南方红壤侵蚀流域水稻田中稀土元素的迁移累积特征

稀土元素通过植物吸收经食物链最终进入人体,并在人体中累积,进而影响食用人群的健康.水稻作为我国南方地区的主要粮食和经济作物,是人们生存的基础.本文通过南方花岗岩红壤侵蚀流域水稻植株根系土壤及其各部位稀土元素含量的调查,探究稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移累积特征.结果表明:研究区土壤中稀土元素含量平均值为389.02 mg·kg~(-1),水稻土壤中呈现出重稀土元素相对富集的特点.土壤中稀土元素在Eu处呈亏损状态;除10号样点外,其他样点土壤的稀土元素在Ce处呈富集状态.水稻植株不同部位的稀土元素含量差异较大,水稻根、叶及稻谷中稀土元素含量的平均值分别为152.63、5.03和0.64 mg·kg~(-1),呈根叶稻谷的规律.稻谷中的稀土元素含量虽未超过日均稀土元素的摄入量(5.33μg·kg~(-1)·d~(-1)),但长期食用仍存在一定的健康风险.土壤稀土元素向水稻植株各部位的转移能力差异较大,呈根叶稻谷的规律.     

骨炭、磷矿粉和生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响

通过土柱淋溶实验研究了骨炭、磷矿粉与生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响.结果表明:土壤中添加骨炭、磷矿粉和生物调理剂均显著地提高了淋溶液的p H值.不管是高钇型重稀土土壤还是富镧少钇型轻稀土土壤,添加骨炭均显著地降低了淋溶液中稀土元素的浓度,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理降低10.4%~86.7%(重稀土土壤)和4.6%~87.8%(轻稀土土壤),铈、镧、钇、钕、镝、钆等稀土元素浓度降低最明显.培养时间越长稀土元素淋溶量越少,骨炭的降低作用越小.在轻稀土土壤中添加磷矿粉7 d和14 d后,淋溶液中稀土元素浓度均比对照处理有所降低,而在重稀土土壤中添加磷矿粉7~28 d后,均导致淋溶液中稀土元素浓度比对照升高(除了个别元素外).土壤中添加生物调理剂均导致淋溶液中稀土元素浓度急剧提高,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理提高0.86~123.4倍(重稀土土壤)和5.4~250.2倍(轻稀土土壤),在重稀土土壤中钇、铒、镱、镝、钆、钕等浓度提高最明显,而在轻稀土土壤中浓度提高最明显的为铈、镧、钕、镨、钆等.另外,还研究了骨炭、磷矿粉和生物调理剂对土壤总稀土元素淋溶的影响.研究表明,骨炭是可以用来修复稀土元素污染土壤的潜力改良剂,而磷矿粉和生物调理剂的应用将提高环境污染的风险.     

环境生物学

入1 71 950:玉32戈)土壤和茶树对稀土元素的富集作用/陈照喜(华东冶金学院化「系卜·刀中国环境科学/中国环境科学学会一1995,15(2)一145一l村 环信X一沼 稀土元素广泛应用J几作物增产,但它对生态环境的影响却不甚了解。春茶萌芽时使用稀释3()。倍的稀土微肥南大2998茶素喷施叶面.分别于3、6、9、12个月时测定上壤和茶树中稀上元素的含量变化和累积情况。结果指出:施用稀土后从时间内,土壤和茶树中稀土元素的含量均比未施用稀土时有不同程度的增加,经过较长时间后,匕层土壤中的稀土元素向下层土壤迁移.并在F层土壤中富集;而茶树的根、茎中…     

植物影响陆地生态系统N2O产生和释放的研究进展

N2O是一种重要的温室气体。过去一直认为生物源N2O仅由土壤中的微生物过程所产生,但近些年来的研究表明,植物作为陆地生态系统的重要组成部分,也参与了N2O的产生、排放,对N2O的通量有着重要影响。本文以国内外相关研究为基础,综合报道了多年来植物排放N2O的研究进展。研究表明:植物本身可以产生N2O,某些植物排放量可达到与土壤排放相当的水平,影响N2O释放的因素有植物种类、生长发育阶段、养分供给、光照强度及N2O浓度等;植物影响土壤N2O的产生、传输、释放,植物通过影响土壤的理化性质从而影响到土壤微生物的活动进而影响N2O的产生、排放,同时对淹水土壤中N2O的释放起到了重要的通道作用;植物类型和不同环境因素对N2O产生、排放影响不同,尤其是豆科植物根瘤菌对N2O的影响应引起更大的关注。文章最后提出了当前研究的不足及需要进一步深入研究的问题。     

土壤中稀土元素的含量和分布

利用仪器中子活化分析方法(INAA)对我国一些典型地区的364个表层土壤样品中La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb和Lu等八个稀土元素进行了测定.文中报告了各地区及所研究的全部土壤中稀土元素的平均含量和分布特征.     

生物炭添加和灌溉对温室番茄地土壤反硝化损失的影响

生物炭添加和灌溉是番茄地常用的田间管理措施,然而其对反硝化的影响还不清楚.本研究种植试验设置3个灌溉量水平分别为估算作物生育期需水量ET0的50%(W50%)、75%(W75%)、100%(W100%)和3个生物炭添加水平分别为B0(折合纯碳,0)、B25(折合纯碳,25 t·hm-2)、B50(折合纯碳,50 t·hm-2),在2014年和2015年番茄收获后,每个试验小区采集具有代表性的土样进行室内培养试验,采用乙炔抑制法来研究土壤的反硝化损失和不加乙炔研究N_2O的排放量.结果表明生物炭和灌溉量显著改变了土壤的理化性质.与B0相比,添加生物炭能够提高土壤全碳、全氮含量和pH值,降低铵态氮、硝态氮含量,而灌水量降低了土壤中全氮和全碳的含量.因此,与B0/W50%相比,B25/W75%和B50/W100%处理显著减少了反硝化损失量(P0.05).生物炭和灌溉量的交互作用对土壤无机氮含量和反硝化损失的影响均达到显著水平(P0.05),且对硝态氮的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用,对铵态氮的影响表现为生物炭添加量灌溉量两者交互作用,对反硝化损失的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用.反硝化损失量与土壤中无机氮含量、(CO_2-C)矿化量与N_2O排放量均呈正相关关系.不同生物炭添加量和灌溉量处理后明显影响了N_2O/DN(P0.05),培养结束时,各处理下的N_2O累积排放量/DN累积排放量差异较大,介于0.31%~1.88%.     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.     

稀土矿区土壤和蔬菜稀土元素含量及其健康风险评价

通过野外取样调查和室内ICP-MS测定,研究了福建省长汀县稀土矿区蔬菜地土壤(0 ～20 cm)及主要蔬菜中稀土元素的含量,同时评价了食用蔬菜对人体可能产生的健康风险.结果表明,蔬菜地土壤中稀土元素平均含量高于福建省背景值,芋头和空心菜中稀土元素的平均含量分别为3.68和0.92 mg·kg-1(鲜重),超过了蔬菜卫生标准限值(0.7 mg·kg-1).8种蔬菜中稀土元素含量的大小:芋头＞空心菜＞生菜＞上海青＞豆角＞茄子＞白萝卜＞大白菜;除芋头外,一般为多叶绿色蔬菜的稀土元素含量较高,而无叶蔬菜含量较低.矿区居民血液和头发中稀土元素的平均含量高于正常人,超标量达155.6和9.6倍,井水中稀土元素的平均含量是福州市饮用水的119倍.当地居民通过蔬菜和井水摄入的稀土元素终生日平均量为12.4699 mg·kg-1·d-1,超过稀土对人体亚临床损害剂量的临界值(6.0 ～6.7 mg·kg-1·d-1),当地居民面临着较大的健康风险.部分蔬菜对土壤中稀土元素具有较大的吸收和累积量,因此,当地居民应选择具有低积累量的蔬菜品种,以降低稀土元素对人体健康的危害.     

利用μ-XRF和XANES研究铅锌矿区土壤铅形态及其生物有效性

土壤中铅的可迁移性和生物有效性受土壤中铅形态影响.本工作采用改进的BCR顺序提取法、植物栽培、微区X射线荧光(μ-XRF)和同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)研究了铅锌矿区土壤中铅生物有效性.结果表明:(1)铅在土壤中的分布规律为:可还原态酸溶态残渣态可氧化态;(2)植物组织中铅浓度与土壤中酸溶态铅浓度呈一定相关性;(3)微米水平上,铅在土壤中呈非均匀分布,与Fe和Mn存在一定相关性;(4)土壤中铅的分子形态主要以Pb-goethite(铅-针铁矿为41%~46%)、Pb3(PO4)2(36%~55%)和Pb-Mn O2(铅-锰氧化物为3%~24%)形式存在.研究表明BCR、μ-XRF和XANES分析方法结果可以相互印证,均表明土壤中铁锰氧化物吸附和磷酸铅沉淀是降低铅生物有效性的主要机制.     

深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究

为研究深圳市土壤稀土元素的环境背景含量和空间分布特征,以不受或很少受人类活动影响的基本生态控制线区域作为调查范围,在深圳布设450个土壤表层点位、50个典型剖面点位,应用决策单元－多点增量采样方法采集土壤表层样品500个、土壤剖面样品100个.研究结果表明,深圳市表层土壤稀土元素的环境背景含量范围为23.66~1246.26mg/kg,算术平均值285.99mg/kg,高于中国土壤和广东省土壤;轻稀土元素相对于重稀土元素富集,稀土元素的环境背景含量在空间分布上呈现西高东低的特征.深圳市不同土类中稀土元素环境背景含量的95%分位值高低依次为赤红壤 > 红壤 > 黄壤.不同成土母质发育的土壤稀土元素环境背景含量95%分位值大小顺序为变质岩 > 花岗岩 > 片麻岩 > 凝灰熔岩 > 砂砾页岩 > 灰色灰岩.不同剖面层次的土壤稀土元素环境背景含量的95%分位值大小顺序为底层 > 中层 > 表层;随着深度的增加,深圳市土壤稀土元素的环境背景含量也逐渐增加,呈现底聚型特征.成土母质是影响土壤稀土元素环境背景含量的首要因素,花岗岩发育的土壤稀土元素环境背景含量要明显高于砂砾页岩;不同土类也会影响土壤稀土元素的环境背景含量分布,同一成土母质发育的赤红壤稀土元素环境背景含量要高于红壤.典型相关性分析表明,土壤铁、铝等元素与轻稀土元素,以及锰与重稀土元素的背景含量均呈现较强的正相关关系,土壤pH值、黏粒与稀土元素背景含量存在弱正相关,这也侧面反映了土壤稀土元素对成土母质的继承性.     

荧光法测定土壤中的可溶性硒

<正> 从1957年至今对硒的研究证明:硒是人体必需的营养元素,缺硒容易产生许多种疾病。而人体摄取硒的主要来源为食物,且大多数植物从土壤中吸收硒,因此测定各个不同地区土壤中可溶性硒的含量是很有意义的。由于硒对人体的重要性,使人们对硒的分析方法进行了大量的研究,建立了多种方法,但以2.3-二氨基萘(简称DAN)荧光分光光度法的灵敏度、准确性为最佳。此法已广泛应用于水、废水、植物、底泥的分析中,土壤总硒的方法已渐成熟。本文将此法推广应用于土壤中可溶性硒的测定,当取     

水肥气耦合对温室番茄地土壤N2O排放及番茄产量的影响

为揭示水肥气耦合对温室番茄地土壤N_2O排放的影响,提出适宜的温室番茄增产减排措施,采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N_2O的排放,分析水肥气耦合条件下土壤温度、灌溉水利用效率(WFPS)、NO~-_3-N、O_2含量的变化规律以及N_2O排放的影响机制.加气条件下设两个灌水水平0.6 W和1.0 W(分别代表亏缺40%灌溉和充分灌溉,W代表充分灌水时的灌水量)和3个施氮水平(120、 180和240 kg·hm~(-2),分别代表低、中和高氮,以50%F、 75%F和F表示,其中F为当地推荐施氮量),以不加气充分灌溉(O为加气灌溉,CK为常规滴灌)条件下3种施肥水平为对照,共9个处理.结果表明,充分灌溉(W2F1O、W2F2O和W2F3O)的N_2O累积排放量较亏缺灌溉(W1F1O、W1F2O和W1F3O)处理平均增加了55.7%(P0.05);高氮条件下(W1F3O、W2F3O和W2F3CK)土壤N_2O排放较中氮和低氮平均增大13.4%和43.8%(P0.05),充分灌溉条件下加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较相应不加气处理(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)N_2O排放平均增加11.2%(P0.05).加气、施氮量和灌水量的增加可增加番茄产量和单产N_2O排放量.高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较中氮处理分别增加了12.5%(P0.05)和3.9%(P0.05),高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较低氮处理显著增加了30.4%和9.6%(P0.05),加气充分灌溉较加气亏缺灌溉处理番茄产量和单产N_2O排放量分别显著增加了29.7%和18.7%(P0.05),加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较不加气处理产量(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)平均增加了10.4%(P0.05),单产N_2O排放量增加但不显著.灌水量增加、施肥量降低、加气均可显著增大肥料偏生产力,减小灌溉水分利用效率(IWUE).综合考虑N_2O累积排放量、作物产量、氮肥利用效率、IWUE和单产N_2O排放量,得出加气低氮充分灌溉为较优的管理模式.本研究结果为温室番茄的增产减排提供了一定的参考.     

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因(TRGs)的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B(P)、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B(P)、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0~5cm、5~10cm以及10~20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B(P)和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B(P)和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留.     

长江河口九段沙中沙互花米草湿地植物-土壤间营养元素含量灰色关联分析

于2005年5—12月,采用GPS定位,逐月对长江河口九段沙中沙的互花米草(Spartina alterniflora)湿地植物样品与土壤样品进行采集,分析植物与土壤中的w(N),w(P)和w(K)并研究其动态变化.利用灰色关联分析方法,对湿地植物与土壤中w(N),w(P)和w(K)的时空分布进行了研究,旨在探明互花米草生长过程中对不同深度土壤营养元素与不同种类营养元素的吸收程度.结果表明,灰色关联分析是湿地生态系统植物与土壤营养元素动态关系研究的行之有效的方法.互花米草的生长与上层土壤(0～≤15 cm)中的w(N)、中层土壤(15～≤40 cm)中的w(K)和下层土壤(40～60 cm)中的w(P)关联密切.互花米草与上层、中层和下层土壤中营养元素的关联序分别为N>P>K,N>K>P和P>N>K.在互花米草整个生长过程中,初期植物-土壤间营养元素的关联较小;旺盛生长期,植物-土壤间N和P元素的关联度大,K元素的关联度小;生长末期,植物-土壤间K元素关联度增强.     

安溪铁观音茶园垂直剖面土壤中稀土元素的地球化学特征

采集了安溪某茶园一条垂直剖面土壤样(深度160 cm,共16个样),用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定了其中的稀土元素含量,研究了剖面土壤中稀土元素的地球化学特征。结果表明:土壤样品中稀土元素总量范围为165.38~229.91 mg/kg,其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;土壤中轻重稀土分馏明显,其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu呈负异常,Ce呈正异常;稀土元素的富集因子平均值的分布范围为0.28~1.34,稀土元素均处于无污染或轻微污染。本研究为了解安溪茶园中稀土含量特征提供了基础数据,为现有茶园的治理和后备茶园基地的合理选址提供了科学依据。     

模拟酸雨下土壤中稀土元素的环境化学行为和植物可利用性研究

研究了模拟酸雨对两种土壤中稀土元素的环境化学行为和植物可利用性的影响．结果表明，酸雨的酸度及淋洗量皆对稀土元素的淋溶产生影响，酸雨淋洗使土壤中稀土元素的形态含量发生了改变．由回归分析得知，有效态稀土的主要存在形态是交换态和松结有机态，实验表明，稀土的植物可利用性随模拟酸雨淋洗液的酸度增大而减小．     

湘江谷地土壤中稀土元素含量及分布特征

用仪器中子活化法(INAA)测定了湘江谷地土壤(表层)中八个稀土元素(La,Ce,Nd,Sm,Eu,Tb,Yb和Lu),并对其分布特征作了初步探讨。结果表明,该地区土壤中稀土元素平均含量为197ppm,高于世界土壤含量(154ppm),同时也高于我国吐鲁番地区和松辽平原土壤的稀土元素含量;该地区土壤中稀土元素含量的变异系数较大,可达50—66％;该地区四种主要类型土壤中稀土元素含量分布规律为:水稻土>红壤>黄壤>紫色土;球粒陨石归一化后,呈斜率为负值的曲线,主要富集轻稀土元素。     

土壤稀土元素的迁移-富集机制及其生态效应

稀土被称为“工业维生素”。随着稀土元素使用日益增加,导致其在土壤广泛分布并不断积累。土壤中稀土元素的地球化学过程已成为全球关注的热点。本文通过检索土壤环境稀土元素方向研究文献,综述土壤稀土元素迁移-富集机制的研究进展,识别土壤稀土元素主要来源,探讨土壤稀土元素的含量分布、分馏特征和赋存相态,以及稀土元素迁移富集和分馏的影响因素,分析稀土元素对土壤理化性质、动物、植物和微生物等产生的生态效应,以及对人体健康的潜在威胁,提出土壤稀土元素未来研究的关键问题和方向。相关认识有助于理解和掌握稀土元素在土壤中的迁移和归趋,并为稀土污染防治提供理论依据。     

水稻田垂直剖面土壤稀土元素来源解析及生态风险评价——基于锶钕同位素示踪结合MixSIAR模型

为研究水稻田垂直剖面土壤中稀土元素的来源及生态风险,采集了福建省东南部地区3个水稻田垂直剖面土壤及周边潜在源样品,分析测定垂直剖面土壤和潜在源中稀土元素含量及锶钕同位素组成.在垂直剖面土壤和潜在源稀土元素含量、地球化学特征定性分析垂直剖面土壤中稀土元素来源的基础上,利用锶钕同位素结合MixSIAR模型定量计算各潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素的具体贡献,将潜在生态风险评价与MixSIAR模型计算贡献率结果相结合,得出潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素综合潜在生态风险的贡献.结果表明,P1垂直剖面土壤中稀土元素主要来源于土壤母质层,稀土元素达到中等生态风险水平;P2垂直剖面土壤中稀土元素受化肥影响较大,浅层土壤中稀土元素生态风险大于深层土壤;P3垂直剖面土壤中稀土元素受多种因素综合影响,稀土元素生态风险较小.垂直剖面土壤中稀土元素生态风险受人为因素影响的同时自然来源也不可忽视.     

PO3-4和柠檬酸对稀土元素在小麦体内积累和分异的影响

基于营养液培养,添加外源稀土和ICP-MS分析技术,研究了无机配体PO43-(Pi)及有机配体柠檬酸(Cit)对小麦器官中稀土元素积累和分异的影响.结果表明,不同Pi水平对小麦根中的稀土总含量(∑REE)影响较小,但显著降低叶中∑REE含量;而不同Cit水平对小麦根、叶中∑REE含量都有明显降低作用.对照植物(无Pi、Cit添加)中,稀土元素在小麦根中具有中稀土(MREE)富集及M-型四重效应分布特征,叶中有重稀土(HREE)富集及W-型四重效应分布特征.不同Pi处理对四重效应无明显作用,但进一步加强HREE在小麦叶片中的富集.添加柠檬酸使对照植物根和叶中的分异有逐渐减弱的趋势,在高浓度处理时(Cit≥150μmol·L-1),小麦根和叶中出现轻稀土(LREE)富集.