陕南土壤中水溶态硒、氟的含量及其在生态环境的表征

以陕南早古生代地层上发育的土壤为材料,研究土壤中水溶态硒、氟的含量及其与总量、土壤pH值之间的关系,探讨土壤水溶态硒、氟含量在生态环境中的表征作用.结果表明,陕南土壤中水溶态硒、氟的平均含量分别为0.012μg·g-1和0.87μg·g-1,土壤中水溶态硒、氟的含量同其总量之间都存在着显著的正相关关系;在供试土壤pH范围内(5.10—7.52),水溶态硒的含量随pH值的增加先降后升,水溶态氟随pH值的增减而同步增减,其相互间的关系均可用函数方程式定量表达.水溶态硒含量能较好地表征陕南的高硒生态环境,水溶态氟可作为生态系氟质量状况的一个指标,但其指示作用又囿于地域空间的限制.     

电感耦合等离子体质谱法测定土壤样品中的痕量硒元素

随着电感耦合等离子体质谱技术的发展,准确测定环境样品中的痕量硒元素含量越来越受到关注。质量数76、78、80和82的硒元素受氩的多原子干扰非常严重,必须进行校正才能得到满意的结果。利用动态反应池模式对土壤样品的测定条件进行条件优化,将Cell Gas从0.3～0.7ml/min步幅0.1ml/min、RPQ从0.45～0.7步幅0.05进行同步优化,最终确定针对消解样品的Cell Gas为0.5ml/min,RPQ为0.45,78Se是最佳的测定同位素。通过石墨电热赶酸仪赶酸,适当稀释控制可溶性固体量,在线加入103Rh内标来克服基线漂移,提高了分析方法的准确性。2%甲醇的加入提高了硒在电感耦合等离子体中的离子化强度,在一定程度上增强了低浓度的响应值。根据国家标准参考物质的分析结果评价方法的准确性,证实所建立的方法简便、准确、快速。     

青菜中镉的吸收和累积对硒的响应规律

镉是一种有毒重金属,广泛种植的青菜却对镉有较强的富集能力.鉴于我国土壤的镉污染现状,消减青菜可食部位镉的累积有重要意义.硒可以调控植物对镉的吸收.通过3种青菜的水培硒、镉处理,以及硒影响下镉的吸收动力学,结果表明,3个浓度亚硒酸盐均使杭州油冬儿地上部镉含量显著降低50%左右;苏州青根和上海青的地上部镉含量则随硒水平提高而降低,但不显著.不同浓度亚硒酸盐可以降低青菜中镉转移系数,高浓度硒的抑制效果更明显; 50μmol·L~(-1)亚硒酸盐使杭州油冬儿和苏州青根的镉转移系数显著降低了50%左右.亚硒酸盐可以提高青菜中铁、锰的含量,50μmol·L~(-1)亚硒酸盐使杭州油冬儿地上部铁含量提高了1/2. 1 h吸收试验中,两种硒均显著提高了青菜对镉的吸收速率,并使V_(max)提高了100%以上.因此,硒可以降低青菜可食部位的镉累积,但此效果依赖于品种,而且主要来源于硒对镉在植物内转运的影响,而非根表的吸收竞争.     

水稻对不同土壤中硒酸盐/亚硒酸盐的吸收和富集

通过土培试验研究了在3种类型土壤(红壤、黑土和灰钙土)上施用不同价态硒肥(Na2 SeO3或Na2 SeO4)条件下,水稻地上部硒含量的变化.结果表明,在水稻幼苗期,3种土壤上Se4+硒肥处理的水稻幼苗地上部硒含量高于Se6+硒肥处理.施用Se4+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为5.76、1.18和1.11 mg· kg-1,分别为对照的2.5、4.7和6.9倍;施用Se6+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为4.70、0.66和0.73 mg·kg-1.在水稻成熟期,施用Se4+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别由对照中的0.34、0.05和0.05 mg·kg-1增加到0.94、0.14和0.20 mg·kg-1;施用Se6+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别为1.13、0.12、0.16mg·kg-1.不同价态硒肥处理和土壤类型对水稻幼苗和成熟地上部硒含量都有显著影响.在pH值低的红壤上施用Se6+硒肥效果更好,而在pH值高的黑土和灰钙土上施用Se4+硒肥效果更好;从环境风险和硒对植物毒性的角度考虑,硒肥以亚硒酸盐的形式施用比较好.     

反硝化菌促进硒酸盐还原研究及其应用初探

生物还原法处理水体硒污染,绿色经济。但大多数硒酸盐还原模式菌环境适应性较差,工程应用困难。采用某些具有硒酸盐还原能力的反硝化菌治理硒污染,则是一种新的尝试。以反硝化菌主导的硒酸盐还原菌群为研究对象,通过底物还原速率对比分析,结合微生物群落数据和功能基因定量,证实了Nap型硝酸盐还原酶主导了硒酸盐还原过程,明确了反硝化菌在还原硒酸盐过程中的作用,进一步拓展了硒还原菌谱。并以此为基础,提出了一种全新的硒酸盐污染治理策略:采用硝酸盐对活性污泥进行预驯化,可大大提升硒酸盐还原效率,因而具有一定的工程应用价值。     

硒在土壤-农作物系统中的分布特征及富硒土壤阈值

为查明Se在土壤-农作物系统中的分布特征,开展富Se土壤阈值研究,在重庆市黔江区采集表层土壤8789件,深层土壤155件,并采集玉米籽实141件和水稻籽实159件（同时分别采集对应根系土样品141件和159件）,分析了土壤及农作物中的Se、有机质、S、Mn、TFe₂O₃、Al₂O₃和K₂O等含量及土壤pH,利用地统计法分析了表层及深层土壤Se的分布特征,基于多元回归分析,研究Se生物有效性的影响因素,基于根系土各组分含量及农作物Se含量进行土壤富Se阈值研究.结果表明,研究区高Se土壤占全区的32.72%;表层土壤及深层土壤Se含量的分布主要受到成土母质的控制,土壤Se源稳定且表层富集现象明显.玉米和水稻的富Se率分别为75.35%、46.81%,土壤有机质和S含量均会限值Se的生物有效性.若种植作物为玉米,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;若种植作物为水稻,在土壤pH≤7.5时,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;在土壤pH>7.5时,建议以0.4 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值.同样地,若研究区种植有其他大宗农作物,亦可用该方法进行建议富Se土壤阈值研究.     

基于根伸长测试终点的小白菜Cd及Se-Cd物种敏感性分布

暴露剂量-效应是污染物生态风险评价的核心,为了探究Se（硒）对Cd（镉）毒性的影响并筛选出小白菜Cd耐性品种,在实验室条件下,以小白菜种子萌发期的根伸长作为测试终点,采用Log-logistic模型及低剂量Hormesis兴奋效应模型确定了Cd及Se-Cd联合作用下小白菜Cd剂量-效应关系,基于Burr-Ⅲ分布模型分析了11种小白菜Cd敏感性差异.结果表明：（1）小白菜品种YDE（油冬儿）、HYG（黑油冠）、SZQ（苏州青）为Cd耐性品种,NY（奶油）、SG259（苏冠259）、KR（抗热）为Cd敏感性品种.（2）1 mg/L及以下的Cd浓度对耐性品种小白菜具有轻微的相对根伸长（RRE,relative root elongation）兴奋效应,大于1 mg/L的Cd浓度抑制其RRE;适宜浓度Se （0.6 mg/L）可有效降低5～10 mg/L浓度Cd对小白菜尤其Cd敏感性品种的毒性,但可增强高浓度Cd对多数小白菜品种的毒性.（3）Se-Cd作用下的HC₅²⁰和HC₅⁵⁰值（分别基于20%、50%...     

硒和生物炭联合施用降低稻米甲基汞累积的研究

汞矿区土壤汞污染是造成水稻及其他作物中汞累积的主要原因,尤其是稻米中甲基汞的累积已成为当地居民甲基汞暴露的重要途径之一。本文针对含汞废水排放所造成的稻田汞污染情形,分别进行了模拟实验和盆栽试验,探究无机硒、生物炭、硒和生物炭联合施用对降低稻米甲基汞累积的作用效果。结果表明,无论向土壤中添加无机硒,还是生物炭,抑或是两者的组合均能有效降低土壤中甲基汞含量,且随着硒添加量的增加,其相应处理组土壤甲基汞含量不断降低。盆栽试验表明稻米中甲基汞含量因硒或生物炭的添加降低62%～73%（硒处理）、88%（生物炭处理）和90%～91%（硒+生物炭处理）,表明了硒和生物炭共同施用的作用效果要好于单独施用硒的作用效果。这种效果可能与生物炭降低了土壤中甲基汞的生物可利用性有关。总之,本研究为原位修复控制稻田汞污染风险提供了可能途径。     

广东揭东土壤硒的分布特征及影响因素研究

以揭东区为调查研究对象,采集211个表层土壤样品(0～20 cm)和52个深层土壤样品(>150 cm),测定了区域土壤全硒含量,结合相关性分析、回归分析、地统计分析研究土壤硒的分布特征及其影响因素。结果表明,揭东区土壤全硒含量变化于0.112～1.315 mg/kg,平均值为0.496 mg/kg,总体上处于中硒及高硒水平,不存在缺硒和硒过剩土壤。区域富集面积达63%,强富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区。不同成土母质中,硒富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区;不同土壤类型中,花岗岩风化形成的黄壤硒含量最高,平均值为0.729 mg/kg,以花岗岩为母质发育的赤红壤硒含量次之,平均值达0.563 mg/kg;第四系沉积物发育形成的水稻土硒含量最低,平均值为0.408 mg/kg。回归分析表明,土壤全硒含量与铁铝含量、pH具有极显著正相关。影响揭东土壤硒含量的主要因素是成土母质,土壤p H、铁铝含量、土地利用方式及海拔高度对土壤全硒含量分布与富集也有一定的影响。     

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源,采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品,测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn）,并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明:研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值,只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值,但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80,属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni）,w（As）与w（Se）,w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似,w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强,w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平,提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石,Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育）,Cr、Ni主要来源于成土母质,Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响,As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示,综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分,能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响;研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源,土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.