江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

根表铁膜对水稻吸收转运稀土元素Ce的影响

采用溶液培养的方法探讨根表铁膜形成对水稻吸收积累和转运稀土元素Ce的影响。结果表明,Ce污染胁迫可抑制水稻根表铁膜的形成,根表铁膜吸附的Ce量随着溶液中Ce浓度的提高而增加。根表铁膜形成可降低水稻根系但提高水稻茎叶对Ce的吸收积累。当溶液中Ce浓度为0.1、0.5和1.0 mmol·L~(-1)时,铁膜诱导组水稻根系Ce含量分别比非诱导组水稻根系Ce含量降低38.60%、45.94%和32.75%,诱导组水稻茎叶Ce含量分别比非诱导组水稻茎叶Ce含量提高42.37%、28.87%和22.62%。根表铁膜形成可影响Ce在水稻植株中的富集和转运能力。非诱导组水稻根系富集Ce的能力远大于茎叶。诱导组水稻根系对Ce的富集能力最强,其次是根表铁膜,最后是水稻茎叶。诱导组水稻根系Ce转运系数显著大于非诱导组的根系,说明根表铁膜形成可促进水稻根部Ce向茎叶中转运。可见,根表铁膜对水稻吸收转运稀土元素的影响机理比较复杂。     

外源钙对两种价态锑胁迫下水稻幼苗吸收积累锑和钙的影响

通过溶液培养试验,研究外源钙对两种价态锑[Sb(III)和Sb(Ⅴ)]胁迫下水稻吸收积累锑和钙的影响。结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(III)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,施Ca可缓解Sb对水稻的毒害。Sb(III)和Sb(Ⅴ)的添加对水稻根系和茎叶吸收积累Ca影响不一致。当溶液中的Ca浓度为5.0 mmol·L-1时,添加三价Sb 10和30μmol·L-1均可以显著地降低水稻茎叶中的Ca含量15.7%和49.4%,但是添加Sb(Ⅴ)浓度为30μmol·L-1时,却分别提高水稻茎叶和根系Ca含量26.2%和50.4%。Ca的添加可以显著地降低水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累。在30μmol·L-1Sb(III)处理下,添加5.0和20 mmol·L-1的Ca可导致水稻根系和水稻茎叶Sb浓度分别比对照处理降低19.0%-79.4%和42.6%-71.8%;在30μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加5.0和20 mmol·L-1的Ca可导致水稻根系和水稻茎叶Sb浓度分别比对照处理降低34.3%-70.6%和74.1%-84.6%。Ca的添加对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响。综上所述,可以通过施用Ca肥来防治农田Sb污染,降低Sb对人体健康的危害。     

江西典型钨矿开采对周边环境稀土元素含量的影响

研究了江西省典型钨矿区开采和冶炼对周边农田土壤、水体和白菜中稀土元素含量的影响.结果表明:钨矿区周边农田土壤中稀土元素含量范围在256~459 mg·kg~(-1)之间,平均值为373 mg·kg~(-1),土壤中稀土含量均高于江西省和全国土壤稀土元素含量的背景值,分别是它们的1.77倍和1.99倍.矿区河水中稀土元素浓度达3086μg·L~(-1),为对照区河水稀土元素浓度的497倍.矿区15个样地白菜稀土元素含量范围为773~5992μg·kg~(-1),平均值为3007μg·kg~(-1),为非矿区白菜稀土元素含量的5.22倍,矿区白菜稀土元素含量远超过我国蔬菜卫生标准稀土元素含量的限值(0.70 mg·kg~(-1)),说明钨矿开采冶炼已造成周边环境的污染,并对矿区居民身体健康构成潜在威胁.     

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。     

硼锑交互作用对水稻吸收积累锑和硼的影响

通过溶液培养实验,研究两种价态锑Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)与B交互作用对水稻吸收积累Sb和B的影响.结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(Ⅲ)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,增加B用量可缓解Sb对水稻的毒害.Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的添加可显著地影响水稻根系和茎叶对B的吸收积累.当B的浓度为0.5 mg·L-1时,添加三价Sb 30μmol·L-1可以显著地降低水稻茎叶和根系中的B含量57.6%和75.6%(与对照处理相比,P0.05).同样,增加B用量也影响水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累.在10μmol·L-1Sb(Ⅲ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B可导致水稻根系和茎叶Sb含量分别比0.5 mg·L-1B处理降低39.1%和9.2%;在10μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B导致水稻根系Sb含量比0.5mg·L-1B处理降低13.9%.B的应用对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响.研究结果表明,在Sb污染农田中可通过施用硼肥来提高植物的硼营养,降低植物对Sb的吸收积累,从而降低Sb对人体健康的危害.     

铜胁迫对农田土壤酶活性、细菌和古菌数量的影响

为了研究铜矿周边农田土壤中不同Cu含量对土壤酶活性、细菌和古菌基因拷贝数的影响,在铜矿周边农田土壤中采集了8个不同Cu含量的土壤,测定土壤的酶活性、细菌和古菌基因拷贝数,结果表明,土壤总Cu含量为28.30~1 019.27mg·kg~(-1),酸可提取态Cu含量为335~415.11 mg·kg~(-1),细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土3.10×10~(10)~1.84×10~(11)个之间,古茵16S rRNA基因拷贝数在每克干土737×10~8~6.82×10~9个之间。土壤总Cu和酸可提取态Cu含量对土壤脲酶活性影响较大,但对土壤脱氢酶和转化酶活性影响不显著。土壤细菌基因拷贝数均与总Cu含量、各形态Cu含量呈极显著的负相关关系,同样土壤古菌基因拷贝数与总Cu含量、各形态Cu含量也均呈极显著的负相关关系,说明Cu胁迫对土壤细菌和古菌活性具有较大的抑制作用。     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

江西典型稀土矿区土壤和农作物中稀土元素含量及其健康风险评价

研究了江西省典型稀土矿区龙南县重稀土矿区土壤、水体和主要农作物中稀土元素的含量,并评价了稀土元素对人体产生的健康风险.结果表明,矿区土壤中稀土元素含量在538.73~1625.76 mg·kg-1之间,平均值为976.94 mg·kg-1,分别是江西省和全国土壤稀土元素含量背景值的4.53倍和5.09倍.矿区河水稀土元素浓度达55.72 mg·L-1,为对照区河水稀土元素浓度的8974.7倍.井水中稀土元素浓度为0.033mg·L-1,是对照区井水稀土元素浓度的10.55倍.10种农作物稀土元素含量范围为1.04~78.57 mg·kg-1,均超过我国蔬菜卫生标准稀土元素含量的限值(0.70 mg·kg-1).不同农作物品种稀土元素含量的大小顺序为:小白菜萝卜红薯包菜紫芋地瓜芋头辣椒西红柿稻米.参照美国环保局(USEPA)推荐的健康风险方法,评估了稀土元素经口摄入对人体产生的健康风险,发现矿区居民通过农作物和井水摄入的稀土元素日均摄入量的总和为295.33μg·kg-1·d-1,远高于稀土元素对人体亚临床损害剂量的临界值,说明稀土元素对矿区居民身体健康产生了严重的威胁.小白菜和萝卜对矿区居民食物日均稀土元素摄入量的贡献率高达76.92%,建议当地居民改变传统的种植模式和饮食结构,少种植和食用小白菜和萝卜,选择对稀土元素具有低积累的农作物品种,以降低稀土元素对人体健康的危害.