硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响

通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系茎叶糙米精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。     

黔西南三叠统渗育型水稻土重金属污染特征及生态风险评价

选择黔西南水稻种植区为研究区,共布设111个点,采集土壤样品并对其Cd、Hg、As、Pb和Cr这5种重金属含量及pH值进行分析。基于多元统计分析和污染风险评价等方法,揭示研究区水稻土重金属污染的主要来源及其潜在风险。结果表明:(1)水稻土重金属平均含量从大到小依次为w(Cr)(201.68 mg·kg~(-1))w(Pb)(38.25 mg·kg~(-1))w(As)(30.70 mg·kg~(-1))w(Cd)(0.68 mg·kg~(-1))w(Hg)(0.22 mg·kg~(-1))。与GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的风险筛选值相比,Cd和As含量高于相应的限定值(0.60和25.00 mg·kg~(-1)),Hg、Pb和Cr含量均低于筛选值,说明研究区水稻土主要存在Cd和As污染风险。(2)水稻土重金属来源分析结果表明,土壤中Cd与Pb以及Hg与As呈显著正相关关系,具有相同的来源,主要与当地燃煤、汽车尾气和金矿冶炼等污染点源排放有关。(3)单因子污染指数分析结果显示,水稻土重金属污染程度从大到小依次为CdAsCrHgPb,研究区内39.64%点位的内梅罗综合污染指数超过1。(4)潜在生态风险指数(RI)分析发现,5种重金属的潜在生态风险指数为63.78,小于轻微的生态危害下限,表明研究区水稻土潜在生态危害较轻。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运:田间研究

近年来,稻米Cd、Pb含量超标问题频繁出现,稻米质量安全备受关注。通过在Cd-Pb复合污染土壤上,采用田间试验方法研究了7个水稻(Oryza.sativa L.)品种(宜优673、东联5号、花优63、春优84、浙优18、甬优9号和台粳8号)对土壤Cd和Pb的富集与转运能力,并探讨了影响稻米富集Cd和Pb的因素,以期为Cd、Pb污染农业土壤的安全利用提供依据。研究结果表明,Cd、Pb主要富集在水稻根中,Cd、Pb在各组织中的含量分别表现为根茎叶糙米、根叶茎糙米。糙米Cd、Pb含量分别为0.06~0.18、0.09~0.31 mg·kg~(-1),品种间Cd、Pb含量差异均达显著水平(P0.05);供试水稻糙米中Cd含量均未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017),除台粳8号以外,其他品种糙米Pb含量也未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017)。糙米Cd含量随稻谷产量的升高而升高,糙米Pb含量则随稻谷产量的升高而降低。不同水稻品种对土壤Cd的富集能力表现为:春优84甬优9号浙优18宜优673东联5号、花优63、台粳8号,最大相差2.4倍;对土壤Pb的富集能力表现为:台粳8号宜优673浙优18花优63、春优84、甬优9号东联5号,最大相差3.3倍。高根表铁膜Cd含量促进了水稻根系对Cd的吸收,但高根表铁膜Pb含量则抑制了根系对Pb的吸收。糙米Cd含量随Cd在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数的升高而升高(P0.01),但糙米Pb含量与Pb在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数无明显相关(P0.01)。台梗8号是低产低Cd累积品种,东联5号为高产低Cd积累品种,东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种,在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。     

硅对水稻镉转运的抑制效应研究

为探究外源施加硅肥对水稻(Oryza sativa L.)镉积累和转运过程的抑制效应,采用盆栽试验的方法,以广西普遍种植水稻品种"中广香1号"为研究对象,在0、400、600和800 mg·kg~(-1) 4个硅肥(Na2Si O3)处理水平下,研究了不同硅肥施加量对水稻镉吸收转运及产量结构的影响。研究结果显示,糙米镉含量随硅肥用量的增加而显著下降(P0.05)。当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,糙米镉含量最低,为0.39 mg·kg~(-1),相比对照(未施硅肥)减少了32.76%。与对照相比,施用硅肥可以提高土壤p H,且土壤有效态镉的含量随着施硅量的增加而显著降低,当施硅量为800 mg·kg~(-1)时,土壤中有效态镉含量显著低于未施硅处理,降幅达10.57%。研究发现硅肥抑制糙米积累镉与硅阻碍镉在水稻各部位的转运有关,土壤施硅促进水稻根表铁膜的形成,加强铁膜对镉的吸附作用,显著地降低镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运(P0.05);随着硅肥施加量的增加,茎秆对镉的截留效果更显著,当硅肥用量为800 mg·kg~(-1)时,镉从根系铁膜向根部和镉从根部向茎秆的转运因子分别较对照下降了10.34%和15.79%。此外,硅肥处理下水稻产量明显高于对照,且结实率显著增加。因此,硅肥可作为降低水稻镉积累的有效农艺措施。     

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.     

基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

文山三七(Panax notoginseng)种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价

为了调查文山州三七(Panax notoginseng)主要种植区(丘北县、砚山县、文山县和广南县)土壤和三七Pb、Cd、Cu和Zn含量,通过GPS定位采集三七根区0~15 cm深度土壤样品和三七样品各30个,分析土壤中重金属总量和不同形态含量及三七中对应重金属含量,并进行空间分布分析。结果表明:(1)土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为55.56、0.36、43.53和119.62 mg·kg~(-1),超标率分别为6.67%、53.3%、13.33%和0。各形态Pb、Cu和Zn含量表现为残渣态有机物结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态可交换态。各形态Cd含量表现为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机物结合态可交换态。(2)三七和土壤Pb、Cd、Cu和Zn总量和不同形态含量均以丘北县最高,广南县最低。(3)三七根系Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为2.93、0.35、5.21和11.11mg·kg~(-1),三七植株各部位重金属含量表现为根系剪口茎叶花果。调查区三七和土壤重金属含量存在空间差异,且以土壤Cd污染为主,应采取一定措施降低三七Cd含量。     

不同作物对土壤中Ni的富集特征及低累积品种筛选

为探究镍(Ni)污染土壤中农作物食用安全性并筛选出低累积作物品种,以青椒(Capsicum annuum L.)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、豇豆(Vigna unguiculata L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.)、花菜(Brassica oleracea L.)、青菜(Brassica chinensis L.)、水稻(Oryza glaberrima L.)、小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤中不同质量分数(126、200、350、500、650、800mg·kg~(-1))Ni作用下不同作物生物量变化及可食部分Ni富集特征,建立不同种类作物与土壤Ni含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Ni安全限量值,筛选Ni低累积作物品种。结果表明:(1)随着土壤中Ni含量增加,作物地上部分生物量表现为先增加后减少,黄瓜、青菜耐受性最强,花菜耐受性最差;(2)不同作物可食部分Ni富集系数表现为:小麦(0.032)花菜(0.026)青菜(0.021)水稻(0.020)豇豆(0.014)菠菜(0.006 5)青椒(0.005 4)黄瓜(0.004 2);(3)作物可食部分Ni含量与土壤中Ni含量都呈极显著正相关(P0.01),相关系数大小表现为:豇豆(0.972)花菜(0.965)青椒(0.948)菠菜(0.938)黄瓜(0.926)小麦(0.728)青菜(0.721)水稻(0.700);(4)不同作物对应的土壤Ni安全限量值大小为:黄瓜(561 mg·kg~(-1))菠菜(513 mg·kg~(-1))青椒(439 mg·kg~(-1))花菜(203 mg·kg~(-1))豇豆(196 mg·kg~(-1))青菜(190 mg·kg~(-1))水稻(147 mg·kg~(-1))小麦(105 mg·kg~(-1))。依据作物对土壤中Ni的耐受性、富集能力及土壤安全限量值,筛选出黄瓜、青椒、菠菜为Ni低累积品种。该研究为通过农艺技术措施调控作物Ni积累提供依据,对上海轻中度Ni污染复垦土地实施作物替代种植,保障作物食用安全具有重要意义。     

天津市蓟州区土壤硒的有效性及影响因素

以天津市蓟州富硒区土壤为研究对象,对土壤中硒含量、有效硒含量及硒的形态特征进行分析,并对土壤有效硒的影响因素进行研究.结果表明,蓟州富硒区土壤总硒的含量范围0.14—0.65 mg·kg~(-1),均值为0.37 mg·kg~(-1),高于蓟州区环境背景值0.23 mg·kg~(-1)和全国土壤硒元素的平均值0.29 mg·kg~(-1).土壤有效硒的均值为0.021 mg·kg~(-1),有效度为5.63%.研究区土壤硒元素以强有机结合态和残渣态为主,两种形态的平均含量分别为0.14 mg·kg~(-1)和0.11 mg·kg~(-1),占总硒的比例分别为44%和35%,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的硒含量较少,仅占总硒含量的4.6%,1.7%和0.9%.土壤中有效硒的含量近似等于水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态硒的含量之和,且两者的差异性检验结果显示并无显著性差异.土壤中有效硒与硒全量、pH和有机质均呈显著的正相关关系,偏分析结果表明有效硒主要受土壤硒含量和pH的影响.     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

内蒙古半干旱草原某铅锌矿区土壤性质及重金属污染生态风险评价

半干旱草原地区是我国重要的生态脆弱区,频繁的矿业活动会对草原土壤造成一定程度的污染.本文以位于内蒙古半干旱草原的某铅锌多金属矿区土壤为研究对象,对其土壤性质和重金属含量及赋存形态进行了调查研究,并利用单因子指数法、潜在生态风险指数法和RAC风险评价法对土壤受污染程度进行了评价.结果显示,研究区土壤偏中碱性,矿物组成以石英、长石和粘土矿物为主.矿区土壤中Pb、Zn含量(分别为51.2 mg·kg~(-1)和226.4 mg·kg~(-1))远高于背景土壤,分别为内蒙古土壤几何均值的3.4和4.7倍;矿区土壤Cu含量和背景区土壤含量相当.元素赋存形态分析表明,Cu主要以残渣态和有机质结合态形式存在,Pb和Zn则以残渣态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态为主,3种元素可交换态和碳酸盐结合态含量均较低.单因子指数法评价结果表明,矿区41%和35%土壤受到严重的Pb、Zn污染;潜在生态风险评价结果表明,矿区土壤重金属的综合潜在生态风险指数RI为29.40,属于轻微生态危害,Pb是综合潜在生态风险主要的贡献因子;RAC风险评价表明,矿区土壤中生态风险系数由大到小为ZnCuPb,Zn的生态风险相对较大.综合来看,Pb、Zn的污染控制是该矿区需要关注的重点.     

不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

深圳市城市绿地土壤中重金属的含量及化学形态分布

对深圳市中心区城市绿地表层土壤(0-20cm)中Cu,Zn,Pb和Cd的含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量分别为6.4-188.2(26.3)mg·kg-1,34.9-284.8(69.1)mg·kg-1,15.2-245.5(47.2)mg·kg-1和0.01-3.48(0.47)mg·kg-1.道路绿化带土壤中Cu,Zn和Pb的平均含量最高,在公园绿地土壤中Cd的平均含量最高.分别有75.6%,87.0%,98.8%和98.8%的土壤中Cu,Zn,Pb和Cd的含量超过广东省赤红壤的背景值,重金属在土壤中呈现明显的富集特征.土壤中Cu,Zn和Cd以残渣态所占比例最高,Pb以铁锰氧化物结合态最高.随着土壤中Cu,Zn,Pb和Cd含量的增加其残渣态所占比例降低,铁锰氧化物结合态或交换态所占比例增加,重金属活性增大.土壤中Cd迁移能力最强,迁移能力依次为Cd>Zn>Pb和Cu.     

海南典型水稻土厌氧铁还原特征对DOM分子特性的响应

为探究海南典型水稻土不同粒径土壤中溶解态有机质(DOM)的含量组成对铁氧化还原特征的影响机制,分别采集海南5种成土母质发育的水稻土(玄武岩、花岗岩、砂页岩、海相沉积物、河流冲积物),利用紫外-可见光谱技术分析不同粒径土壤中DOM的碳含量及其光谱特征,利用Logistics模型对不同水稻土培养过程中Fe(Ⅲ)还原特征进行表征;采用冗余分析手段分析各水稻土在厌氧培养过程中,不同粒径土壤中DOM组分及光谱参数对Fe(Ⅲ)还原特征影响。结果表明,在厌氧培养过程中,不同母质发育水稻土Fe(Ⅱ)含量不同,其中玄武岩发育水稻土Fe(Ⅱ)含量最大(8.45 mg·g~(-1)),根据Logistics模型发现不同母质发育水稻土的还原潜势(a)和Fe(Ⅲ)还原速率(vmax)存在差异且玄武岩发育水稻土的a、v_(max)最大。海相沉积物发育水稻土的溶解态有机碳(DOC)含量最高(0.712 g·kg~(-1)),5种水稻土的DOC均在最小粒径(1 kDa)含量最多,随着培养时间增长各类水稻土中DOC含量均下降,紫外-可见光谱结果显示5种母质发育的水稻土的芳香性和疏水性随着DOC粒径的减小而下降,三维荧光光谱结果表明,不同母质发育水稻土中各组分的荧光强度均随培养时间增长而增强,而在粒径0.45—0.7μm、1—10 kDa中各组分荧光强度增强;在粒径10 kDa—0.45μm、1 kDa中各组分荧光强度降低;BIX、HIX、FI值均随着粒径的减小而增大。冗余分析结果显示,HIX、SUVA260、C1、C2组分可促进水稻土铁还原过程,不同的培养阶段下铁还原受不同DOM组分的影响,但是C1组分始终影响Fe(Ⅲ)的还原,小粒径的C3、C4组分(1kDa)对铁还原有更大贡献。了解海南岛水稻土铁还原对不同分子量DOM的响应,对农业环境具有重要意义。     

镉污染对水稻不同生育期生长和品质的影响

通过盆栽试验,研究了在CK、5、10和20 mg·kg-1 4个不同镉处理浓度下,水稻生长发育农艺指标和部分品质指标的变化,同时分析了不同生育期水稻根系活力和伤流液中镉含量的变化规律.结果表明,淹水条件下,镉对水稻产生生育障碍的浓度比较高.土镉20.84 mg-kg-1时,水稻的经济产量减产超过10%,同时,糙米中直链淀粉的含量也显著增加.当土壤镉含量为4.48 mg·kg-1时,糙米中镉含量显著增加而蛋白质含量显著减少.在水稻不同的生长发育期,根系活力与伤流液中镉的含量表现出相同的变化趋势.伤流液中镉在营养生长阶段吸收最大,且与土壤中的镉呈线性关系.     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

土壤硒含量显著影响黑小麦与普通小麦的硒吸收

为了解黑小麦(Triticum aestivum L.)与普通小麦养分含量和硒吸收差异特征,通过成熟期田间取样,研究了富硒土壤(马三村,土壤硒质量分数平均值0.874 mg·kg~(-1))和缺硒土壤(韩村,土壤硒质量分数平均值0.205 mg·kg~(-1))对小麦不同器官组织养分及硒含量的影响特征。结果表明,富硒土壤上种植的小麦籽粒样品平均硒质量分数为0.205mg·kg~(-1),变幅为0.138～0.241mg·kg~(-1),95%小麦籽粒达到富硒标准,其中黑小麦籽粒硒质量分数平均为0.239 mg·kg~(-1),全部达到富硒标准。缺硒土壤上种植的小麦籽粒平均硒质量分数为0.040 mg·kg~(-1),变幅为0.030～0.057 mg·kg~(-1),均未达到富硒标准。小麦籽粒富硒程度与土壤硒含量的相关系数为0.954,当土壤硒质量分数达到0.810 mg·kg~(-1)时,小麦籽粒才能达到富硒标准。在硒水平相当的土壤上,黑小麦比普通小麦对硒的积累量大,富硒程度较高。马三村和韩村黑小麦籽粒硒含量平均分别比普通小麦高38.9%和34.2%。此外,黑小麦籽粒中氮和磷元素含量较普通小麦高,但富硒和缺硒土壤对相同品种籽粒N、P、K含量影响不大。因此,黑小麦富含丰富的营养物质,可作为富硒食品源。该研究可为富硒小麦品种与土壤硒含量间的相关关系研究提供理论依据。     

三江平原富Se地区地下水-土壤-农作物中Se富集规律及影响因素

探索同一空间下土壤-地下水-农作物中Se(Selenium)的分布规律和不同介质间Se的富集规律,以期为科学认识同环境中不同元素和指标对Se的分布及富集的影响作用提供理论依据。通过在富Se地区采集0~20 cm表层土壤样品、0~11 m深层土壤剖面样品、浅层灌溉用地下水样品以及主要农作物水稻和玉米籽实,采用统计分析方法分析了研究区不同介质中Se的分布规律、富集规律及影响因素。结果表明,研究区表层土壤中Se质量分数均值为0.311 mg?kg~(-1),直方图表明其在0.10~0.25 mg?kg~(-1)和0.40~0.50 mg?kg~(-1)处有2个明显峰值;相关分析表明表层土中Se质量分数与Al2O3和Cr呈负相关,与P、Hg和Mn呈正相关(P0.001);Se在土壤剖面深度为0~100 cm以及7~11 m两个层位上富集,在0~100 cm富集作用更显著;不同深度土壤中Se主要赋存形态为强有机态、腐殖酸结合态和残渣态,三者最大可占总量的87.3%,且随着深度下降而迅速下降;研究区浅层地下水中Se质量浓度均值为0.337×10-3 mg?L~(-1),主要以Se(Ⅵ)存在,占总Se的95%,主要原因是Se(Ⅵ)溶解性、迁移性强且不易被吸附;水稻籽实Se与表层土Se质量分数相关性显著(r=0.646,P=0.002),玉米籽实与表层土Se质量分数无显著相关性(r=0.124,P=0.593);研究区富Se地块的水稻籽实富Se率为43%,土壤Se质量分数等级由边缘(0.125~0.175 mg?kg~(-1))至丰富(0.40 mg?kg~(-1)),水稻籽实Se的质量分数增量是玉米籽实的1.30倍。     

硝酸辅助超声作用强化污泥中Cd和As的沥出

利用硝酸辅助超声强化污泥中Cd、As沥出实现污泥的农用.研究结果表明,在1.6 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中Cd的溶出率高达53.72%;在1.2 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中As的溶出率高达58.63%,污泥中镉和砷的含量由6.80 mg·kg~(-1)、91.13 mg·kg~(-1)分别降低至4.61 mg·kg~(-1)和54.66 mg·kg~(-1).在0.04 mol·L~(-1)硝酸辅助下,污泥中Cd和As的含量进一步降至4.25 mg·kg~(-1)和48.16 mg·kg~(-1),完全满足我国农用污泥中污染物控制标准要求(Cd≤5 mg·kg~(-1),As≤75 mg·kg~(-1)).硝酸辅助低频超声处理后,污泥中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态镉和砷含量明显下降,有机物结合态和残渣态镉和砷含量显著升高.结果表明,硝酸辅助低频超声可以使污泥中镉和砷高效沥出,实现污泥安全农用.