镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力

针对土壤重金属-持久性有机物复合污染日益严重的现象,本研究以镉(Cd)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氯代二苯并呋喃(OCDF)为典型的重金属和持久性有机污染物,选取紫茉莉为修复植物,通过温室盆栽实验研究Cd-OCDF复合污染土壤中植物的耐性以及有机物对植物提取土壤中Cd能力的影响.结果表明种植3个月期间,紫茉莉在Cd浓度≤200 mg·kg-1的复合污染土壤中具有较强的耐性,株高和生物量降低有限;与Cd单一污染相比,OCDF对紫茉莉株高、根部生物量无显著影响,Cd浓度200 mg·kg-1,OCDF浓度500μg·kg-1时,OCDF存在使紫茉莉地上生物量降低22.19%,其它处理组,OCDF对紫茉莉地上生物量无显著抑制作用,反而某些处理组增加紫茉莉地上生物量.Cd-OCDF复合污染效应与Cd单一污染相比,Cd浓度为200 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,紫茉莉根部Cd积累量降低了34.44%,Cd浓度为400 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,根部和叶部Cd积累量分别降低了7.93%和18.09%;其它处理组,OCDF不同程度地提高了紫茉莉根、茎、叶提取和积累土壤中Cd的能力.可见,用紫茉莉修复高浓度Cd-OCDF复合污染土壤中的Cd具有实践上的可行性.     

镉耐性菌对黑麦草生长特性及镉吸收的影响

本研究以土壤投加镉的方式,通过接种镉耐性菌Cdq4-2(Enterococcus sp.)的处理,进行为期40d的室内培养试验,最终以黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,抗氧化酶活性(SOD、POD),黑麦草镉以及土壤镉含量等指标的测定比较,探究镉耐性菌对黑麦草生理、生化特性及对镉污染土壤修复效果的影响.试验共设计5个处理,C1-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)、C1B-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)+镉耐性菌、C2-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)以及C2B-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)+镉耐性菌,并以未添加Cd土壤为对照(CK).结果表明,接种镉耐性菌Cdq4-2的C2B处理中黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量比未接菌的C2处理分别增加39.57%,171.88%和50.15%; C1B处理中黑麦草的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量比C1分别显著增加了29.81%, 29.65%和29.77%; C1B的黑麦草POD活性比C1显著提高150.75%、C2B比C2显著提高146.51%;C1B的黑麦草地上部镉含量比C...     

番茄光合荧光特性及其镉吸收对土壤镉污染的响应

为探究番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）对镉污染的修复潜力,采用土壤盆栽试验方法,研究了在土壤镉施加含量为2,4,8,16,24,48mg/kg条件下,番茄生长、光合荧光特性及其镉吸收响应特点.结果表明,在土壤中施加镉含量大于8mg/kg时,番茄叶片叶绿素含量、光合性能和荧光参数,以及生物量显著低于没有施加镉的对照（P<0.05）,表现出较强的Cd敏感性.同时,在所有镉处理中,番茄叶片对镉的富集系数（2.48~6.60）和转移系数（1.21~3.90）均大于1,表现出较强的富集能力,但经计算其土壤Cd去除率较低.因此,供试番茄品种是Cd的敏感作物,对土壤镉污染修复的潜力较小.     

超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉污染农田的修复潜力

为探究超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定藿香蓟及其根系土壤Cd含量,计算藿香蓟的富集系数和去除率.结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的藿香蓟叶片中Cd含量最大值为77. 01 mg·kg~(-1),盆栽试验中,高含量Cd土壤处理(T2)中,地上部Cd积累量达到69. 71mg·kg~(-1),其地上部Cd富集系数为6. 09,在低含量Cd土壤处理(T1)中,藿香蓟对Cd的富集特性与其在高含量条件下对Cd的富集特性一致.藿香蓟对Cd表现出稳定的积累特性.田间试验中,污染区藿香蓟中地上部Cd含量均值为21. 13 mg·kg~(-1),富集系数为6. 93,使用藿香蓟修复Cd污染土壤每亩地种植三茬藿香蓟的去除率为13. 2%～15. 6%.使用超富集植物藿香蓟修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景.     

镉抗性菌株的筛选及对番茄吸收镉的影响

通过在培养基中加入一定浓度的镉(CdSO₄8H₂O, Cd 200mg/L),从土壤中分离到3株具有很强的镉抗性细菌,经初步鉴定,它们分别属于假单胞菌属和芽胞杆菌属(编号分别为NJ3、NJ9、RJ16).将分离到的3株菌分别接种到添加镉(200mg/kg)的土壤并进行番茄盆栽试验,结果表明,供试抗性菌株均能显著促进植株生长,活化植株根际镉,接RJ16菌株处理的番茄地上部植株干重、根际有效镉含量及植株吸收的镉含量分别比不接菌对照增加64.2%,46.3%,107.8%,而接NJ3和NJ9菌株处理的番茄植株吸收的镉与对照植株吸收的镉没有显著差异.     

磷肥中镉的环境风险及生物有效性分析

通过对159个市售磷肥样品中重金属Cd总量和有效态含量的检测,分析了其环境风险和生物有效性。结果表明,磷肥中重金属Cd总量和有效态含量的平均值分别为0.77和0.14 mg/kg肥料;以P_2O_5为基础计算,Cd总量和有效态含量的平均值分别为4.48和0.89 mg/kg P_2O_5。根据肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标标准限值(GB/T 23349-2009),只有1个磷酸二铵样品中Cd含量超过限值10mg/kg肥料。小麦盆栽试验结果表明,磷肥中Cd的生物有效性要显著低于无机盐中的Cd,无机Cd盐处理的小麦植物体内Cd的含量为磷肥处理的1.59~7.91倍。此外,以每年土壤中磷肥(以P2O5计)施用量为80 kg/hm2计算,以50%分位值分析,每年随磷肥施用带入耕层土壤中Cd的累积速率为0.052μg/(kg·a),50年后会使土壤中Cd的浓度增加2.57μg/kg,100年增加5.15μg/kg。     

生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg~(-1)、全磷0.86g·kg~(-1))和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg~(-1).施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg~(-1).结果表明,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

微塑料对超富集植物少花龙葵Cd累积的影响

为研究微塑料对超富集植物修复重金属污染土壤的影响,文章通过温室盆栽实验,以镉(Cd)超富集植物少花龙葵为研究对象,探究聚乙烯(PE)微塑料颗粒(0、0.01%、0.1%、1%)(以w/w计)以及Cd(0、5、15、30 mg/kg)复合作用对少花龙葵生长及Cd累积影响。结果表明：与单一Cd处理相比,0.1%和1%的PE能显著降低土壤pH,提高Cd的生物有效性;5 mg/kg的Cd与PE复合处理显著降低了少花龙葵的生物量,增加了少花龙葵组织中Cd的含量,且Cd含量随着PE浓度的增加显著增加;但所有处理对少花龙葵Cd的累积量均无显著影响。研究表明,少花龙葵的生长及对Cd的吸收会因PE浓度、Cd浓度的不同而异。深入研究微塑料对超富集植物修复效率的影响,对拓展土壤重金属污染植物修复的实际应用具有重要意义。     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

螯合剂对用芥菜型油菜修复镉污染土壤镉形态转化的影响

采用盆栽实验研究了不同浓度的三种螯合剂对用芥菜型油菜修复镉污染土壤的强化作用,比较了草酸、EDTA和EDDS对土壤中镉总量去除的影响,并采用Tessier连续提取法研究了各处理土壤中镉形态.结果表明,螯合剂的强化顺序为:EDTA＞＞EDDS＞草酸,EDTA的最佳浓度为3 mmol/kg,去除率可达74.58％;只有EDTA能显著活化土壤中镉,改变土壤中Cd的形态分布,提高Cd的生物活性,从而促进植物对镉的吸收.     

种植陆地棉原位净化污灌区土壤中镉的可行性

为探讨非食源性作物陆地棉应用于土壤中镉原位净化的可行性,选取华北地区城郊污灌区6块代表性陆地棉样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS),测定了土壤及陆地棉根系、秸秆、果壳、纤维、籽粒中消解态全镉含量. 结果显示:污灌土壤中w(Cd)平均值为247.26 μg/kg,已出现积累现象;陆地棉植株各组织中w(Cd)为果壳(199.1 μg/kg)>秸秆(171.8 μg/kg)>根系(122.9 μg/kg)>籽粒(107.8 μg/kg)>纤维(44.8 μg/kg);陆地棉植株地上部分w(Cd)的加权平均值为150.2 μg/kg,其富集系数(BCF)为0.612,转移系数(TI)为1.22;按陆地棉生物量(干质量)为36000 kg/hm2计算,种植一季陆地棉可使土壤耕作层中w(Cd)降低2.02 μg/kg,降低了0.82%. 陆地棉属非食源性经济作物,其地域适应性广,对土壤镉的耐性较强,在污灌区土壤镉的原位净化中具有潜在应用前景.      

玉米幼苗对镉、菲单一与复合污染的生理生化响应

通过室内盆栽实验研究了玉米幼苗在镉、菲污染胁迫14 d后的生理生化响应,并探讨了镉、菲单一与复合污染对玉米幼苗的毒性效应及其致毒机制.结果表明,单一镉(0～50 mg/kg)污染时,镉处理对玉米幼苗地上部分和根系生物量以及可溶性蛋白都无显著影响;随镉处理浓度的增加,玉米幼苗叶片SOD酶活性表现为先增加后降低的趋势,而P...     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有"高地质背景、低污染风险"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题。本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运特征。结果显示:土壤Cd含量平均值高达8.59 mg/kg,以可还原态为主(59%),弱酸提取态次之(22%);水稻糙米Cd平均含量为0.32mg/kg、超标率高达93%,富集系数仅为0.04;水稻根系平均含量为4.54 mg/kg,富集系数仅为0.52。研究区糙米、根系Cd的富集系数,远低于我国水稻主产区工业污染农田土壤及水稻,这种低富集性体现了喀斯特地区土壤Cd污染相对较低的风险性;土壤富钙、偏碱性及还原环境条件所产生多个交织的Cd解吸-吸附、溶解-沉淀作用过程,导致Cd的生物可利用性降低,是水稻根系、糙米低富集性的主导因素。本文建议加强喀斯特土壤Cd生物地球化学行为及机理的研究,探索适宜于喀斯特土壤Cd污染的消减技术与模式。     

不同镉浓度及pH条件下纳米沸石对土壤镉形态及大白菜镉吸收的影响

采用室内培养试验研究了不同镉浓度(1、5、10和15 mg·kg-1)及pH条件下(4、5、6、7和8)纳米沸石和普通沸石施用量(0、5、10和20 g·kg-1)对土壤镉形态分布和CEC的影响,并通过盆栽试验研究了纳米沸石和普通沸石施用量对大白菜生长、镉含量及积累量的影响.结果表明,施用纳米沸石和普通沸石均显著降低了土壤可交换态镉(EX-F)含量和FDC(即土壤中镉的某种形态占总镉的质量分数),增加了碳酸盐结合态(CAB-F)、铁锰氧化态(FMO-F)、有机态(OM-F)和残渣态(RES-F)镉含量和FDC.培养结束时,沸石处理使可交换态镉FDC从0 d时的72.0%~88.0%降至2.4%~10.7%,各处理土壤镉主要以可交换态存在.土壤pH与土壤EX-F镉含量存在极显著的负相关关系(P0.01),与FMO-F和OM-F镉含量存在极显著的正相关(P0.01).土壤CEC与土壤EX-F镉含量均存在极显著负相关关系(P0.01).施用沸石使大白菜植株各部位干重较对照增加了14.3%~131.4%,地上部和根镉含量分别降低了1.0%~75.0%和3.8%~53.2%.新晋菜三号各部位镉含量和镉积累量明显高于山东四号品种.与普通沸石相比,纳米沸石显著提高大白菜生物量的同时,也显著降低了大白菜镉含量及镉积累量.     

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。     

不同土壤下苋菜镉吸收规律及其阈值研究

以中国20种典型土壤和苋菜为研究对象,通过盆栽实验揭示不同土壤类型和不同浓度镉污染对苋菜镉累积的相关规律,寻求符合叶菜类卫生标准的土壤镉污染阈值。结果表明:土壤的理化性质不同,不同浓度镉处理对苋菜生长表现出多样性,或促进(盐碱土、黄棕壤和黄绵土)、或抑制(黑钙土和棕漠土)或没有显著影响(黄壤和红壤)。同种土壤条件下,苋菜可食部位镉含量随镉处理浓度增加而升高,而同一浓度处理下,则受土壤pH影响较大。当pH7.5时,随着pH的上升,重金属含量则随之降低。通过土壤理化性质与苋菜富集系数之间的回归方程,可得出符合国家食品卫生标准的土壤镉污染建议阈值,分别为0.3 mg/kg(pH6.5)、0.8 mg/kg(6.5pH7.5)和1.2mg/kg(pH7.5)。根据计算出的阈值,可以为叶菜类蔬菜种植区选择和污染农田土壤的治理提供科学依据。     

不同土壤改良剂及其组合对降低大白菜镉和铅含量的作用

为寻求有效抑制污染土壤上大白菜对重金属镉(Cd)和铅(Pb)的吸收、保持大白菜卫生品质的技术方法,利用土壤盆栽试验,对施用不同土壤改良剂及其组合降低大白菜地上部Cd和Pb含量的效应进行了比较研究.结果表明,施用改良剂对大白菜的生长具有促进作用,施用改良剂可升高土壤的pH值和降低土壤中的有效态Cd含量,施用改良剂可显著降低大白菜中Cd和Pb的含量.加入5.0 mg.kg-1 Cd,2种大白菜地上部的Cd含量在所有的改良剂处理下均超过了0.5 mg.kg-1.在投加Pb 1500 mg.kg-1后,2种大白菜在加入石灰+鸡粪+过磷酸钙后,其地上部Pb含量均小于2.0 mg.kg-1,可以满足大白菜在Pb(1500 mg.kg-1)污染土壤上的安全生产.     

土壤pH对东南景天修复镉污染土壤的影响研究

东南景天是一种镉和锌的超积累植物,改变土壤p H能否有效提高其吸收镉的效率,需要进一步验证。采用盆栽实验研究不同土壤p H下东南景天吸收和积累Cd的差异以及对Ca Cl2提取有效态镉的影响。结果表明,降低土壤p H值显著提高了土壤镉的有效态含量。弱酸性土壤即p H接近5.5时东南景天生物量及累积镉的量最大,土壤镉去除率也最高,达6.6%。强酸性即当p H接近4时,虽然植物地上与地下镉含量均最高,但生物量最小,植物去除率较其他处理低。研究证实降低土壤p H是提高植物提取效率的有效办法,这为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供了科学依据。     

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

铁肥形态及施用方式对印度芥菜镉积累的影响

利用实际镉污染土壤(含镉0.08~1.89 mg/kg)进行盆栽试验,研究FeSO4、Fe(2SO4)3、EDTA.Na2Fe 3种铁肥和底施、追施2种施肥方式对印度芥菜(Brassica juncea)镉积累的影响。结果表明:施用Fe(2SO4)3的印度芥菜生物量与对照非常接近,而施用FeSO4和EDTA.Na2Fe的印度芥菜生物量均明显高于对照;底施EDTA.Na2Fe时,印度芥菜地上部Cd含量最低,比对照低76%~85%;追施Fe(2SO4)3时,印度芥菜地上部Cd含量、吸Cd量、对土壤中Cd的净化率均最高,分别比对照提高48%~236%、52%~63%、110%~260%。研究认为底施EDTA.Na2Fe等络合态亚铁肥,可用于改善食用印度芥菜的品质;追施Fe(2SO4)3时,可用于强化印度芥菜对镉污染土壤的修复。为铁基复合肥生产及其在镉污染土壤修复和无公害农产品生产中的应用提供了依据。