地质高背景区外源污染叠加条件下大白菜对Cd、Pb、Zn累积途径探究

黔西北是喀斯特重金属地质高背景区,受历史上土法炼锌影响,区域内大气降尘重金属含量高,土壤污染严重.为探究叶菜类蔬菜重金属的累积途径,以大白菜为供试作物,选择Cd、 Pb和Zn含量一致的地质高背景土壤和锌冶炼污染土壤,在锌粉厂污染区和无污染对照区进行盆栽试验,研究露天、覆膜和大棚栽培条件下大白菜重金属含量、富集系数(BCF)和转运系数(TF).结果表明,污染区和对照区大白菜ω(Cd)范围分别在0.10～1.01 mg·kg^-1和0.10～0.91 mg·kg^-1,ω(Pb)为0.31～0.62 mg·kg^-1和0.23～0.37 mg·kg^-1,ω(Zn)为7.50～32.74 mg·kg^-1和4.88～21.79 mg·kg^-1,总体上污染区重金属含量偏高,在地质高背景土壤上种植的大白菜,Cd和Pb基本达到国家食品安全标准限值的要求.受大气沉降的影响,污染区大白菜Pb和Zn含量显著高于对照区,Cd差异不明显.污染土壤弱酸溶态Cd、 Pb和Zn占比分别为48...     

微塑料与铅复合污染对玉米种子萌发与生长的影响

为探明微塑料和重金属复合污染对作物种子萌发与生长的影响,以玉米种子为对象,探究了铅(Pb)和3种微塑料[聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)]不同单一及复合浓度暴露对玉米种子萌发及其生长的影响.结果表明,Pb单一暴露对玉米种子发芽的抑制总体上随其浓度的升高而增强;与CK相比,500、 1 000和1 500 mg·L^-1PE暴露显著抑制玉米种子发芽,100 mg·L^-1和300 mg·L^-1暴露影响不显著(第5 d除外);所有PP浓度暴露均显著抑制玉米种子发芽;相比PP和PE,PVC单一暴露对玉米发芽抑制较轻.Pb和3种微塑料复合暴露均显著抑制玉米种子发芽,随着时间的增长,抑制逐渐减弱.玉米种子的发芽指数、发芽势和活力指数均随着Pb及3种微塑料单一暴露浓度升高而减小,且在Pb和PE复合暴露下较CK显著减小,但在Pb和PP、 Pb和PVC复合暴露下均无显著变化;3种微塑料中,PVC对玉米种子活力影响相对最轻.10 mg·L^-1Pb和100 mg·L^-1的3种微塑料单...     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

东江湖表层沉积物重金属污染特征与潜在生态风险评价

为了解东江湖表层沉积物重金属的污染特征、空间分布特征以及潜在生态风险和来源,采集了东江湖12个点位的表层沉积物,对其中20种重金属（Li、 Be、 V、 Cr、 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 As、 Se、 Rb、 Sr、 Ag、 Cd、 Cs、 Ba、 Pb和U）的含量进行分析.采用地累积指数法和潜在风险指数法评估了沉积物重金属的污染程度和潜在风险,并利用相关性分析和主成分分析对主要重金属进行了溯源分析.结果表明,东江湖沉积物重金属中ω（Cd）(2.25 mg·kg^-1)和ω（As）(80.80 mg·kg^-1)的平均值分别是湖南省背景值(0.11 mg·kg^-1和14.7 mg·kg^-1)的21.2倍和5.5倍,污染相对严重,重金属空间分布整体呈现：南部>北部>中部.地累积指数法评价显示Cd为偏重度污染,As和Se为偏中度污染水平,Ag和Ga为轻度污染.潜在生态风险指数评价表明东江湖表层沉积物整体表现为高风险水平,主要环境风险因子分别为Cd和As,分别表现为极高风险...     

不同土壤-小麦体系中铅镉交互作用与转运特征

选用海伦黑土、咸宁棕红壤和长武黑垆土这3种土壤,分别设置4组不同含量配比的Pb和Cd复合处理,进行为期5个月的小麦种植(郑麦9023号)盆栽试验,结合小麦植株各部位Pb和Cd含量,分析3种土壤-小麦体系中Pb和Cd交互作用对小麦富集转运重金属的影响.结果表明,低pH棕红壤水溶态Cd和Pb含量最高,且土壤颗粒表面Pb和Cd交互作用显著,高有机质黑土及高碳酸钙含量的黑垆土中Cd和Pb活性较低.3种土壤中黑垆土种植小麦的株高和干重表现最差,但Pb和Cd复合作用使其株高较对照增加了2.68～8.49 cm, Pb和Cd交互作用对黑土中小麦的株高和干重影响最小,但抑制了棕红壤中小麦生长.3种土壤-小麦体系的Pb和Cd交互作用差异较大,棕红壤中Pb和Cd间存在协同作用,125 mg·kg^-1和250 mg·kg^-1Pb处理下棕红壤种植的小麦籽粒Pb含量随Cd添加量升高分别显著增加73.2%和19.1%;黑土中Pb和Cd间存在拮抗作用,0.3 mg·kg^-1和0.6 mg·kg^-1 Cd处理下黑土中小麦籽粒Cd含...     

微塑料和镉及其复合对超富集植物生长和富集镉的影响

在生态系统中,微塑料与重金属的共同暴露已然不可避免,目前关于二者复合污染的研究多集中于农作物,而对超富集植物的研究仍比较缺乏.基于此,本文探究了微塑料、重金属镉和二者复合效应对超积累植物东南景天和叶芽鼠耳芥生长特性和镉富集的影响.选取东南景天和叶芽鼠耳芥为试验对象,通过水培试验揭示聚苯乙烯微塑料(mPS,0、100、500 mg·L^-1)与重金属镉(Cd,0、50、200、500、1000μmol·L^-1)单一及其复合污染对两种植物生长（生物量、根长、株高）和镉富集的影响.结果表明,单一微塑料处理下,微塑料对东南景天和叶芽鼠耳芥的生长起促进作用,当微塑料浓度为500 mg·L^-1时,东南景天地上部和根部、叶芽鼠耳芥地上部和根部鲜重较对照组分别增长了25.4%、143.1%、160.6%和127.1%,东南景天和叶芽鼠耳芥的根长较对照组分别显著增加了21.6%和42.3%;单一镉胁迫下,东南景天和叶芽鼠耳芥的生长被抑制,且随着培养液中镉浓度的增加,植株体内的镉含量不断增加;微塑料-镉复合试验(镉浓度200μmol·L     

不同农作物秸秆原料制备生物炭特性及重金属浸出行为

采用水稻秆、大豆秆、小麦秆和玉米秆为原料在550℃缺氧条件下制备生物炭,考察不同原料生物炭理化性质及热解后重金属(Cr﹑Ni、 Cu﹑As﹑Cd和Pb)迁移转化特征,及其在不同浸出液中的浸出行为.结果表明,4种原料制备的生物炭的理化特性和元素组成基本一致,其中玉米秆生物炭微孔体积(0.006 cm³·g^-1)和比表面积(110.120 m²·g^-1)低于其他原料生物炭.秸秆热解后重金属(除Cd外)含量增加了14.04%～410.81%,且大部分重金属(除Cd和Pb外)化学形态由不稳定态(弱酸提取态和可还原态)向稳定态(可氧化态和残渣态)转化.制备的生物炭中的重金属在超纯水和缓冲盐溶液中无浸出或浸出量较少,在乙酸溶液和腐殖酸溶液中浸出量较高.其中Cu在乙酸溶液中浸出量较高,为2.601～4.224 mg·kg^-1,As在腐殖酸溶液中浸出量较高,介于0.074～0.166 mg·kg^-1.热解后,各种重金属的环境质量指数(PI_i)和内梅罗...     

微塑料与Cd交互作用对小麦种子发芽的生态毒性研究

为探究微塑料、重金属以及二者的交互作用对农作物种子生长特性的影响,选取小麦(Triticum aestivum L)为实验对象,开展土壤中微塑料聚乙烯(mPE)和聚丙烯(mPP)(0,10,50,100,200,500,1000,5000和10000mg/kg)与重金属镉(Cd)(0,1和5mg/kg)单一及复合污染对...     

不同性质硅肥影响土壤生物有效态镉砷的主要因素

为研究硅肥影响土壤中生物有效态镉(Cd)和砷(As)的主要因素,选择不同性质的3种碱性硅肥[Na₂SiO₃、 CaSiO₃与ASSF (pH 9～11)]和一种弱酸偏中性可溶硅肥(NSSF,pH 5～6)并通过添加不同用量硅肥(25～800 mg·kg^-1,以Si计)开展室内土盆试验,淹水共育21 d后对土壤基本理化性质进行检测,同时利用薄膜扩散梯度(DGT)提取土壤生物有效态Cd和As.结果表明,不同性质硅肥施用对土壤基本理化性质的影响差异显著,具体来说：3种碱性硅肥均显著提升土壤pH值(P<0.05),其中Na₂SiO₃提升土壤pH能力最强;而NSSF的施用则显著降低土壤pH值但提升了土壤Eh值(P<0.05),每单位质量(mg) Si添加量的NSSF可使土壤pH下降0.001 7个单位;在Si添加量达到400 mg·kg^-1后,3种碱性硅肥和NSSF土壤pH和Eh变化都趋于平缓. 4种不同性质硅肥提升土壤有效硅含量能...     

不同土地利用类型土壤多环芳烃的纵向污染特征及来源解析

为研究城郊地区不同土地利用类型土壤多环芳烃(PAHs)的纵向污染特征,对南京市郊菜地、林地、居民点、城镇用地、水田和工业区这6个不同土地利用类型土壤各1剖面(0～100 cm)的15种优控PAHs进行研究,分析了PAHs的纵向分布和组成特征、影响因素和来源.结果表明,6个采样点剖面∑₁₅PAHs含量分别为：菜地69.3～299.2μg·kg^-1、林地20.8～128.3μg·kg^-1、居民点30.7～142.1μg·kg^-1、城镇用地185.6～1 728.7μg·kg^-1、水田208.3～693.0μg·kg^-1和工业区165.6～739.2μg·kg^-1.居民点和林地没有污染,菜地污染水平较轻,水田和工业区污染水平中等,城镇用地污染较严重.除居民点和城镇用地以外的采样点土壤PAHs集中分布在表层或次表层,但在深层仍有检出,且各采样点各深度大多以高环PAHs为主. PAHs的分子特性及成分含量、土壤的理化性质和土地利用方式均会影响P...     

微塑料对超富集植物少花龙葵Cd累积的影响

为研究微塑料对超富集植物修复重金属污染土壤的影响,文章通过温室盆栽实验,以镉(Cd)超富集植物少花龙葵为研究对象,探究聚乙烯(PE)微塑料颗粒(0、0.01%、0.1%、1%)(以w/w计)以及Cd(0、5、15、30 mg/kg)复合作用对少花龙葵生长及Cd累积影响。结果表明：与单一Cd处理相比,0.1%和1%的PE能显著降低土壤pH,提高Cd的生物有效性;5 mg/kg的Cd与PE复合处理显著降低了少花龙葵的生物量,增加了少花龙葵组织中Cd的含量,且Cd含量随着PE浓度的增加显著增加;但所有处理对少花龙葵Cd的累积量均无显著影响。研究表明,少花龙葵的生长及对Cd的吸收会因PE浓度、Cd浓度的不同而异。深入研究微塑料对超富集植物修复效率的影响,对拓展土壤重金属污染植物修复的实际应用具有重要意义。     

微塑料对小麦生长及生理生化特性的影响

土壤环境中微塑料污染及毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对植物的毒性及其机制研究仍十分匮乏.为探究微塑料对陆生高等植物小麦(Triticum aestivum)的毒性作用,选用100 nm和5μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)进行土培处理,结合水培生长试验,研究了PS-MPs对小麦生长及叶片光合色素、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性等的影响.结果表明,水培试验中,高浓度(200 mg·L-1) PS-MPs显著抑制小麦根、茎的伸长,5μm PS-MPs较100 nm PS-MPs表现出更大的毒性效应,小麦根和茎的长度抑制率分别为67. 15%和56. 45%.土培条件下,10 mg·kg-1PS-MPs对小麦生长影响最为显著.在试验含量范围内(0～100 mg·kg-1),随PS-MPs含量的增加,小麦叶片光合色素和可溶性蛋白含量先升后降,提示PS-MPs对小麦叶片光合系统产生了损害,抑制其蛋白的合成;超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,过氧化氢酶(CAT)活性先降后升,表明PS-MPs对小麦毒性的可能机制涉及氧化应激.本研究结果将为土壤环境中微塑料的生态风险评价提供依据.     

典型化工废渣污染土壤中汞的空间分布规律研究

为阐明氯碱厂废渣堆积遗留场地中汞的空间分布规律,在某典型场地设置313个表层（0.5 m）、79个深层（0.5～13.5 m）土壤采样点位及6个地下水采样点位,分析所有土壤样品的总汞浓度、表层土壤的理化性质及地下水总汞浓度.结果显示：（1）该场地土壤汞污染严重,313个表层土壤样点汞检出浓度为0.002～579.14 mg·kg^-1,平均为8.43 mg·kg^-1,高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值(6 mg·kg^-1).反距离权重法（IDW）及自然邻域法（NNI）对该场地的汞水平浓度分布的插值更为准确.（2）79个深层点位土壤垂向检测结果显示,土壤上层区域（0.5、1.5、2.5 m）汞污染浓度更高,3个深度层的汞浓度平均值分别为7.3、5.5、3.1 mg·kg^-1,2.5 m以下7个深度层的汞浓度平均值仅为（1.02±0.15）mg·kg^-1;汞垂向富集因子为0.4～32,大多数（66%）采样点位汞的富集因子（EF）随着土壤深度增加显著下...     

长株潭地区土壤Cd和Pb固液分配特征与环境风险

区域尺度上土壤重金属下渗迁移的环境风险存在较大空间变异性.以长株潭城市及其周边土壤为对象,研究了不同土地利用类型,土壤Cd和Pb有效态含量和固液分配系数(K_d)的分布特征及其影响因素,并基于CaCl₂(固液比为1∶0.5)测定的K_d揭示了研究区土壤重金属下渗迁移的环境风险.结果表明,研究区土壤Cd和Pb有效态含量大小呈现出：自然林地>郊区农田>城市绿地>工业区绿地.土壤Cd的K_d均值为449.79 L·kg^-1,Pb的K_d均值为27 604.07 L·kg^-1,说明土壤Cd迁移性显著高于Pb.林地土壤重金属的K_d显著低于其它3种土地利用类型土壤.土壤Cd和Pb的K_d主要受土壤pH和重金属总量的影响.在此基础上,引入CaCl₂(固液比为1∶10)测定的重金属有效态含量作为因变量,构建的多元回归模型可以较好地预测土壤Cd和Pb的K_d,...     

蒙脱石对污染土壤中Cu、细菌群落及生菜生长的影响

为探究蒙脱石（Montmorillonite,MM）对污染土壤中Cu、细菌群落和生菜生长的影响,本研究建立了不同Cu含量(100、200、400 mg·kg^-1)及在5种MM添加水平（0、2%、4%、6%和8%,质量分数）下的盆栽试验.结果表明,土壤Cu含量分别为100、200和400 mg·kg^-1时,6%MM、8%MM和8%MM施加量均可促进生菜生长,且体内Cu含量最低,相对于CK处理（CK100、CK200和CK400）,生菜中Cu含量分别降低了18.1%、12.8%和11.5%.适宜的MM可显著降低土壤中Cu的可利用形态.MM能改变土壤细菌群落的组成和结构,如Sphingomonas、Streptomyces、Bacillus等有益细菌属的相对丰度升高.冗余分析（RDA）结果表明,Sphingomonas、Bacillus、Streptomyces通过调节土壤pH、Cu形态、NH₄⁺-N含量来减少Cu在植物中的累积从而促进植株的逆境生长.本研究结果可为不同程度土壤Cu污染修复提供一定的理论支...     

豫境黄淮海平原土壤重金属背景值研究

长期缺少豫境黄淮海平原土壤重金属背景值数据,很多学者不得不用河南省土壤或中国潮土元素背景值作为标准评价重金属污染.那么,豫境黄淮海平原土壤重金属背景值与河南省土壤、中国潮土是否存在差异？平原内部是否存在重金属背景值的空间差异？这是影响评价结果可靠性的关键,需要开展研究.采用10 km×10 km网格法,在研究区沙河干流以南(南区)和以北(北区)分别采集土壤表层样品336份和561份.用电感耦合等离子体发射质谱法(ICP-MS)测定样品Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni含量,用原子荧光光度法(AFS)法测定样品Hg、As含量.在重金属含量异常值剔除和数据分布检验基础上,分别确定南区和北区重金属背景值.结果表明,南区土壤Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni背景值分别为0.066、4.11、0.130、56.72、20.97、23.31、59.21和24.03 mg·kg^-1,北区上述重金属的背景值分别为0.061、7.45、0.129、51.92、18.96、22.72、66.96和27.16 mg·kg^-1.北区土壤As、Zn和Ni背...     

复合淋洗条件下农用地耕作层土壤去镉效率及其功能调节

为探究中（重）度重金属元素镉（Cd）污染农用地土壤淋洗修复的可行性,采用土柱模拟原位淋洗的方法,选择柠檬酸（CA）+氯化铁（FeCl₃）复合淋洗剂,在最佳浓度组合及淋洗剂添加量下,探究Cd在耕作层及其以下剖面层的分布特征,同时考察淋洗过程对土壤健康质量的影响及生物质炭的调节效果.结果表明:（1）0.1 mol·L^-1 CA与0.01mol·L^-1 FeCl₃是最佳浓度组合,此浓度组合下,当淋洗剂添加量为9孔隙体积时,淋洗后20 cm土柱中Cd含量低于供试土壤相应pH值的风险筛选值0.4 mg·kg^-1（GB 15618-2018）.（2）最佳淋洗条件下,60 cm土柱中Cd的纵向分布结果表明,淋洗后随土层深度增加总Cd含量依次递增,且土柱淋出液中含有一定量Cd,淋洗过程促进了Cd向下迁移.复合淋洗后土壤有效态Cd含量也随土层深度的增加而增加,这部分归因于不同土层可交换态及碳酸盐结合态Cd含量的变化.（3）CA+FeCl₃复合淋洗可导致土壤部分健康指标及酶活...     

施锌对碱性土壤-小麦幼苗体系累积镉的影响

锌(Zn)肥应用在降低小麦镉(Cd)富集方面具有一定潜力,但其作用机制不甚明确.以北方碱性土壤为研究对象,通过盆栽试验,在土壤-小麦幼苗体系中,探究施加不同含量锌肥后,Zn-Cd交互关系的变化,及其对小麦幼苗累积Cd的影响.结果表明,施Zn不能显著降低各处理组小麦幼苗地上部Cd含量,但在高Zn用量下,地下部Cd含量较对照显著下降41.5%,中用量组中施Zn量为150 mg·kg^-1,可同时显著降低地上部(55.2%)及地下部Cd含量(53.5%).当土壤锌镉比(Zn/Cd)为28.9,施Zn后土壤Zn/Cd发生改变(变化范围在50.2～222.5),Zn-Cd交互作用对小麦富集转运Cd效应随之发生变化,当土壤Zn/Cd<150时,Zn-Cd表现为拮抗作用,此时地上部ω(Cd)平均值为0.949 mg·kg^-1,且随Zn/Cd增加拮抗作用逐渐增强;当土壤Zn/Cd>150,此时地上部ω(Cd)平均值为0.839 mg·kg^-1,Zn-Cd表现为协同作用,若继续增加施Zn量会促进地上部累积更多Cd.根据Zn-Cd...     

背景离子类型和浓度对聚苯乙烯微塑料/铅在饱和石英砂中共运移的影响

为阐明水化学条件对微塑料和重金属运移的影响,初步明确两种环境污染物共运移过程中的耦合效应及其对环境条件的响应机制,研究了背景电解质离子不同价态和浓度组成条件下1μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和Pb²⁺在饱和一维砂柱中的单独及共迁移行为.结果表明:背景离子浓度的增加或价态的升高均会抑制PS-MPs的单独运移能力,当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1348kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了956kT.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中Pb²⁺能降低PS-MPs的迁移能力,背景离子浓度和价态的提升可削弱Pb²⁺对PS-MPs运移能力的抑制性.当Na⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了1100kT;当Ca²⁺浓度从1mmol/L增加到100mmol/L,PS-MPs和石英砂之间的排斥势垒下降了543kT.背景离子浓度的增加或价态的升高能促进Pb²⁺的单独运移能力.PS-MPs/Pb²⁺二元体系中,PS-MPs能够促进Pb²⁺的运移,背景离子浓度较低时,PS-MPs负载Pb²⁺的迁移率较高,反之亦然.对于PS-MPs和Pb²⁺单运移体系,背景阳离子浓度和价态的提升可进一步屏蔽PS-MPs及石英砂表面负电荷,竞争吸附石英砂表面结合位点,抑制PS-MPs运移,促进Pb²⁺运移;对于PS-MPs和Pb²⁺共运移体系,背景离子浓度和价态的提升可通过调节Pb²⁺与PS-MPs及石英砂表面的相互作用,削弱Pb²⁺对PS-MPs迁移能力的抑制作用.背景离子对PS-MPs表面位点的竞争吸附及对电荷的屏蔽效应影响PS-MPs对Pb²⁺的负载迁移能力.     

染化行业未定标污染物毒性预测模型的构建及土壤标准限值研究——以染料分散橙76为例

以染化行业污染地块土壤中分散橙76作为研究对象，基于QSAR理论，运用T.E.S.T.软件预测分散橙76对大鼠的急性毒性LD₅₀为3345mg·kg^-1.在此基础上设计开展大鼠经口毒性实验，结果表明，分散橙76主要对大鼠血液中红细胞相关指标产生显著影响，对体重增长、外观及内脏的影响变化无统计学意义.分散橙76未观察到有害作用的最低剂量值(NOAEL)为50 mg·kg^-1·d^-1.以染毒后雌鼠的平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)作为代表性指标，运用基准剂量法(BMD)，选择最优模型Hill模型拟合分散橙76的基准剂量下限值(BMDL)为20.38 mg·kg^-1·d^-1，并通过不确定系数UF=10000推导得到人体经口非致癌毒性参数RfD_o为0.002038 mg·kg^-1·d^-1.最后以上海高黏性土壤为例，推导得到分散橙76在本土环境中一类用地和二类用地中的土壤限值分别为68.5 mg·k...