植物大战重金属

镉大米背后,是被重金属污染的土地。这些土地如何修复?植物修复技术脱颖而出,其中植物提取是目前最有效的方法:利用超富集植物的根系从土壤中吸取重金属,并将其转移、贮存到植物的地上部分,然后收割地上部分,连续种植超积累植物即可将土壤中的重金属降到可接受水平。但最重要的,是在源头控制住污染。     

惠州农业土壤、灌溉水和农产品中有机氯农药的残留

用气相色谱法(GC-ECD)对惠州市51个农业土壤样品、12个灌溉水样品和21个农产品样品中的HCHs和DDTs残留量进行了测定.HCHs平均含量分别为土壤1.66μg/kg、灌溉水5.86ng/L、农产品24.74μg/kg;DDTs平均含量分别为土壤4.98μg/kg、灌溉水2.06ng/L、农产品41.72μg/kg,土壤中有机氯农药通过多种方式进入到水体及农产品中.从HCHs和DDTs异构体组成可以看出,环境中绝大多数农药残留是由于历史上使用造成的,个别地区可能还有新的污染输入.同其它地区相比,惠州农业土壤和灌溉水中的有机氯农药残留水平较低,但农产品尤其是蔬菜中DDTs富集程度较高.     

北方农田镉污染土壤玉米生产阈值及产区划分初探

为探究我国北方镉(Cd)污染农田中玉米安全生产的土壤阈值以及产区划分,于部分北方玉米主要产区(含不同程度Cd污染)收集了 129套点对点的土壤-玉米样品,分析了土壤理化性质与土壤、玉米籽粒Cd含量之间的相关性,利用多元线性回归法和物种敏感度分布曲线法(SSD)推导不同土壤情景下土壤Cd的生态阈值,并进行了玉米"宜产、限产、禁产"产区划分.结果表明,研究区土壤与玉米籽粒中Cd含量超标分别为99.62％和49.61％;玉米籽粒中Cd富集系数(BCF)与土壤pH、土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)和土壤有效态Cd含量(DTPA浸提)均呈极显著相关性(P＜0.01).多元线性回归法的预测可解释因变量71.9％的变异量;基于研究区土壤特性以及参考资料,划分3种不同土壤情景分别为,情景1:6.5＜pH≤7.5,土壤 ω(SOM)=15 g·kg-1,土壤 CEC=15 cmol·kg-1;情景2:7.5＜pH＜8.5,土壤 ω(SOM)=20 g·kg-1,土壤 CEC=20 cmol·kg-1;情景3:pH≥8.5,土壤 ω(SOM)=17 g·kg-1,土壤 CEC=17 cmol.kg-1,利用 SSD 法中 Logistic 函数模型推导以上3种情景的粮食宜产区土壤Cd阈值分别为3.00、3.80和3.11 mg·kg-1;禁产区阈值为8.95、9.10和7.21 mg～kg-1,当土壤Cd含量介于宜产区阈值与禁产区阈值之间时该区域划分为粮食限产区;玉米用于饲料使用时3种情景下的饲料宜产区阈值分别为14.94、18.90和15.55 mg·kg-1,禁产区阈值分别为44.93、45.40和36.05 mg·kg-1,两者之间的区域为饲料限产区.以上方法和结果可为我国北方农田土壤的安全生产提供参考,并为土壤生态阈值的标准制定提供科学依据.     

华中地区冬季灰霾天气下PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价:以湖北黄冈为例

为探究华中地区灰霾天PM_2.5中重金属元素的污染特征及其潜在健康风险,于2018年1月13~24日对华中区域观测点——黄冈站点加密采集PM_2.5样品.采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对PM_2.5中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn和Pb进行分析,通过富集因子法对其污染特征进行探讨,并采用美国环保署推荐的暴露模型对其潜在风险进行评估.结果表明,观测期间PM_2.5中Zn质量浓度最高,致癌物质As、Cd质量浓度均高于我国环境空气质量标准（GB 3095-2012）的二级标准限值,70%的元素质量浓度在灰霾中期占比最大.富集因子分析显示,Cd、Sn、Co、Pb和Zn富集程度最高,特别是在灰霾中期,这些物质主要来源于交通和燃煤.人体健康风险评价结果显示,手口摄食是引起非致癌风险的主要途径,儿童的暴露量和非致癌风险均明显高于成人.Pb对儿童存在非致癌风险,PM_2.5中重金属对成人不具有非致癌风险且致癌重金属不具有致癌风险.     

污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性影响

采用EPA Method 29方法、冷原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法采集和分析一台超低排放燃煤机组污泥掺烧前后的原燃料、烟气和副产物样品中各痕量元素浓度,研究污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性的影响.结果表明：污泥中富含Zn、Cu元素,浓度分别是煤样中的18.81倍和17.64倍.污泥掺烧使掺配后入炉煤中痕量元素含量普遍升高.污泥掺烧前后整个系统、锅炉系统和全流程大气污染控制设施的痕量元素质量平衡率均在可接受范围内.污泥掺烧对痕量元素的分布特征无明显影响,随粉煤灰排放是痕量元素的主要排放去向.通过烟囱排放到大气环境的痕量元素排放量占比很小,不超过0.43%.污泥掺烧前后SCR入口烟气中痕量元素除Hg外主要以颗粒态形式存在.污泥掺烧后各痕量元素在粉煤灰和底渣中的相对富集系数未显著改变.经过全流程大气污染控制设施协同控制后,污泥掺烧前后烟囱总排口痕量元素排放浓度分别为0~12.76,0~14.97μg/m³.污泥掺烧后痕量元素排放浓度均满足美国燃煤发电机组有害大气污染物排放标准、上海市燃煤耦合污泥电厂大气污染排放标准和生态环境部生活垃圾焚烧污染控制标准的限值要求.现有的燃煤电厂大气污染控制系统对6%污泥掺烧比工况下痕量元素排放的控制具有较好的适应性.     

复合填料ANAMMOX系统脱氮效能及微生物群落研究

为实现厌氧氨氧化菌(AnAOB)的高效富集,于第26天和第95天在反应器内分别添加活性炭填料和组合填料,构建复合填料ANAMMOX (anaerobic ammonium oxidation,厌氧氨氧化)系统. 通过测定进出水NH₄+-N、NO₂?-N和NO₃?-N浓度变化,考察在不同时期添加填料对反应器脱氮效能的影响,并运用16S rRNA高通量测序技术考察污泥的微生物多样性和群落结构变化情况. 结果表明:①经过160 d的运行,成功构建了具有良好抗冲击负荷能力的复合填料ANAMMOX系统,且其稳定运行期间,TN容积负荷(NLR)和TN去除负荷(NRR)分别可达0.97和0.83 kg/(m3·d),化学计量比接近理论值1∶1.32∶0.26. ②复合填料ANAMMOX系统促进了AnAOB的富集,污泥颜色由初始的黑色逐渐转变为红褐色,并出现ANAMMOX颗粒污泥,复合填料表面有大量AnAOB聚集形成了红色生物膜. ③第160天时,AnAOB在系统中处于主导地位. 门水平分析发现,浮霉菌门的相对丰度由0.77%提至33.17%,绿弯菌门的相对丰度从9.17%提至22.65%,其他菌门的相对丰度降低;属水平分析发现,ANAMMOX菌种Candidatus jettenia和Candidatus brocadia的相对丰度分别为30.56%和1.93%. 研究显示,复合填料ANAMMOX系统可以维持反应器稳定的脱氮效率,同时能实现AnAOB的高效富集.      

污灌区镉污染麦田安全利用技术的工程应用

为探索工程改良、植物修复、钝化修复、拮抗修复、钝化-拮抗修复技术在污灌区镉(Cd)污染麦田安全利用工程中的应用效果,研究了上述5类技术在河南省某典型污灌区应用后小麦籽粒Cd含量、土壤Cd含量和小麦Cd富集程度。结果表明:拮抗-钝化单一或复合修复可通过影响小麦籽粒Cd的富集和土壤Cd含量来降低小麦受重金属Cd的污染,如施用适量磷基+铁基矿物复合材料可降低38%小麦籽粒Cd含量,施用适量磷基矿物材料B小麦籽粒Cd含量可降低27%~48%,2种处理修复效果显著;其他技术虽有一定修复效果,但并不显著。小麦Cd富集系数(PUF_Cd)可作为评价污灌区Cd污染麦田安全利用工程中技术应用效果的参考指标之一。     

乌鲁木齐树木叶片汞浓度时空特征及环境意义

城市大气环境由于受人为活动影响,具有较高大气汞浓度和时空分布不均一特征。植被叶片虽具有较强富集大气汞的能力,但能否指示城市大气汞时空变化,目前尚有存疑。本文通过连续监测新疆乌鲁木齐市区内6个采样点5种常见树种叶片,在生长季（2019年5～10月）内的汞浓度,分析树叶汞浓度的时空分布变化特征,进而寻找潜在的最优树种叶片,反演乌鲁木齐大气汞污染程度。结果表明,城市内的局地污染能够显著提高叶片汞浓度;树种叶片对大气汞浓度的敏感性存在明显差异（P<0.01）;落叶阔叶树的叶汞浓度与叶片生长时间呈显著正相关关系（P<0.01）,即叶片在整个生长期不断积累大气汞;而针叶汞浓度一年之内与生长时间无显著关系。考虑到圆冠榆叶片对大气汞浓度敏感性较高且分布范围更广,圆冠榆作为乌鲁木齐城市大气汞的生物监测器较为合适。本研究为研究城市大气汞浓度生物监测提供了典型的案例与借鉴。     

宁夏石嘴山市农用地土壤硒的富集因素

石嘴山市是典型的枯竭型资源城市,为发展富硒农产品种植业和促进城市绿色可持续发展转型,在石嘴山市开展富硒土壤调查.采集农用地中7399个表层（0~20 cm）土壤样、30个大气沉降样和9个成土母岩样,运用GS⁺、ArcGIS和SPSS软件通过构建半方差变异函数模型、普通克里金插值、统计学的相关分析和均值分析等方法对土壤硒（Se）的含量、空间分布和富集因素进行分析,对碱性土壤区Se的富集特征进行探索归纳.结果表明,石嘴山市农用地表层土壤ω（Se）为（0.26±0.12） mg·kg^-1,空间分布自相关性极强,Se含量变化与自然因素相关,离贺兰山山前煤矿聚集地近者Se含量较高;成土母质是控制土壤Se富集的首要因素,土壤理化性质如有机质、pH和铁锰氧化物等均对Se在表生环境中富集有一定影响;相比强碱性环境,碱性条件更利于Se的富集.     

橡胶草(TKS)对铅镉污染农田土壤的修复潜力

橡胶草（TKS）是一种可作为天然橡胶原料的能源植物.为研究橡胶草对铅（Pb）和镉（Cd）污染农田土壤的修复潜力,通过人工控制性盆栽试验,以相关标准的风险筛选值和管制值为区间,施以4种浓度Pb和Cd复合胁迫处理,探讨橡胶草对Pb和Cd的富集及耐性特征.结果表明,随着土壤中Pb和Cd含量增加,橡胶草的叶绿素含量和生物量均逐渐降低,SOD、POD和CAT酶活性逐渐升高.Cd富集系数和转运系数在1.20~1.50之间,具有部分Cd超富集植物特征.Pb富集系数和转运系数在0.71~1.11之间,是较好的Pb富集植物,具有修复ω（Pb）为400 mg·kg^-1以下的土壤的潜力.Pb和Cd积累量逐渐增加,地上部最大Cd积累量为9.832 μg·plant^-1,最大Pb积累量为1091.185 μg·plant^-1.但在更低浓度的Pb和Cd复合污染土壤中,去除率更大,修复效率更快.使用橡胶草修复Pb和Cd污染农田土壤具有较好的应用前景和经济价值.