农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势

在土壤侵蚀研究中，^137Cs、^210Pb和^7Be示踪技术已得到广泛应用，^210Pb主要用在沉积速率的测定及沉积年代的示踪研究上，^137Cs特别适用于大面积的水土流失普查和土壤侵蚀普查，^7Be用于短期内土壤侵蚀研究。在土壤肥效和植物营养元素研究中，常用^13C、^32P和^15N及其化合物示踪定量评价土壤养分，追踪植物对养分的吸收、运转、分配和代谢过程。在环境污染方面，用重金属如Pb、Hg、Cd、Zn等元素的同位素判别污染物质来源，研究污染历史和污染元素在土-水-气-植物中的迁移转化以及在动物有机体内的迁移累积。文章综述了同位素示踪技术在上述方面的应用现状和发展趋势。     

无机阴离子对镉、铅解吸特性的影响

土壤中重金属的解吸直接影响重金属在环境中的形态转化和植物有效性.而地表水环境及土壤中的无机阴离子能与重金属离子络合,影响重金属在环境中的迁移和作物的吸收.因此,有关无机阴离子对重金属解吸特性影响的研究,将有利于了解重金属的吸附-解吸机制及其控制措施.文章以我国东北地区草甸棕壤作为研究对象,采用静态解吸实验研究无机阴离子(C1-、SO42-、F-)对土壤中镉、铅的解吸行为的影响.结果表明,土壤中镉、铅的解吸率与无机阴离子类型、浓度密切相关;随着解吸液中无机阴离子(C1-、SO42-、F-)浓度的增大,土壤镉、铅的解吸率随之提高.C1-、SO42-、F-这3种无机阴离子对解吸土壤中镉的影响力顺序是:C1- > SO42- > F-;对解吸土壤中铅的影响力顺序是:SO42- >C1- > F-.     

环境介质中有机污染物运移的数值模型

在综合考虑有机污染物在土壤-水环境体系中扩散、吸附解吸、分配以及土壤-水界面微生物降解条件下，建立了环境介质中有机污染物迁移转化的非平衡动力学模型，并编制相应的有限元程序，利用该程序对落地原油在土壤中迁移转化非平衡模式与平衡模式进行对比模拟分析，探讨了模型参数kd、λ、λ^*的变化对有机污染物迁移的影响，为定量研究土壤中有机污染物在土壤-水环境中分配与归宿提供了可靠的理论依据，同时为土壤环境质量评价及污染预测、预报与污染防治提供科学的根据与途径．图4表1参11     

伴随阴离子对土壤Cd形态转化的影响

化学性质各异的伴随阴离子通过影响进入土壤的外源Cd2+后的形态转化,而影响其迁移特性和生物毒性。对此进行了解将有助于采取相应的防治镉污染的技术措施。通过室内连续培养试验(0~70 d),研究了伴随阴离子(NO3-、C1-、SO42-)对Cd2+在土壤中的吸附特性、形态分配与转化特性的影响。结果表明,伴随阴离子对添加外源Cd2+溶液后的土壤Cd吸附作用能力表现为:SO42-NO3-C1-;SO42-处理在20 d时吸附率达最大值(93.61%);NO3-与C1-处理在30 d时吸附率达最大值,分别为82.25%、67.97%。初始状态土壤中Cd主要以残渣态存在,可交换态Cd含量与比例最低,占总Cd含量不到10%。添加1.0 mmol·L-1外源Cd2+处理后,在培养期内(0~70 d),表现为可交换态Cd含量铁锰氧化物结合态Cd含量碳酸盐结合态Cd含量残渣态Cd含量有机结合态Cd含量。土壤可交换态Cd在0~70 d分配系数达到38%~61%,其中SO42-处理培养10 d达到最大值(61.09%),NO3-与C1-处理30 d时达到最大值(分别为43.74%和41.80%)。土壤碳酸盐结合态Cd含量在30 d时趋于饱和,其含量(0~70 d)表现为SO42-C1-NO3-。3种伴随阴离子处理的土壤铁锰氧化物结合态Cd含量在0~50d无显著性差异。有机结合态Cd和残渣态Cd含量随着培养周期延长而逐渐增加,但其吸收转化分配比例相对可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态低。从生物利用度系数来评价镉形态的危害程度,初始状态土壤中其危害程度表现为生物潜在可利用态生物难利用态生物易利用态。添加1.0 mmol·L-1的外源Cd2+溶液后,SO42-处理的表现为:生物易利用态生物潜在可利用态生物难利用态;C1-和NO3-处理的表现为生物潜在可利用态生物易利用态生物难利用态。这表明,镉形态在SO42-处理伴随下对土壤造成的危害程度相对C1-和NO3-处理严重。外源Cd2+溶液进入土壤主要转化为可交换态Cd(SO42-NO3-C1-),SO42-处理培养10 d达到最大值(转化系数为61.09%)。可交换态Cd在土壤中具有较强的迁移性,容易被生物吸收利用,对环境影响最大。     

干旱区土壤小麦根系界面Cd行为的环境影响研究——以甘肃省白银市区耕作灰钙土为例

通过大田环境-土壤-作物系统Cd行为的环境影响研究，初步发现，共存元素Cd、Cu、Ni、Pb、Zn对Cd元素在土壤-作物根系界面行为的影响表现为正效应，其影响顺序为Cd>Pb>Cu>Zn>Ni；pH值、粘粒、粗粉粒含量与根系Cd含量呈负相关；磷和砂粒含量与根系Cd含量呈正相关；细粉粒、粗粘粒、有机质和CEC     

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。     

Cd-Pb复合污染在土壤-水稻系统中生态效应的研究

采用盆栽试验研究了重金属复合污染物在土壤 -水稻系统中迁移、积累规律及生态效应。结果表明 :Cd、Pb复合污染使水稻株高比对照的下降了 5～ 7cm ,水稻减产 2 0 % ,2元素交互作用特别是 5元素复合作用影响了水稻的正常生长发育 ;不同处理中重金属在水稻籽实的分配比例依次为 5元素 >2元素 >单元素 ;Cd -Pb 2元素交互作用时 ,Pb元素的存在促进了水稻对Cd元素的吸收 ,而Cd元素却抑制了水稻对Pb元素的吸收 ;Cd比Pb元素易向地上部迁移 ,Pb元素大部分积累于水稻根部     

磁河流域污染物的包气带中赋存规律研究

通过对河北平原磁河流域包气带不同浓度取样并对污染物含量的测定，确定了主要污染物及其在包气带中的分布规律。结果表明：包气带可以将有机质吸附、降解；Cr（Ⅵ）和Cl^-迁移能力强；SO4^2-浓度较低；NH4－N虽然在包气带中能够得到一定的降解，但由于其浓度较高，降解不完全，可能已对包气带构成污染。     

天津污灌区土壤重金属污染环境质量与环境效应

污水作为天津解决农业用水不足的手段已经有几十年的历史。文章分析了污灌区土壤一作物系统中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Zn和Cr等有毒重金属的质量分数，利用单因子污染指数法和加权综合污染指数法进行污染评价。评价结果表明污灌区土壤受到了严重污染，主要重金属污染元素为Cd、Hg；农作物中的主要超标元素为Cd、As。因此，污灌区重金属污染土壤的修复工作迫在眉睫。     

毛细管离子分析方法测定湖水中主要无机阴离子含量

用毛细管离子分析方法分析阴离子（Br^-,Cl^-,SO4^2-,NO2^-,NO3^-,F^-,HPO4^2-,HCO3^-)的混合标准溶液，并测定了北京颐和园昆明湖表层水样中阴离子的含量，结果表明，用这种方法所做的标准曲线具有良好的线性相关关系，相关系数较好，比较不同季节表层湖水样品中阴离子的含量变化特征表明，在实验期间，表层湖水中阴离子含量在不同季节变化不明显。     

农田土壤镉生物有效性及暴露评估研究进展

随着工业化和城市化进程的发展,我国在农田土壤污染领域面临较大挑战,其中镉(Cd)为最优先控制元素之一。农田土壤Cd污染风险类型为健康风险,其主要暴露途径为经土壤-植物系统,并经膳食进入人体。在当前的土壤Cd风险评估中,一般不考虑生物有效性问题,这使得风险评价中实际暴露评估的不确定性普遍偏高。所以,近年来欧洲国家有许多研究者提出将生物有效性因素放在土壤污染物风险评价框架内。基于此,本文立足于农田系统,并从土壤、植物、污染物及环境因素等4个方面详细综述了农田土壤Cd生物有效性的影响因素及其作用机理。其次,分别综述了近年来土壤Cd生物有效性预测模型和土壤Cd膳食暴露评估模型研究进展。最后,分析了我国土壤重金属风险评价中存在的不足,并对农田土壤Cd暴露评估发展态势和研究方向进行了初步预测,以期为农田土壤Cd健康风险评估及安全基准研究提供一定参考。     

多种盐分离子作用下苋菜对重金属的吸收累积特征

模拟不同淋洗脱盐阶段滩涂土壤孔隙水中盐分和重金属含量,通过苋菜水培试验,研究多种盐分离子（SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、Na＋、Ca2＋、K＋和Mg2＋等）的共同作用下,苋菜对Zn、Cu、Ni、Cr、Pb和Cd 6种重金属的吸收、累积和转运的变化。结果表明,与对照相比,在不同盐分离子浓度影响下,苋菜茎叶中Cd的累积增幅为69.2%～146.2%,而茎叶中其他重金属的含量无显著变化,苋菜根系中Cd、Pb、Cr、Ni和Cu含量的最大增幅分别为187.8%、197.7%、305.7%、228.1%和58.2%,但根系中Zn含量未受到显著影响。在相对较高的盐分离子浓度（〉1 312.4 mg.L-1）范围内,不同盐分离子浓度处理间苋菜茎叶和根系中6种重金属含量差异均不显著。盐分处理显著降低了苋菜对Pb、Cr、Ni和Cu的转移系数,但未显著影响苋菜对Cd和Zn的转移系数。     

土壤—植物系统中的镉研究进展

镉是土壤-植物系统中毒性最强的重金属之一，由镉产生的环境污染问题也日趋严重。近20年来，世界各国对镉在土壤-植物系统中的形态、转化、分布和毒害机理等都进行了广泛深入的研究本文对这些研究取得的成果和存在的分歧进行了综合评述，并提出对镉污染土壤进行综合治理的措施．     

The uptake and translocation of selected elements by cole (Brassica) grown using oasis soils in pot experiments

Pot experiments were conducted on cole (Brassica) grown in soils jointly treated with traces of two heavy metals cadmium (Cd) and zinc (Zn). As the concentration of heavy metals in the soil increased, the uptake of these metals by the plants rose. However, the ratio of heavy metal concentration in soil to uptake by plants increased at a slower rate. Bioavailability of heavy metals considered between the roots and soil using non-linear regressions was shown to be statistically significant. Similarly, the bioavailability of these two heavy metals between leaves and roots using a linear regression was also statistically significant. The bioconcentration factors (BCFs) for Cd and Zn were 0.282 and 4.289, respectively. Significant variation of BCF with the heavy metal bioavailability in soil was noted from non-linear models. The transfer factors (TFs) were 4.49 for Cd and 1.39 for Zn. The Zn concentration in leaves under all treatments did not exceed threshold set standards, but Cd levels exceeded these standards when the concentration of Cd in the soil was more than 1.92 mg kg^?1 dry weight (dw). Data indicate that cole (Brassica) is not a suitable crop for oasis soils because of plant contamination with heavy metals, especially Cd.     

Spatial distribution and controlling factors of heavy metals contents in paddy soil and crop grains of rice–wheat cropping system along highway in East China

There is consensus concerning the heavy metal pollution from traffic emission on roadside agricultural land. However, few efforts have been paid on examining the contamination characteristics of heavy metals in roadside paddy-upland rotation field, and especially in combination with detailed quantitative analysis. In this study, we investigated the concentrations of heavy metals (Pb, Cd, Cr and Zn) in soil and crop grains of the rice-wheat cropping system along a major highway in East China in 2008 and analyzed the spatial distribution characteristics of heavy metals and their influencing factors with GIS and Classification and Regression Trees (CART). Significantly elevated levels of heavy metals in soil, rice and wheat grains indicated the heavy metals contamination of traffic emission in roadside rice-wheat rotation field. The contamination levels of Cd, Cr and Zn in wheat grain were higher than rice grain, while that of Pb showed an opposite trend. Obvious dissimilarities in the spatial distributions of heavy metals contents were found between in the soil, rice and wheat grains, indicating that the heavy metals contents in the roadside crop grains were not only determined by the concentrations of heavy metals in the paddy soil. Results of CART analysis showed that the spatial variation of the heavy metals contents in crop grains was mainly affected by the soil organic matter or soil pH, followed by the distance from highway and wind direction. Our findings have important implications for the environmental assessment and crop planning for food security along the highway.     

铅锌冶炼厂土壤污染及重金属富集植物的研究

对株洲市铅锌冶炼厂生产区进行了植被和土壤调查。结果表明，该厂土壤污染以镉铅锌(Cd、Pb、Zn)最为严重，尤其是重金属镉在土壤中含量超过背景值高达208倍，分析原因主要是由于大气尘降和雨水淋洗等使得污染加重。实验采集并分析测定了9种植物中重金属富集量，首次报道了土荆芥是一种铅超富集植物，其体内Pb质量分数高达3888mg／kg。另一种植物商陆能大量富集镉，具有地下部向地上部转运能力强、生物量大、富集总量高的特点，有很大研究价值和应用潜力。另外，荨麻对Zn有较强富集能力，这3种植物可分别用于铅、镉和锌等3种重金属污染土壤的植物修复。     

城郊土壤共存元素对土壤作物系统Cd、Pb迁移的影响分析——以白银市城郊区为例

通过共存元素对土壤小麦系统Cd、Pb行为影响的调查研究发现：大田条件下共存元素以正对数模式与根系Cd、Pb密切相关，同种元素间相关程度最高；根系Cd、Pb积累主要取决于土壤环境Cd、Pb的含量，共存元素也产生一定的影响，认为要防止重金属通过食物链对人类的危害，就必须降低土壤环境中重金属的总量。     

阴离子态养分从第四纪红壤中的淋失特征

在实验室条件下，将第四纪红壤进行淋洗试验，旨在研究第四纪红壤中阴离子态养分的含量及其淋失特征。结果表明，第四纪红壤中各种可溶发生 阴离子态养分含量除ＮＯ＾－３和Ｃｌ＾－外，其它都是很低的，６种阴离子在第四纪红壤中的淋失强弱顺序是：Ｃｌ＾－〉ＮＯ＾－３〉Ｈ２ＢＯ＾－３〉ＳＯ＾２－４〉ｍＯｏ＾２－４？〉ｈ２ｐｏ＾－４，而土壤对它们的固定或吸附能力则相反。     

铜仁市土壤-玉米重金属含量及其健康风险

为了解铜仁市玉米地土壤和玉米籽粒重金属的含量分布特征,并评估当地居民通过玉米籽粒摄入重金属的健康风险.于2018年7月采集了铜仁市自然土壤样品65个、玉米地土壤样品122个和玉米样品100个,并分析其Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As、Hg含量,通过重金属摄入量评价居民膳食暴露的健康风险.结果表明,自然土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As和Hg的含量均值分别为0.148、23.09、29.60、103.6、37.73、16.43、0.144 mg·kg^-1;玉米地土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、As和Hg的含量均值分别为0.273、30.00、27.79、103.4、29.89、13.58、1.037 mg·kg^-1.以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)中的风险筛选值作为限量标准,玉米地土壤Cd、As和Hg超标率分别为18.9%、19.7%和17.2%;以风险管制值为限量标准,玉米地土壤Hg超标率为10.7%.依据GB 2762—2017《食品中污染物限量》,玉米籽粒Cd和Pb超标率分别为7.0%和44%.人体健康风险评价表明,居民通过食用玉米籽粒的重金属健康风险THQ值均小于1,表明食用当地玉米对居民的健康不会造成明显影响.     

北京市典型有机设施蔬菜基地重金属污染特征及风险评估

为研究北京市典型有机设施蔬菜基地重金属污染状况,采用野外调查及室内分析法,选取北京市5个有机设施蔬菜基地中125个土壤样品和77个蔬菜样品进行了Pb、Cd、Cr、As和Hg含量的检测、统计分析与评价,对土壤重金属含量与土壤理化指标进行了相关分析,研究了重金属在蔬菜中的迁移规律,并结合美国环保署(US EPA)推荐采用的健康风险评价模型,评价由于蔬菜摄入导致的成人和儿童的健康风险。结果表明,5个设施蔬菜基地中有极少数土壤样本Cd含量超标,有极少数叶菜样本Cr含量超标,其他重金属含量均未超标。污染指数评价表明5个基地土壤重金属污染排序为:基地5基地1基地3基地2基地4,主要由土壤Cd累积所致。土壤重金属与理化性质相关性表明,5种重金属含量都受土壤的理化性质影响较大。总体上,5种重金属在土壤-蔬菜中迁移能力排序为:CdHgAsCrPb,在不同类蔬菜中的富集系数排序为:叶菜类茄果类瓜果类豆菜类。5种重金属造成的目标危害系数大小依次为:CdPbAsHgCr,不同类蔬菜的综合重金属目标危害系数值排序为:叶菜类茄果类瓜果类豆菜类,所有蔬菜单一重金属目标危害系数和复合危害系数都远小于1,说明单一重金属和复合重金属污染对成人和儿童都没有明显的负面健康影响。