外加镍在土壤中的形态与再分配

镍处理土壤经室内培养12周后,采用连续提取技术对试验土壤中镍的形态与再分配方式进行了研究。研究结果表明,外加的水溶性镍进入土壤后的主要存在形态与添加的剂量有关:低剂量时,以铁锰氧化态为主,这一形态在100mg·kg-1处理土壤中占比例最大,达到31.6%;高剂量时,以交换态为主,这一形态在1600mg·kg-1处理土壤中占比例最大,达到48.4%。随着镍添加剂量由0(对照)增加到1600mg·kg-1,再分配系数逐渐由1.00增大到30.65;金属结合强度系数则由0.90减小至0.25,也反映出进入土壤中镍的剂量较大时,镍是以不稳定的形态占优。试验结果也证实了土壤具有减小镍的环境危害的作用,但这种缓冲能力是有限的。随着时间的推移,镍的形态会继续发生变化,但这一转化过程是缓慢的。因此,一旦土壤发生重金属污染,其对土壤环境的影响将是长期的。     

籽粒苋对土壤中镉的耐性和积累特征

籽粒苋是一种生物量大、易栽培的镉(Cd)富集植物,具有作为Cd污染土壤修复植物的潜力.比较了两个基因型籽粒苋(K112和R104)的耐Cd性特征,土壤Cd污染浓度范围是0～50mgkg-1,生长60d收获.结果表明,籽粒苋K112(Amaranthus hypochondriacus L. Cv.‘K112’)与R104(A. hypochondriacus L. Cv.‘R104’)生物量随土壤中Cd浓度的增加而逐步下降,在土壤中Cd浓度16mgkg-1时,其生物量积累没有受到明显的影响.在本试验最高Cd浓度条件(50mgkg-1)下仍可生长,但生物量显著下降.两种籽粒苋叶中Cd含量随土壤中Cd浓度增加而快速上升,在土壤Cd浓度为16mgkg-1时,叶内Cd浓度分别达120.63和109.96mgkg-1(DW),达到超富集植物的临界标准.Cd在植物体内的分布特征为叶根茎.籽粒苋两个品种相比,K112吸收Cd的能力大于R104,尤其是在高Cd浓度时,两种籽粒苋对Cd的绝对提取量相似,并随土壤Cd浓度的上升而快速增加.籽粒苋K112和R104对土壤中的Cd具有很强的耐性和积累的能力,可作为Cd污染土壤的修复植物.     

小麦籽粒中镉对锌的拮抗作用与有机肥的调控

研究不同的镉、锌复合污染水平对小麦籽粒锌吸收的影响及有机肥的调控作用。试验结果表明,随着土壤中外源Zn浓度的提高,小麦籽粒Zn含量显著增加;Cd和Zn复合污染的土壤上,小麦籽粒对Zn的吸收累积除受到土壤中外源Zn水平的影响外,还受到外源Cd的影响,高浓度Cd(100 mgkg-1)减少了Zn在小麦籽粒中的累积,说明Cd对小麦吸收Zn有拮抗效应;施用有机肥显著降低了1000 mgkg-1Zn污染土壤上小麦籽粒Zn含量及1000 mgkg-1Zn与100 mgkg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量,而显著增加了500 mgkg-1Zn与Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量。因此,有机肥对Cd和Zn复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量的影响与外源Cd、Zn的浓度组合有关。     

外源磷对消落区土壤性质及磷释放的影响

选取三峡库区消落区万州段的紫色冲积土,对消落区土壤添加磷的变化及磷的释放进行实验室模拟试验.结果表明,当外源磷添加量较小(＜50 mgP·kg-1土干重)时,上覆水中磷浓度表现为持续上升.当外源磷添加量较大(＞50 mgP·kg-1土干重)时,在淹水4周左右达到平衡.随着外源磷添加量的增加,无机磷呈增加趋势;Ca2-P,Fe-P,Ca8-P和Al-P增加程度较大;外源磷添加量较大(＞50 mgP·kg-1土)时,O-P也有上升,Ca10-P变化较小.土壤干样与鲜样中磷的最大吸附量(Qm)在不同添加磷情况下变化不显著,磷吸附指数(PSI)、磷最大缓冲能力(MBC)均有显著的下降.表明土壤添加外源磷后土壤有效磷水平增大,同时土壤对磷的吸持能力降低,添加外源磷将增大土壤磷释放的风险.     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

有机物质添加量对污染土壤铜形态及活性的影响

分析了泥炭和堆肥两种有机物质的添加量水平对冶炼厂附近污染土壤中铜形态及其活性的影响。结果表明, 添加土重２ ． ５ ％ 有机物质就对土壤铜化学形态与活性产生显著的影响, 使氧化锰结合态和松结合有机态铜等向紧结合有机态铜转化, 使土壤化学活性铜 （２ ． ５ ％ 醋酸提取） 降低约２０ ％ ; 添加量增加到５ ． ０ ％ , 控制作用有明显加强的趋势; 添加量再增至１０ ． ０ ％ , 单位添加量有机物质的控制作用明显减弱。     

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。     

温度对外源性重金属镉在土-水界面间形态转化的影响

通过室内培养试验、采用逐级提取法研究了不同温度(-30℃、10℃、30℃)对土壤中不同剂量外源重金属镉形态转化的影响。结果表明:在30℃和10℃条件下外源加入土壤中的镉以交换态为主,且在30℃条件下镉的活性要强于10℃。在-30℃条件下,当土壤中镉总量较高时,冷冻导致镉在短期内存在形态以残渣态为主,而在培养后期交换态镉的分配系数较大;当土壤中镉总量较低时冷冻过程使镉活性增强,交换态镉的分配系数较大。冷冻过程中有机质结合态镉的含量未检测出来,说明有机质与镉的螯合作用减弱。土壤中镉含量越多,非残渣态镉的相对含量也随之增高,镉的毒性相对也增强。     

秸秆生物炭修复电镀厂污染土壤的效果和作用机理初探

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,利用秸秆生物炭对污染土壤进行稳定化试验,研究不同生物炭添加量(0、10、30、50、70和100 g.kg-1)条件下土壤中重金属全量和形态变化。结果表明,秸秆生物炭能够改变污染土壤中重金属的形态分布,对该污染土壤有明显的稳定化作用。其中对铬的作用效果最明显,随生物炭添加量的增加,残渣态铬含量明显上升,100 g.kg-1生物炭添加量处理残渣态铬含量较对照(1 098.75 mg.kg-1)增幅最大,增加59.51 mg.kg-1;对铜和镍的稳定化效果受添加量的影响,当生物炭添加量分别在70和30g.kg-1以上时,对铜和镍有一定稳定化作用;对该污染土壤中锌则无明显稳定化作用。当生物炭添加量为50 g.kg-1时,4种重金属残渣态总量较对照(1 745 mg.kg-1)明显增加,为1 805.95 mg.kg-1,添加量也较为合理。     

硫代硫酸铵添加对黄平大黄油菜富集土壤汞的影响-田间试验

在田间条件下,研究添加硫代硫酸铵对黄平大黄油菜(Brassica juncea var.HPDH)富集土壤汞(总汞含量13.7mg·kg-1)及土壤汞形态转化影响。试验设置2个处理,对照小区(无硫代硫酸铵)和处理小区(每公斤土壤加入8 g硫代硫酸铵),硫代硫酸铵溶液在植物收获前7 d添加到土壤。试验结束后,分析植物生物量和组织内汞含量。结果表明,硫代硫酸铵处理小区植物生物量(干重)要略高于对照区。硫代硫酸铵处理小区植物根系和地上部分汞含量分别是对照区的600和250倍。利用连续化学浸提法分析了修复前后土壤汞形态变化特征,发现硫代硫酸铵辅助植物修复后能显著降低土壤有机结合态汞含量,大幅度提高残渣态汞含量,溶解态与可交换态汞含量略有增加,特殊吸附态和铁锰氧化态汞含量无显著变化。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

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.     

丛枝菌根-植物修复重金属污染土壤研究中的热点

随着菌根研究和植物修复技术的发展,利用丛枝菌根强化重金属污染土壤的植物修复逐渐受到人们的重视。本文系统综述了当前的几个研究热点:(1)菌根植物吸收和转运重金属的分子机制;(2)AM真菌对超富集植物重金属吸收的影响及其机制;(3)AM真菌对转基因植物重金属吸收的影响及其机制;(4)AM真菌与其他土壤生物在植物修复中的复合作用;(5)丛枝菌根与化学螯合剂在植物修复中的复合作用;(6)重金属复合污染土壤的丛枝菌根-植物修复;(7)放射性污染土壤的枝菌根-植物修复;(8)丛枝菌根-植物修复的田间试验研究。在未来的丛枝菌根-植物修复研究中,要筛选优良的宿主植物和与之高效共生的AM真菌,加强相关理论和应用基础研究,并构建高效基因工程菌。     

西红柿镍毒害的土壤主控因子和预测模型研究

选取我国有代表性的17种土壤,运用生态毒理学方法研究了土壤中外源镍(Ni)对西红柿的毒性,结果发现土壤中外源Ni对西红柿的生长毒性主要受土壤pH值、有机碳含量的影响.在供试淋洗(使用模拟的人工雨水滤洗定量的土壤样品)和非淋洗土壤中,Ni对西红柿生物量50%抑制的毒性阈值(EC50)范围分别从11mg·kg-1到932mg·kg-1和从7mg·kg-1到2055mg·kg-1,其最大值和最小值比例分别达到了85和294倍.土壤pH值是土壤中Ni对西红柿生长毒性的主控因子,进一步引入土壤有机碳因子时,淋洗和非淋洗土壤理化性质和EC50之间回归方程的决定系数R2由0.853和0.743分别提高到了0.925和0.824.利用土壤性状(土壤pH值、有机碳含量)可以较好地预测土壤中外源Ni对西红柿生长的毒性阈值.     

天津公园土壤重金属污染评价及其空间分析

随着城市化和工业化进程的加快,我国城市及其周边目前已遭受到明显的重金属污染,本文着重研究了天津17个主要公园土壤重金属的污染特征。2007年10月采集公园土壤样品,利用ICP-MS分析土壤重金属的含量。研究结果表明：Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和Pb的平均质量分数分别为36.57mg·kg-1,116.56mg·kg-1,30.15mg·kg-1,51.04mg·kg-1,0.25mg·kg-1和31.62mg·kg-1。以天津市土壤背景值为评价标准,天津公园土壤重金属污染属于中度污染和轻微生态风险。重金属主要污染因子为Cd,其次是Pb、Zn和Cu。天津中环线以内区域公园土壤重金属污染较中外环线之间相比较重。不同行政区划区域公园土壤重金属污染从综合污染指数来看,由重到轻的顺序为：红桥区〉河北区〉河东区〉南开区〉河西区〉和平区〉北辰区;从潜在生态指数评价来看,由重到轻的顺序为：红桥区〉河北区〉河东区〉南开区〉河西区〉北辰区〉和平区。     

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

采用外源添加重金属和室内培养的方法研究重金属Cd、Pb对滩涂盐渍土脲酶、过氧化氢酶活性的影响,为中国沿海地区土壤重金属污染的监测及重金属对潜在生态环境影响等方面的研究提供参考依据。重金属Cd添加至土壤的质量分数为0、0.5、1.0、2.0 mg.kg-1,重金属Pb添加至土壤的质量分数为0、100、200、400 mg.kg-1,采用完全随机区组设计,3次重复。结果表明：重金属质量分数较低时,单一重金属对土壤脲酶活性具有促进,对过氧化氢酶活性具有抑制作用;重金属质量分数较高时,对土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤过氧化氢酶具有促进作用。重金属Cd、Pb对土壤酶活性的影响存在交互作用,重金属Cd对土壤脲酶活的性影响起主导作用,重金属Pb对土壤过氧化氢酶活性的影响起主导作用。经逐步回归分析,有效态重金属的质量分数低水平时,土壤脲酶活性与重金属Cd呈现显著负相关;土壤过氧化氢酶活性与重金属Pb呈现显著正相关。     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

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.