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.     

土壤外源Cd和Pb复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)根系植物络合素和谷胱甘肽合成的影响

采用盆栽实验研究了土壤外源cd和Pb复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)根系植物络合素(PCs)和谷胱甘肽(GSH)合成的影响.结果表明,土壤外源较高浓度cd处理(≥3 mg·kg-1)和高浓度Pb处理(630 mg·kg-1)均抑制了小麦的生长,Cd和Pb复合处理加重了Cd的毒性;Pb处理小麦根内未检出PCs,仅检出GSH,但GSH并没有随Pb处理浓度的增加而增加.随cd处理浓度(≥1 mg·kg-1)的增加,小麦根内PCs和GSH含量显著增加;cd和Pb复合处理增加了小麦根内PCs的合成水平,而降低了GSH的合成水平.回归分析显示,cd及cd和Pb复合污染小麦根内PCs的含量与小麦地上部生物量的抑制率保持相当好的线性关系.结果显示,PCs可用于评价土壤环境中Cd及Cd和Pb复合污染的毒性.     

不同氮肥对小麦生长和吸收镉的影响

为了保证镉含量处于临界值附近土壤上农产品的安全生产,避免不合理施肥引起土壤镉的活化和增加作物吸镉量,研究了4种主要氮肥对不同生育期小麦吸收镉的影响.研究表明,施用硫酸铵、硝酸铵和尿素都比氯化铵促进了小麦生长,明显提高了小麦籽粒产量.所有氮肥处理都比无肥处理增加了小麦对镉的吸收,但不同氮肥处理之间的效果差异显著,其中以氯化铵的促进作用最强,硫酸铵处理的小麦吸收镉最少,尿素处理的小麦对镉的吸收随其用量增加而增加.在小麦整个生育期中,生育前期吸收镉较少,中、后期明显增大;但植株体内镉的浓度却表现为前期高、后期低,呈现随生育期递进而逐渐降低的趋势,只有氯化铵处理表现为拔节期体内镉含量为最高.镉在小麦体内的累积与其生物量的增加呈正相关,从秸秆向籽粒转移的总镉量随小麦籽粒/秸秆比的增加而降低.本试验中土壤的镉含量小于土壤环境质量污染二级标准,但籽粒含镉量均超过国家食品卫生标准允许量(0.1mgkg-1),表明土壤镉污染指标与作物品种密切相关.在镉污染土壤上,应选用低富集镉的小麦品种,避免使用氯化铵,防止过量施用尿素或其它铵态氮肥.     

施用石灰对Pb、Cd、Zn在土壤中的形态及大白菜中累积的影响

重金属的不同形态对于作物吸收重金属及受害具有十分密切的关系,通过施用石灰改变重金属的形态、毒性以及对作物的影响具有重要的意义。以大白菜(Brassica pekinensis)为研究对象,通过盆栽试验,探讨了在铅、镉和锌污染土壤上,施用石灰对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在大白菜中累积的影响。结果表明,施用石灰后,土壤中碳酸盐结合态Pb、Cd和Zn含量明显减少,铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Pb、Cd和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用,石灰用量为5g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好。     

土壤Cu、Cd污染对两种蚯蚓种的急性毒性

通过室内模拟重金属Cu、Cd污染实验,测定了在黄泥土条件下赤子爱胜蚓和威廉环毛蚓的急性毒性效应以及体内累积量.结果表明,赤子爱胜蚓体内Cd累积量与土壤Cd浓度呈显著正相关,赤子爱胜蚓和威廉环毛蚓体内Cu累积量在土壤Cu浓度200～392mgkg-1时呈上升趋势,在Cu浓度392～1075.6mgkg-1时呈下降趋势;威廉环毛蚓体内Cd累积量在土壤Cd浓度200～548.8mgkg-1时呈上升趋势,在Cd浓度548.8～1505.8mgkg-1时呈下降趋势.赤子爱胜蚓和威廉环毛蚓的LC50(Cu)分别为387～555mgkg-1和412～653mgkg-1,LC50(Cd)分别为809～1138mgkg-1和708～1030mgkg-1.总体来看,威廉环毛蚓对重金属Cu的累积能力以及耐受性均强于赤子爱胜蚓,而赤子爱胜蚓对Cd的耐受性强于威廉环毛蚓,但累积能力低于威廉环毛蚓.图4表1参25     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

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。     

连续施用有机肥后重金属在土壤-作物系统中的积累与迁移特征

采用田间小区试验,定量研究连续7年施用不同有机肥后重金属在土壤和作物系统中的积累与迁移特征,为从源头上控制农田土壤重金属污染提供科学依据。研究结果表明,连续7年施用猪粪的处理均显著增加了0—15 cm土层土壤Cu、Zn、As和Cd的含量,且随猪粪施用量增加,耕层土壤(0—15 cm)中Cu、Zn、As和Cd含量也显著增加,增幅分别在77.57%—261.46%、40.41%—145.68%、41.74%—46.19%和14.53%—22.09%。猪粪施用量高时,Zn和Cd已迁移到15—30cm土层并在此层积累;随着鸡粪施用量增加,耕层土壤(0—15cm)Cu、Zn、Cr含量也均显著增加。与施化肥处理相比,连续7年施用鸡粪的处理均显著增加了耕层土壤Cu、Zn和Cr含量,增幅分别在16.81%—38.72%、133.93%—435.73%和33.45%—58.31%。鸡粪用量较高时,Cu、Zn、Cr向15—30 cm土层迁移并积累。该试验条件下,连续7年施用高量鸡粪后耕层土壤Zn含量已超过土壤污染风险筛选值。连续7年施用猪粪的处理均显著增加了小麦籽粒Cu和Zn含量,增幅分别在27.18%—49.87%和25.66%—98.81%;连续7年施用高量鸡粪的处理均显著增加了小麦籽粒Zn和Cd含量,分别增加64.74%和40.00%。连续7年施用猪粪的处理和高量鸡粪的处理小麦籽粒Zn含量超过相关的食品安全标准(NY 861—2004)。     

镉锌复合胁迫对秋茄幼苗渗透调节物质的影响

通过土壤盆栽研究了不同浓度镉(Cd,0、2.5、50 mg kg-1)、锌(Zn,0、100、500 mg kg-1)胁迫下红树植物秋茄的幼苗体内可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、有机酸含量的变化.结果表明,Cd、Zn单一处理下,秋茄体内渗透调节物质含量随重金属浓度升高而增加;Cd、Zn复合处理对秋茄体内可溶性蛋白质含量的复合效应主要表现为协同作用:Cd的加入减弱Zn对秋茄体内可溶性糖含量的刺激作用,低Cd浓度处理下Zn的加入导致可溶性糖含量增加,而高Cd浓度处理下Zn的加入反而降低其含量.低浓度Zn(或Cd)的加入与土壤中Cd(或Zn)发生拮抗作用,秋茄体内肺氨酸、有机酸含量下降;高浓度Zn(或Cd)的加入与土壤中的Cd(或Zn)发生协同作用,导致渗透调节物质脯氨酸、有机酸的积累量增加,从而缓解高浓度重金属的胁迫.植物组织或部位不同,Cd与Zn浓度和比例不同,Cd、Zn之间的复合作用存在一定的差异.表5参30     

Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响

外来植物紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵我国西南地区并造成了严重的生态灾难,通过研究Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响,有助于从生态学角度为紫茎泽兰的综合防控提供依据。采用模拟Pb、Cd污染土壤培养法研究了不同浓度Pb、Cd及其复合污染作用下紫茎泽兰的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度的Pb、Cd对紫茎泽兰的生长有促进作用,高浓度则表现出一定的抑制作用,生物量,株高,根长均明显减少。紫茎泽兰体内Pb、Cd吸收量与污染土壤具有良好的相关性,随处理浓度增加明显增大,极端浓度Pb、Cd胁迫下紫茎泽兰各器官Pb、Cd积累量与对照相比显著增加,1000 mg·kg-1处理时紫茎泽兰根、茎、叶的Pb质量分数均分别高达603.69、568.31、598.85 mg·kg-1;100 mg·kg-1 Cd处理时其根、茎、叶的Pb、Cd累积量依次为165.21、93.59、152.79 mg·kg-1。说明紫茎泽兰对Pb、Cd具有较好吸收累积及转运能力,可作为重金属污染地区的一种理想的修复植物。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

4种草对铅锌尾矿污染土壤重金属的抗性与吸收特性

盆栽试验的结果表明,高羊毛、早熟禾、黑麦草、紫花苜蓿在纯尾矿污染土壤或经处理的尾矿污染土壤上都能生长,但在处理的土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草坪草更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物。单位面积上 4 种植物体内重金属质量分数高低均为 w(Zn)>w(Pb)>w(Cu)>w(Cd),但每种植物对 Cd、Pb、Zn 和 Cu 的吸收质量分数和分布均不相同,一般为根系质量分数大于茎叶。加入改良剂(CaCO3)和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的 4 种草坪草生物量显著增加,植物体中的 Cd、Pb、Zn 质量分数下降,但 Cu 质量分数反而上升,结果单位面积上草坪草吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草坪草相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性。     

蜈蚣草对Pb、Zn复合污染的响应

为探明蜈蚣草修复重金属复合污染土壤的能力,本实验利用水培实验研究Pb、Zn交互作用下蜈蚣草对Pb、Zn积累变化以及蜈蚣草对Pb、Zn的解毒机理.实验结果显示,在Pb、Zn复合污染情况下,重金属Zn在0—10 mg.L-1下可促进蜈蚣草根、茎对Pb的富集能力,降低蜈蚣草对Pb的转运能力;而Pb则促进蜈蚣草对Zn的转运系数,提高蜈蚣草茎、叶对Zn的富集能力,并呈现出蜈蚣草对Pb的富集能力大于对Zn的富集能力.实验结果进一步显示,随着重金属复合暴露浓度增加,蜈蚣草叶绿素含量先上升后下降,丙二醛含量先下降后上升,淀粉、蔗糖、O2-含量则逐渐上升.这说明淀粉、蔗糖、O2-.等具有一定的解毒作用,能增强植物对重金属的抗性.实验结果还显示,蜈蚣草对Pb、Zn具有较强的耐性和富集能力,可利用蜈蚣草修复Pb污染土壤以及低Zn浓度的Pb-Zn复合污染土壤.     

不同来源重金属在土壤中的形态分布差异

试验表明：不同来源的Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ复合污染物在土壤中的形态分布有明显的差异，在废矿水和尾矿砂污染的土壤中，Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ主要以残渣态存在，而添加土壤中的Ｐｂ主要以弱专性吸附态和有机结合态存在，Ｚｎ和Ｃｄ主要以交换态存在，大豆苗对添加土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力较强，而对废矿水污染和尾矿砂污染土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力相对较弱。     

Cadmium distribution in rice plants grown in three different soils after application of pig manure with added cadmium

A glasshouse pot experiment was conducted to investigate Cd concentrations in the aboveground parts of two consecutive crops of rice and Cd availability in three different soils (loam, silt loam, and sandy loam) after application of pig manure with added Cd. Soil pH tended to increase with increasing application rate of pig manure from 1 to 3% (w/w, oven dry basis). Soil diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) extractable Cd showed a clear positive correlation with soil total Cd content and increased with increasing Cd amendment of the manure but showed no difference between the two manure application rates. Cd concentrations in the grain, husk, and straw were significantly and positively correlated with soil DTPA-extractable Cd (p < 0.001). Within each level of manure Cd, the higher rate (3%) of manure produced lower Cd concentrations in the grain, husk, and straw on all three soils than did the lower rate (1%) after the first crop, but this no longer occurred after the growth of the second crop. Grain Cd concentrations exceeded the Chinese National Food Quality Standard (0.2 mg kg(-1)) most often on the loam, with intermediate frequency on the silt loam, and least often on the sandy loam, the soil with the highest pH and lowest organic carbon content and cation exchange capacity.     

西安市兴庆宫公园土壤中重金属含量研究及污染评价

通过对西安市兴庆宫公园表层土壤的取样调查,分析了Cu、Zn、Cd、Cr及Pb等5种重金属的含量及形态分布特征,并对其综合污染状况及潜在生态风险进行分析与评价。结果显示,兴庆宫公园的表层土壤呈碱性,并含有较多有机质;土壤中Cu、Zn、Cd、Cr及Pb平均含量分别为29．89mg／kg、55．28mg／kg、0．169mg／kg、66．71mg／kg和43．59ms／kg;土壤中Cu、Zn、Cd、Cr及Pb化学形态均以残渣态为主;整个公园土壤内梅罗污染指数为2．29,土壤重金属综合污染已经达到中度污染;整个公园潜在生态风险指数平均值为73．89,生态风险等级为轻微。     

天津市清静黄河口河岸翅碱蓬的重金属富集特性

对天津市清静黄河口河岸生长的翅碱蓬根茎叶及其生长土壤中铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、锌(Zn)、砷(As)和镍(Ni)的含量进行了分析.结果表明,这些重金属元素在污染土壤和翅碱蓬各器官中均发生了明显累积,且累积强度不同.在污染土壤中,Cd的累积强度最弱,Zn的累积强度最强,重金属累积强度顺序为Zn>Cu>Pb>Cr>Ni>As>Cd.翅碱蓬叶部积累了大量的As、Ni和Zn,表明翅碱蓬对As、Ni和Zn的吸收和富集能力较强,而对Cu和Pb的吸收和富集能力较弱,迁移累积率顺序为As>Ni>Zn>Cr>Cd>Cu>Pb.污染土壤上生长的翅碱蓬的生物量远低于正常土壤上生长的翅碱蓬的生物量.图1表5参19     

污灌区土壤-小麦系统重金属污染、迁移和积累--以开封市化肥河污灌区为例

以开封市化肥河污灌区为例，研究了土壤-小麦系统重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni和AS)污染、迁移和积累规律。结果表明，该区土壤重金属污染较为严重，所有样点的综合污染指数均大于1，其中Cd和AS污染最为严重，其平均质量分数远远超出了土壤环境二级标准值。在该区土壤上种植的小麦也表现出一定程度的重金属累积，但其茎叶和种子重金属质量分数差别较大；在所有种子样品中，Zn质量分数都未超标，AS、Cr和Pb质量分数部分到达了较高的残留水平，Cd质量分数则远远超出了国家食品限量卫生标准。依据重金属迁移累积率(βi)，小麦对As和Cr的吸收能力较低，而对Ni和Cd的吸收能力较高；在所有小麦样品中，除Cu外，茎叶对同一重金属的平均富集能力均大于种子。     

Field evaluation of intensive compost application on Cd fractionation and phytoavailability in a mining-contaminated soil

A field experiment was conducted to investigate the effect of chicken manure compost on the fractionation of cadmium (Cd), soil biological properties and Cd uptake by wheat in a soil affected by mining activities in Hubei province, China. Compost was applied at five levels (0, 27, 54, 108, 216 t ha^?1), and winter wheat (Triticum aestivum L.) was chosen as an indicator plant. Results showed that the application of compost increased soil pH and the content of total phosphorus and organic matter. Soil biological properties such as microbial biomass carbon, invertase, protease, urease and catalase activities were significantly enhanced by 0.24–3.47 times after compost application. Sequential extraction indicated that compost amendments decreased the acid-extractable Cd by 8.2–37.6 %, while increased the reducible and oxidisable Cd by 9.2–39.5 and 8.2–60.4 %, respectively. The addition of 27–54 t ha^?1 compost reduced Cd content in wheat stems and seeds by 69.6–75.0 % and 10.3–18.4 %, respectively. However, only 25.5–26.5 % reductions in Cd content in wheat stems were observed in 108–216 t ha^?1 compost amendments, and no significant decrease was detected for seeds. This study suggests that although compost is a suitable organic amendment to improve soil fertility and biological activities, the addition of compost should be moderated by an appropriate rate to optimize the use of compost for the reclamation of metal-contaminated soils at field scale.     

徐州市城区公园绿地土壤重金属污染及其评价

通过对徐州市泉山、云龙、鼓楼、九里4个城区的公园绿地土壤进行系统采样测定,对其土壤重金属富集与污染状况进行分析与评价。结果表明,该城区表层土壤中5种重金属(Cd、Cu、Zn、Pb、Cr)含量均高于中国土壤元素背景值,其中Cd单因子富集指数为30.00,污染指数为14.56,富集程度较高,污染较严重;Cu、Zn、Pb、Cr单因子富集指数和污染指数均接近1,富集程度较低,无污染或轻度污染。