蜂窝煤灰渣和磷肥结合修复铅污染贫磷潮土的研究（Remediation of Lead Polluted Chaotu Soil with Low Phosphorus Availability by Application of Honeycomb Briquette Combustion Residue and Phosphorus Fertilizer）

利用蜂窝煤灰渣和磷肥结合稳定铅污染贫磷(Olsen-P=2.50mg·kg-1)潮土中铅的可行性.采用盆栽试验,设置0和500mg·kg-1两个Pb用量,灰渣用量分别为干土质量的0%和2%,P:Pb分别为0和4.种植黑麦草,植物生长85d后收获,测定植物产量、土壤DTPA-Pb、Olsen-P含量、pH值和电导率(EC).结果表明,在两个Pb用量及两个P:Pb比例下,加入灰渣后,土壤的DTPA-Pb含量均降低,平均降低5.61%.其中加铅未加磷处理灰渣效果达到0.05的显著水平,各加Pb处理中,同时加入磷肥和灰渣处理土壤的DTPA-Pb含量最低;加入灰渣后处理土壤中的Olsen-P含量均增加,平均增加了2.71mg·kg-1,各处理土壤pH值上升约0.1个单位,加入灰渣也导致各处理土壤的EC增加.各处理条件下加入灰渣后植物产量均减小.在未加磷土壤中加入Pb后,土壤Olsen-P含量显著增加(p<0.05),表明高铅有效性下,植物可能通过根系分泌物增加了土壤磷的有效性.以上结果表明,蜂窝煤灰渣有可能用于降低污染土壤中铅的有效性,但其对植物生长的抑制作用需要克服.     

华北平原地区某铅冶炼厂附近土壤重金属有效性研究(Heavy Metal Availability in Soil near a Lead Smelter in the North China Plain)

为研究华北平原地区某铅冶炼厂对附近农田土壤和居民点内土壤重金属有效性的影响,在距离冶炼厂烟囱1000m和2500m处设置A1和A2两个采样断面(两断面间有一居民点),采取0～20cm土样,测定DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量.结果表明,A1断面DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd平均含量均低于A2断面.A1断面土壤DTPA-Pb和Cd变化范围分别为7.18～37.8和0.250～0.950mg·kg-1,平均值分别为25.2和0.580mg·kg-1;A2断面DTPA-Pb和Cd变化范围分别为14.7～133和0.280～2.35mg·kg-1,平均值分别为59.9和1.16mg·kg-1.所有样品的DTPA-Ni、Cu和Zn含量均小于5.5mg·kg-1.随着采样点距离冶炼厂烟囱距离的增加,土壤中DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量呈非线性下降,可用幂方程(Ni、Cu和Pb)或对数方程(Zn和Cd)拟合.用Pb和Cd的拟合方程计算得到的研究区内居民点中心位置土壤DTPA-Pb和Cd含量分别为30.0和0.731mg·kg-1,高于地带性土壤背景值.DTPA-Ni、Cu、Pb、Zn和Cd的含量之间均存在极显著线性正相关关系(p<0.01).以上结果表明,冶炼厂造成研究区内土壤Pb和Cd有效性远高于正常水平,并导致Ni、Cu和Zn有效性有一定程度的升高,附近居民点内居民受到土壤高铅和高镉有效性的威胁;土壤铅和镉升高的范围达到距离冶炼厂烟囱2.8km以外区域.     

我国典型土壤上重金属污染对番茄根伸长的抑制毒性效应

采用盆栽试验观测了我国3种典型土壤——黄泥土、褐土、红壤上不同重金属(铜、锌、铅)作用下敏感植物番茄的根伸长,其中黄泥土和褐土上重金属添加量范围为Cu(0～2000mg·kg-1)、Zn(0～4000mg·kg-1)和Pb(0～5000mg·kg-1),红壤上为Cu(0～400mg·kg-1)、Zn(0～750mg·kg-1)和Pb(0～2000mg·kg-1).对不同土壤上Cu、Zn、Pb对番茄的根伸长抑制率进行了比较,以阐明不同土壤上重金属种类及用量对蔬菜根生长的抑制及毒性效应.结果表明,相同Cu、Zn、Pb污染水平(添加量)下,土壤中重金属对番茄的根伸长抑制率大小顺序基本表现为:红壤>黄泥土>褐土.番茄对红壤中的重金属最敏感,其次是黄泥土,再次是褐土.番茄对不同重金属的毒性响应不同,对Cu最敏感,Zn和Pb次之.土壤中有效态重金属含量与番茄根伸长呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)负相关,表明有效态重金属含量是影响蔬菜根伸长的重要因素.     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过土培试验,研究水分、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤中水稻根表铁膜以及植物体内砷分配的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)明显减少水稻根表铁膜量,降低铁膜、根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量。与30mg·kg-1P2O5相比,180mg·kg-1P2O5能明显减少两个品种水稻的根表铁膜量以及根系和秸秆中的砷含量;对耐低磷品种铁膜砷含量影响不大,但显著降低磷敏感品种铁膜砷含量;在50mg·kg-1砷处理中增加磷用量对水稻颖壳砷含量影响不大,在100mg·kg-1砷处理时能显著降低颖壳砷含量;增加磷用量可明显增加耐低磷品种的精米砷含量,降低磷敏感品种的精米砷含量。水、磷交互效应主要受水分效应的影响。加砷处理后,相同处理下耐低磷品种的根表铁膜量和铁膜中的砷含量显著高于磷敏感品种,而根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量则相反。研究表明,可以通过节水灌溉,并根据砷污染程度和植物磷营养特性确定适当的磷肥用量,从而减少砷在水稻体内的累积,提高食品安全。     

Cd、Pb污染对几种叶类蔬菜生长的影响及其毒害症状

通过生物盆栽试验,研究了重金属Cd、Pb污染对3种叶类蔬菜(青菜、白菜、菠菜)生长的影响.结果表明,1)重金属污染对叶类蔬菜生长的影响及毒害症状因重金属种类和蔬菜品种而异.其中青菜对Pb污染敏感性最低,仅在高浓度污染时才表现出生长抑制作用.较低浓度Cd、Pb对蔬菜生长还具有一定促进作用.青菜、白菜和菠菜体内Cd累积量与土壤中Cd投加量呈显著线性关系(r2分别为0.995、0.992、0.958);2)蔬菜在不同重金属污染浓度下的吸收和富集能力存在差异.青菜和白菜在300mg·kg-1Cd投加量时表现出最大的富集能力(p<0.05).Pb处理下,白菜Pb富集系数始终低于青菜和菠菜,青菜的最大Pb富集系数出现在Pb投加量为2900mg·kg-1时;而菠菜则在Pb投加量1500mg·kg-1时表现出最强的Pb富集能力.     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

河流湿地土壤芘的降解和生物有效性模型与酶活性动态变化(Model of Pyrene Degradation and Bioavailability and Dynamic Changes of Enzymatic Activities in the Riverine Wetland Soil)

在淹水和非淹水条件下,在河流湿地土壤中加入高浓度(10mg·kg-1)和极高浓度(200mg·kg-1)芘,研究了芘降解过程、芘生物有效性和土壤酶活性的长期动态变化.结果表明,培养91d后,高浓度芘处理的土壤中芘的残留率在淹水和非淹水条件下分别为79.0%和51.4%,而极高浓度处理的芘残留率在淹水和非淹水条件下分别为61.1%和33.9%.利用Tenax-ta树脂提取快速解吸态生物有效芘,结果发现,有效芘浓度在高浓度芘处理的两种土壤中的值比较接近,分别为1.01mg·kg-1和1.23mg·kg-1;而有效芘浓度在极高浓度处理的两种土壤的相应值差别较大,分别为20.31mg·kg-1和9.44mg·kg-1.采用四参数Logistic模型能够精确地拟合芘降解过程和生物有效性变化过程(p<0.0001).土壤蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶对芘污染敏感,而过氧化氢酶对芘污染不敏感.实验结果揭示了河流湿地土壤芘在淹水条件下降解活跃阶段持续时间短和芘生物有效性高的特征以及土壤蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶活性可以作为评估芘污染影响的候选指标.     

两种生长在铜矿渣上的菊科植物的铜含量

对生长于云南鸡冠山铜矿渣上的艾蒿(Artemisiaargyi)和湖北铜绿山铜矿渣上的滨蒿(Artemisiascoparia)进行调查和铜含量测定,结果表明,2种菊科植物具有比较高的生物量,均为铜矿区的优势植物,其根周围土壤的铜含量高。艾蒿根和叶的铜含量都较高,其根部铜含量为41～156mg·kg-1,平均83±29mg·kg-1;叶部铜含量为58～464mg·kg-1,平均216±96mg·kg-1。滨蒿根部铜含量较高,其变化范围为58～513mg·kg-1,平均183±101mg·kg-1,而茎叶部铜含量相对于根部较低,为42～259mg·kg-1,平均97±52mg·kg-1(含铜量均以干重计)。研究还发现,2种植物对铜的耐受机制不同,艾蒿表现出较强的蓄积铜的潜力,而滨蒿表现出对铜污染土壤的植物固定潜能,因此2者均可作为植物修复铜污染土壤的先锋物种。     

冬氨酸二丁二酸醚(AES)诱导黑麦草提取污染土壤重金属的效应

采用盆栽试验,研究新型生物可降解螯合剂冬氨酸二丁二酸醚(AES)和非降解螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)调控下黑麦草修复重金属污染土壤的效应.黑麦草于含2500 mg Pb·kg-1,500 mg Cu·kg-1,1000 mg Zn·kg-1 和15 mg Cd·kg-1 的土壤中生长45d后,分别施加5 mmol·kg-1 土的AES或EDTA.结果表明,AES和EDTA可以显著提高土壤溶液和黑麦草植株地上部Pb、Zn、Cu和Cd的浓度.EDTA对土壤中Pb的溶解能力和对黑麦草积累重金属的促进作用显著强于AES,前者处理的土壤中水提取态Pb浓度和黑麦草地上部Pb浓度分别达到了15.9 mg·kg-1 和174.1 mg·kg-1,显著高于AES处理的2.6 mg·kg-1 和44.0 mg·kg-1.但AES对黑麦草积累Zn和Cd的促进作用较EDTA明显增强,黑麦草地上部Zn浓度达到了1081.8 mg·kg-1,显著高于EDTA的776.7 mg·kg-1 和对照的389.6 mg·kg-1;地上部Cd浓度为1.57mg·kg-1,高于EDTA的1.06 mg·kg-1 和对照的0.69 mg·kg-1.与对照相比,AES和EDTA对Cu在土壤中的溶解和黑麦草植株中的积累亦有显著的促进作用,但二者处理无极显著差异.结果表明,生物可降解螯合剂AES在诱导植物修复重金属污染土壤尤其是Zn、Cd污染土壤中有很大的应用潜力,且与EDTA相比,环境风险大大降低.     

根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量的影响

通过盆栽试验研究了根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量形成的影响.结果表明,在不同水分条件下,根修剪均减少了小麦的根量及根呼吸速率,但对根冠比没有显著影响.在湿润和中度干旱条件下,根修剪提高了小麦花期的光合速率和根系效率;在严重干旱胁迫条件下,根修剪小麦的光合速率显著下降,但根系效率与对照相比没有显著差异.在湿润条件下,小剪根处理对籽粒产量并没有显著的影响,而大剪根处理小麦的籽粒产量显著下降;在中度干旱胁迫条件下,小剪根处理小麦的产量(25.18 g pot-1)显著高于对照(22.31 g par-1),但大剪根处理小麦的产量(18.34 g pot-1)显著下降;在严重干旱条件下,两个剪根处理小麦的产量均显著下降.在湿润和中度干旱胁迫条件下,小剪根处理籽粒产量水平的水分利用效率(分别为1.57 g kg-1和1.85 g kg-1)显著大于相应的对照处理(分别为1.46 g kg-1和1.55 g kg-1),但大剪根处理水分利用效率和对照相比没有显著差异;在严重干旱条件下,各剪根处理的水分利用效率和对照相比没有显著差异.可见,在湿润和中度干旱条件下进行的适当根修剪根对作物生产是有利的.图1表3参15     

珠江三角洲稻田土壤砷及其向水稻籽粒迁移特征

采集珠江三角洲区域水稻(Oryze sativa L.)植株的根系、秸秆、稻谷和对应的耕层土壤(0～15锄)样品,分析土壤和水稻植株中砷含量,初步研究土壤砷与土壤基本理化性质的关系及砷在土壤-水稻系统中的迁移规律.结果表明,土壤砷含量在1.83～18.14 mg·kg~(-1)之间,土壤砷与土壤有机质、砂粒含量呈显著负相关,与土壤粉粒含量呈显著正相关.糙米中的砷含量在0.21～0.43mg·kg~(-1)之间,均未超过国家食品卫生标准(0.7mg·kg~(-1)),砷在水稻植株中的分布规律为根>秸秆>颖壳>糙米.糙米砷含量与秸秆砷含量呈极显著正相关,与秸秆中P/As、Si/As摩尔比呈极显著负相关,因此,降低秸秆中As的积累、增加秸秆中P、Si的积累可降低水稻籽粒中的砷含量.     

两种四环素类兽药抗生素对白菜种子发芽与根伸长抑制的毒性效应

采用土培和水培相结合的方法,在预试验研究的基础上,研究砖红壤中不同质量分数金霉素（0～4 000 mg·kg-1）、土霉素（0～25 000 mg·kg-1）和水溶液中不同质量浓度金霉素（0～150 mg·L-1）和土霉素（0～150 mg·L-1）污染对白菜（Brassica pekimensis）种子发芽的抑制与毒性效应。结果表明：（1）当土壤中添加外源土霉素时,白菜种子发芽率总体呈下降趋势。而当添加金霉素时,白菜种子发芽率在85%附近波动,与对照相比,并无显著差异（P〉0.05）。而在水培条件下,金霉素对白菜发芽的抑制作用大于土霉素,但并未达显著差异水平（P〉0.05）。（2）白菜根伸长量随着土壤、水溶液中土霉素和金霉素质量分数或质量浓度的增加而缩短,生长均受到抑制。且与两种抗生素的质量分数或质量浓度均表现为极显著的相关性（P〈0.01）。（3）同一质量分数或质量浓度水平下,发芽率、根伸长、芽伸长对金霉素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为根伸长〉芽伸长〉发芽率。根伸长抑制率可作为诊断土霉素、金霉素对土壤毒性的敏感指标,反映土壤被四环素类抗生素污染的状况。（4）金霉素和土霉素在水培条件下对白菜的IC50值分别为20.32和287.52 mg·L-1。而在土壤中,白菜对金霉素和土霉素的IC50值分别为851.08和14 045.75 mg·kg-1。说明在土霉素对白菜的毒性作用小于金霉素,并且2种抗生素在土壤中对白菜根伸长的抑制效应明显低于水溶液中的抑制效应,这与土壤对抗生素污染有重要的缓冲作用有关。     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明:该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草(Equisetum ramosissimum)、一年蓬(Erigeron annuus)和五节芒(Miscanthus floridulus)的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨(Stenoloma chusana)、千金子(Bochloe dactyloides)、二歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、柔枝莠竹(Microctegium Vimineum)、短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、狗娃花(Heteropappus hispidus)适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部Zn含量平均值最高,为1225.74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52.78～2137.11mg·kg-1,平均为521.39mg·kg-1;一年蓬地上部Cd含量达到了119.51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1.3,是潜在的Cd超富集植物。     

两种通气组织不同的水稻品种根表铁膜的形成及砷吸收积累的差异（Differences of Iron Plaque Formation and As Accumulation between Two Rice Cultivars with Different Aerenchyma Tissue）

采用土壤盆栽试验方法,比较了两种通气组织结构不同的水稻品种(扬稻6号和农垦57)根表铁膜的形成及其吸收积累As的差异.结果表明,通气组织结构不同对水稻根表铁膜的形成及其对As的吸收积累有显著影响.通气组织结构发达的扬稻6号根表铁膜数量和铁膜中As含量均显著高于农垦57,扬稻6号根表铁膜量为431.53g·kg-1,铁膜中As含量达到220.2mg·kg-1,分别是农垦57的1.3和1.7倍.发达的通气组织结构显著抑制了As由水稻地下部到地上部的转运以及地上部对As的吸收:扬稻6号地上部As含量为10.77mg·kg-1,显著低于农垦57(12.85mg·kg-1);扬稻6号对As的转移系数(TF)为0.067,仅为农垦57的73.6%.     

辽河流域高氟地区氟对人体健康的影响

研究了辽河流域高氟地区土壤、作物、饮用水中氟含量,并应用目前美国环保局推荐的健康风险评价模型对辽河流域高氟地区饮用水中氟所引起的健康风险进行初步评价。研究表明：研究区饮用水中氟质量浓度为0．70—4．51mg·L^-1;白菜根土中氟质量分数为182—484mg·kg^-1,萝卜根土质量分数为182～352mg·kg^-1,玉米根土中氟质量分数为209～1254mg·kg^-1;白菜可食部分氟质量分数为0．51～2．96mg·kg^-1,萝卜可食部分氟质量分数为0．34～0．50mg·kg^-1,玉米果实部分氟质量分数为0．88～1．04mg·kg^-1。通过饮用水、食物途径所致健康风险中,食人途径、饮用水途径非致癌物年健康风险分别为1．920×10^-9·a^-1,1．960×10^-8·a^-1,均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的通过饮水途径最大可接受风险水平（5×10^-5·a^-1）。     

镍对蔬菜毒害临界值的研究

采用水培＋土培的方法研究了镍对蔬菜的毒害临界值。先采用水培法从18种福建常见蔬菜中筛选出对镍毒害的高敏感蔬菜,再通过土培试验确定土壤镍对高敏感蔬菜的毒害临界值。结果表明,在水培条件下镍对蔬菜生长存在低浓度的刺激效应和高浓度的抑制效应。综合表观症状和蔬菜地上部生物量降低20％的效应浓度值（EC20）确定清江白（Brassica chinensis L．）和蕹菜（Lpomoea aquatica Forsk．）为镍毒害的高敏感蔬菜。以蕹菜为指示作物的土培试验表明,随着镍添加量的增加,蕹菜地上部生物量显著下降。以土培条件下蕹菜地上部生物量降低10％为依据,确定土壤有效镍毒害临界值为2．21mg·kg^-1（DTPA提取）;根据野外采集的菜园土壤DTPA提取镍和全镍的回归关系,求得土壤全镍毒害临界值为43．67mg·kg^-1。     

粉煤灰钝化污泥人工土壤上高麦草生长发育及营养状况研究

通过温室盆栽试验研究不同比例粉煤灰钝化污泥人工土壤上高麦草的生长发育及营养状况，试验结果表明：土壤中加入粉煤灰钝化污泥显著增加了高麦草的干物重．脱水污泥加入其鲜重的10％粉煤灰钝化后再按1∶1和1∶5体积比与土壤混合配成的人工土处理和加入其鲜重的35％粉煤灰钝化后再按1∶1体积比与土壤混合配成的人工土处理高麦草的产量都显著高于自然土壤施用化肥的处理，高麦草的发芽率也不受影响．随着粉煤灰加入量的增加，高麦草地上部Ca，Mg和B的浓度（w／％或w／mg．kg－1）增加而K，Fe，Mn和Zn的浓度下降，高麦草根中Fe，Mn，Cu和Zn的浓度显著高于其地上部中的浓度．所有粉煤灰钝化后污泥人工土壤高麦草都没有出现N和P的缺乏和重金属毒害，说明合适比例的粉煤灰钝化污泥人工土壤是高麦草的良好生长介质．