土壤-小麦体系中稀土元素的形态和生物有效性研究

利用逐级提取法结合盆栽实验将外源稀土（La、Gd、Y、Ce和Sm）在土壤中的存在形态分为：水可溶解态、酸可提取态和有机质及硫化物结合态,并研究了这三种形态的稀土对小麦的生物有效性。研究结果表明：外源稀土进入土壤后主要以酸可提取态存在,不同形态的稀土浓度大小依次为：酸可提取态＞有机质及硫化物结合态＞水可溶解态。盆栽实验的结果表明,稀土元素主要富集在小麦的根部,土壤中酸可提取态、有机质及硫化物结合态的浓度和小麦中稀土的富集量有明显的相关关系。     

不同外源条件下稀土在小麦植株中的残留

采集了全国14个稀土施用区3种不同施用条件（土施、喷施、拌种）下的成熟小麦样品及未施用稀土对照样品，利用等离子体质谱法（ICP－MS）测定了小麦植株的根、茎、叶及籽粒中14种稀土元素的含量。分别探讨了不同外源下小麦植株各部位稀土元素的含量及分布特征，并与有关文献中的报道进行了对比。研究结果表明，土施和拌种的小麦各部位没有发现明显残留，施用样各部位稀土总量比对照样增加约5％－10％，其分布模式与土壤类似；喷施的小麦样品的根、茎、叶中稀土残留严重，其含量比对照样高一个数量级，其分布模式与土壤及对照完全不同，表现为轻稀土更富集；3种施用方法的小麦籽粒中稀土残留均不明显。     

无机离子SO_4~(2-)对小麦幼苗积累稀土的影响

采用ＭＩＮＴＥＱＡ 程序计算出在无机离子ＳＯ２－４ 存在下，轻（Ｌａ）、中（Ｇｄ）、重（Ｙ）３ 种稀土元素在溶液中的形态分布．研究了在水培条件下ＳＯ２－４ 对３种稀土元素在小麦幼苗根、茎和叶部的积累规律．热力学实验表明，小麦幼苗在加ＳＯ２－４ 的稀土元素溶液中培养３０ｄ 后，小麦根部对Ｌａ、Ｇｄ 的积累受抑制，而对Ｙ的积累却明显提高；加入ＳＯ２－４ 后茎叶部对Ｌａ、Ｙ积累值改变不明显，但对Ｇｄ的积累有所增加．生长动态实验表明，在ＳＯ２－４ 存在下，小麦幼苗根部对稀土的积累随时间增加而增加，其积累值符合线性递增函数方程，相关系数ｒ＞ ０．９４；而茎叶部最初积累能力较强，ＳＯ２－４ 的加入对小麦植株动态吸收稀土规律无明显影响．     

长江中下游稀土元素的水环境地球化学特征

采用中子活化分析技术同步研究了稀土元素在长江干流中下游水体各要素中的含量分布及其赋存形态。结果表明，稀土元素在河水中以悬浮态为主，溶解态含量极微。溶解态在中下游各河段呈均匀分布，与不同地带的河流也基本一致。而悬浮态含量较高，变幅较大。各河段的悬浮物或沉积物中稀土元素含量相近，悬浮物与沉积物中相应各稀土元素含量也基本一致。各河段悬浮物与沉积物的稀土元素分布模式均为轻稀土富集、铕亏损型，各稀土元素赋存形态特征相似，均以结晶态为主，各形态所占比例的排序均为结晶态》有机结合态、铁锰氧化物态＞碳酸盐结合态＞＞可交换态。各稀土元素相对比较，中稀土元素Ｅｕ、Ｓｍ、Ｔｂ的结晶态较轻、重稀土的结晶态所占比例低、而其它态相反。     

稀土在土壤-植物系统中的分馏效应及影响因素

以稀土背景较高的红壤为供试土壤,采用小麦盆栽实验,研究了稀土元素在土壤～小麦系统中的分馏模式,考察了外源稀土浓度、腐殖酸浓度和土壤酸度对稀土分馏模式的影响.结果发现,红壤中稀土的分馏模式与我国土壤的稀土分馏模式基本一致,为向右倾斜的轻稀土富集模式.小麦根部的稀土分布模式与土壤类似,小麦茎叶中稀土分布模式则有所不同.加入外源稀土后,小麦根部的稀土分馏模式随土壤中稀土丰度的改变而改变,而小麦茎叶中的稀土分馏模式却保持相对稳定,说明小麦地下部分与小麦地上部分对稀土的吸收方式存在差异.腐殖酸对稀土在土壤-小麦系统中的分馏效应影响不大土壤酸度对稀土在土壤-小麦系统中的分馏效应有一定的影响,在所试验条件下,观察到小麦中稀土元素的分馏系数随pH值降低而降低,高pH值(pH＝6.7)使稀土在小麦中的分馏系数加大.     

外源稀土在根际与非根际土壤中的存在形态

采用根际袋法研究了稀土在春小麦根际土壤与非根际土壤中存在形态的差别.结果表明,外源稀土进入土壤后,在根际土壤与非根际土壤中主要以残渣态形式存在,各形态含量的大小顺序为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态.小麦根系活动明显影响根际土壤中的稀土存在形态,根际土壤中的可交换态和铁锰氧化物结合态含量明显大于非根际土壤中的含量,而碳酸盐结合态有所下降,有机质结合态无明显变化.     

液膜分离富集,分光光度法测定稀土总量

应用液膜技术分离、富集水和工业废水中微量稀土总量（ΣＲＥ）。研究了流动载体（Ｐ２１５）、表面活性剂（Ｎ１１３Ａ）、膜的增强剂（液体石腊）、膜溶剂（煤油）和内相解吸剂（ＨＣｌ）等，对分离富集微量稀土的影响。确立了Ｎ１１３Ａ－Ｐ２１５－液体石腊－煤油－ＨＣｌ液膜体系的最佳组成和最适宜的实验条件。富集后的溶液，用５－Ｂｒ－ＰＡＤＡＰ分光光度法测定ΣＲＥ。对微量稀土的富集倍数为７５以上，回收率在９９％以上     

稀土矿区及其周边水稻田中稀土元素的生物迁移积累特征

中国南方地区稀土矿的开采对当地的生态环境和农业产生了极大的影响,因此,本文选取稀土矿区周边典型水稻土,研究了稀土元素在土壤-水稻中的生物迁移和积累特征.结果表明,土壤中稀土元素含量在193.82~965.28 mg·kg-1之间,平均值为332.55 mg·kg-1,是我国土壤稀土元素含量背景值的2~3倍.稀土元素在土壤-水稻中的迁移和积累表现出了相似的化学性质和规律,水稻不同器官中稀土含量元素的高低顺序为:根茎叶籽粒.水稻根表铁膜对稀土元素的积累作用不明显,稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移与积累受水稻品种、土壤理化性质因素的影响.     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

PO4^3-和柠檬酸对稀土元素在小麦体内积累和分异的影响

基于营养液培养,添加外源稀土和ICP-MS分析技术,研究了无机配体PO43-(Pi)及有机配体柠檬酸(Cit)对小麦器官中稀土元素积累和分异的影响.结果表明,不同Pi水平对小麦根中的稀土总含量(∑REE)影响较小,但显著降低叶中∑REE含量;而不同Cit水平对小麦根、叶中∑REE含量都有明显降低作用.对照植物(无Pi、Cit添加)中,稀土元素在小麦根中具有中稀土(MREE)富集及M-型四重效应分布特征,叶中有重稀土(HREE)富集及W-型四重效应分布特征.不同Pi处理对四重效应无明显作用,但进一步加强HREE在小麦叶片中的富集.添加柠檬酸使对照植物根和叶中的分异有逐渐减弱的趋势,在高浓度处理时(Cit≥150μmol.L-1),小麦根和叶中出现轻稀土(LREE)富集.     

富里酸对小麦植株积累稀土元素的影响

从我国东北黑土中提取和纯化富里酸。采用水培方法研究了富里酸对小麦植株生物积累稀土元素（La^3 ，Ce^3 ,Sm^3 ,Gd^3 ,Y^3 )的影响。结果表明，在所试验的多种浓度中，当富里酸浓度低于0.26mg(C)/L时，小麦积累稀土元素受到促进；而当富里酸浓度大于0.65mg(C)/L时，稀土元素在小麦植株中的积累受到抑制；富里酸对小麦积累稀土“高抑低促”的分界浓度介于0.26——0.65mg(C)/L之间。生长动态实验表明，小麦在含有2.0mg/L稀土和两种浓度（0.13和1.30mg(C)/L)的富里酸的营养液中生长，根部对稀土的积累呈线性增长规律（相关系数大于0.86)，茎叶部对稀土的积累无线性增长规律，小麦根部对稀土的积累远高于茎叶部，同样观察到富里酸对小麦积累稀土存在“高抑低促”的生物效应。     

有机配体EDTA对土壤吸附和解吸稀土元素行为的影响

研究了有机配体EDTA对土壤吸附和解吸稀土元素La、Gd、Y的影响．结果表明,吸附作用在加入有机配体和稀土元素后0.5h便达到平衡,当存在单一稀土元素时,土壤对La、Gd、Y吸附量随EDTA浓度增加而减少,而在混合稀土元素条件下,土壤对各稀土元素的吸附与稀土－EDTA配合物稳定常数呈负相关,并且观察到竞争吸附现象．EDTA可促进稀土元素从土壤中解吸下来,解吸量与EDTA配体浓度呈正相关,其相关方程可用 1nX＝n 1n c＋1nK来描述     

江西铜矿及冶炼厂周边土壤和农作物稀土元素含量与评价

研究江西省铜矿开采和冶炼对周边农田土壤、农作物稀土元素含量的影响.结果表明,铜矿开采和冶炼可提高土壤及农作物稀土元素的含量.德兴银山铅锌铜矿和贵溪冶炼厂周边农田土壤中总稀土元素含量范围分别为112.42~397.02mg·kg-1和48.81~250.06 mg·kg-1,总稀土元素平均值分别为254.84 mg·kg-1和144.21 mg·kg-1,分别是江西省背景值的1.21倍和0.68倍,全国背景值的1.36倍和0.77倍,对照样点的3.59倍和2.03倍.贵溪冶炼厂周边10种农作物样品中总稀土元素含量范围为0.35~2.87 mg·kg-1,作物叶子中的稀土元素含量高于茎和块根.番茄、空心菜叶和萝卜叶中总稀土元素含量分别为2.87、1.58和0.80 mg·kg-1,均超过我国蔬菜和水果卫生标准的总稀土元素含量限值(0.70 mg·kg-1).矿区居民终身摄入稀土元素的总量为17.72μg·(kg·d)-1,低于安全剂量和临界值,对人体还不构成健康风险.研究结果说明在江西进行铜矿开采和冶炼时必须重视稀土元素对周边环境的影响.     

稀土矿区污染农田土壤治理后稀土元素的赋存形态分析

针对赣南稀土矿区受污染农田土壤,研究添加改良剂沸石治理后土壤中稀土元素的含量及形态分布特征。分别采用酸法消解和Tessier连续提取法对土壤样品(土样)中稀土元素总量及赋存形态进行提取分析,并利用电感耦和等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中15种稀土元素含量及其形态含量。结果表明,土样中各稀土元素总量高达1 296 mg/kg,远远高于全国土壤平均总量176.8 mg/kg,稀土钇(Y)含量高达386.01 mg/kg远高于其余14种稀土元素含量,土样中轻稀土元素含量与重稀土元素含量比值为0.66远小于全国土壤中轻稀土含量与重稀土含量比值(3.78),表明该稀土矿属重稀土富钇矿型,且加入沸石不能影响土样中稀土元素的总量变化;矿区农田土壤加入沸石治理前,碳酸盐结合态、有机物结合态、铁-锰氧化物结合态、可交换态和残渣态稀土元素含量分别占总量百分比分别为51.03%、29.6%、10.39%、7.52%和1.46%,加入沸石治理后,以上5种形态的稀土元素含量占总量百分比分别为8.19%、71.54%、9.35%、4.34%和6.58%,表明沸石对矿区农田土壤中稀土元素的形态分布有很大影响,并显著钝化稀土元素在土壤中的生物活性及可迁移性。     

稻壳生物炭对污染土壤中稀土元素生物有效性的影响

利用农业秸秆制备了污染土壤修复材料稻壳生物炭和稻壳灰,在模拟稀土（REE）污染的酸性土壤中,添加0、5%和10%的稻壳灰（RHA）稻壳生物炭（RHB）,通过栽培实验考察RHA和RHB对REEs的形态和生物有效性的影响.春秋两季的盆栽实验结果表明,RHA和RHB的添加有效的降低了稀土的弱酸可提取态,随着添加量的增加效果越明显,10% RHA和10% RHB土壤中REEs的弱酸（乙酸）提取态较对照组分别降低了31.65%、19.915%,弱酸可提取态转化为了可还原态,与对照组相比,RHA和RHB的土壤中稀土元素的可还原态分别增加了26.367%、10.321%.两种修复材料显著降低了胡萝卜和茼蒿对稀土元素的富集,10% RHA处理组胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了98.08%、93.41%,10% RHB胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了68.61%、66.75%.研究结果表明,稻壳生物炭和稻壳灰的施用,能够有效的改善污染土壤的理化性质,降低稀土元素生物可利用态的含量,从而遏制植物对稀土元素的富集.     

吉林西部葵花种植区稀土元素地球化学特征

在吉林省西部葵花种植区采取土壤、葵花籽样品,对其中的土壤元素含量采用多种配套法测定,研究了稀土元素在土壤中的地球化学特征,并探讨了该区域稀土元素与其他元素和生物品质的相关性特征.结果表明,①农安工作区土壤稀土元素含量相对大安、通榆工作区高.土壤中稀土元素的分布模式为向右倾斜的轻稀土富集模式,与全国稀土分布模式一致.②3...     

EDTA-enhanced phytoremediation of lead contaminated soil by Bidens maximowicziana

Phytoremediation is a potential cleanup technology for the removal of heavy metals from contaminated soils.Bidens maximowicziana is a new Pb hyperaccumulator,which not only has remarkable tolerance to Pb but also extraordinary accumulation capacity for Pb.The maximum Pb concentration was 1509.3 mg/kg in roots and 2164.7 mg/kg in overground tissues.The Pb distribution order in the B. maximowicziana was:leaf>stem>root.The effect of amendments on phytoremediation was also studied.The mobility of soil Pb and the Pb concentrations in plants were both increased by EDTA application.Compared with CK(control check),EDTA application promoted translocation of Pb to overground parts of the plant.The Pb concentrations in overground parts of plants was increased from 24.23-680.56 mg/kg to 29.07-1905.57 mg/kg.This research demonstrated that B.maximowicziana appeared to be suitable for phytoremediation of Pb contaminated soil,especially,combination with EDTA.     

土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响

采用盆栽实验,研究了土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响.结果表明:小麦体内稀土含量与pH之间呈二次方程的关系,在实验pH范围内,随pH值升高小麦体内稀土含量逐渐降低,每种稀土含量随pH变化程度表现为:Ce>La>Nd>Sm>Gd>Yb>Tb>Eu,表明Ce对pH值更为敏感,Eu最小.土壤中3种稀土形态的含量顺序为B2(NH₂OHHCl提取态)>B3(H₂O₂-NH₄Ac提取态)>B1(HAc提取态),随着酸度的降低,B1有向B2、B3转化的趋势.线性回归和多元逐步回归分析表明不同形态的稀土对小麦吸收的贡献程度因单个稀土元素的不同而不同,但B1态是主要的生物可利用态.小麦体内轻重稀土之间分馏系数与pH值呈负线性相关,土壤酸度越大,分馏系数越大.     

黄河包头段水环境中稀土元素的形态及分布特征

把干流和接纳工业污水的支流的上覆水、悬浮物及表层沉积物作为整体,利用等离子质谱法,对黄河包头段有关环境要素中稀土元素的形态及分布特征进行了系统研究.结果表明,干流上覆水中稀土元素主要以悬浮态形式存在,溶解态含量极微;接纳工业污水的支流上覆水中稀土元素主要以溶解态为主,且悬浮态∑REE和溶解态∑REE明显高于干流;干流悬浮态∑REE和溶解态∑REE,以及表层沉积物和悬浮物中稀土元素含量沿程变化均表现自对照断面至重点排污河段逐渐升高,于四道沙河入黄河口后的下游D站位达到极值,又至削减断面下降的趋势.包头市工业废水对黄河包头段干流稀土元素,特别是轻稀土元素具有明显的迭加作用.干流颗粒物中稀土元素分布模式均属于轻稀土富集,Eu中度亏损型.四道沙河入黄口后的下游D站位颗粒物中轻稀土元素分布模式曲线形状与中国黄土及其他站位均有一定差别,显示有来自包头市工业废水的外源稀土,特别是轻稀土元素的加入;其他站位稀土元素分布模式曲线形状与中国黄土基本一致.干流和接纳工业污水的支流表层沉积物与悬浮物中稀土元素各形态含量分布的顺序均为残渣态碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态>有机质结合态可交换态;接纳工业污水的支流表层沉积物与悬浮物中稀土元素的可交换态明显高于干流.