(石灰石)两个对照,研究了3种硅基调理剂〔(硅酸钾、锰-硅酸钾(氯化锰10%+硅酸钾90%)、硫-硅酸钾(硫氢化钠2.5%配施+硅酸钾97.5%)〕对土壤重金属形态转化,水稻吸收Cd、Pb、Cu、As和养分元素,以及水稻生长和抗氧化胁迫反应的影响. 结果表明:3种硅基土壤调理剂的降Cd效果均显著高于调理剂对照(石灰石). 与空白对照(CK)相比,硅酸钾、锰-硅酸钾和硫-硅酸钾3种硅基调理剂糙米Cd含量分别显著(P<0.05)降低30.0%、45.5%和35.7%,糙米Pb含量分别显著(P<0.05)降低56.6%、62.6%和37.1%,其中锰-硅酸钾配施降Cd、降Pb效果最佳,但3种调理剂降Cu和降As效果不显著. 各调理剂均能促进水稻的生长、养分吸收和抗氧化能力,提高土壤pH,降低土壤可交换态Cd、Pb比例. 研究显示,硅酸钾及与锰、硫配施均能显著降低糙米中的Cd、Pb含量并促进作物生长,可用于水稻Cd、Pb复合污染防控.      

土壤-水稻系统重金属空间异质性研究——以浙江省嵊州市为例

在嵊州农产品产地共采集94对土壤-水稻样品,研究重金属在土壤-水稻系统的污染特征及空间异质性.结果表明,土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.20、28.64、27.03、38.51和98.74mg/kg,与背景值相比较,这些重金属在研究区均有不同程度的累积,局部污染严重,但是水稻重金属没有超过国家规定的食品安全标准,仍处于安全水平.土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn都属于中等程度变异,其变异系数分别为45.00%、46.65%、81.54%、18.07%、32.47%.地统计学和局部Moran's I指数结果可识别出这五个重金属的污染分布情况.土壤Cd、Cu、Ni和Zn的空间分布较为相似,基本为东西部含量较低,中部较高,这与工业活动和其他的人为活动有关.土壤-水稻系统重金属的迁移、吸收主要受土壤重金属含量和土壤理化性状的影响.从长远来看,重金属污染对当地生态和居民健康仍有潜在的威胁.     

Heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province, China

The heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province was investigated. 97 feed and manure samples were sampled from 31 farming plants in 10 major cities of Jiangsu. 14 metals, including Zn, Cu, Pb, Cd, Cr, Ni, Mo, Mn, Ba, Co, Sr, Ti, As and Hg, were analyzed after samples acid digestion. The results showed that the most feed samples contained high concentration of metals exceeding National Hygienical Standard for Feeds. Meanwhile, it was found that Cu, Zn, Pb, Cd and Cr concentrations in animal manures were also high, for example, Cu concentration in a manure sample reached to as much as 1726.3 mg/kg. Heavy metals loading quantities in soil per year were then calculated when metals contaminated organic fertilizers were applied, and its effects on soil environmental qualitv were further evaluated.     

江苏省浅水湖泊表层沉积物重金属GIS空间分布及生态风险评价

为了解江苏省内浅水湖泊表层沉积物中重金属污染情况,对该省内11个湖泊表层沉积物进行采样,测定了As、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni这6种重金属的含量.利用GIS对重金属进行空间分布分析,并采用地累积指数法、改进的污染指数法、污染负荷法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染情况进行评价.结果表明,研究湖泊表层沉积物中,As、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni平均含量占江苏省土壤背景值的倍数分别为1.74~3.85、0.65~2.66、0.48~3.56、0.43~1.52、0.02~1.49和0.12~1.42,根据地累积指数法和潜在生态风险单项金属评价结果,As为主要污染物,不仅富集程度高而且具有较大的潜在生态风险,Cu次之,其余几种重金属污染程度相对较轻.综合几种评价方法的结果,三氿湖、高邮湖、邵伯湖表层沉积物中重金属污染情况相对最严重,污染负荷最大,潜在生态风险达到中等程度;滆湖、白马湖、洪泽湖表层沉积物中部分区域存在某些金属的污染,整体污染有加重趋势,沉积物中重金属污染负荷较大,潜在生态风险达到中等程度;其余5个湖泊,沉积物受重金属污染的风险以及污染负荷均较小,整体为无污染状态.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.