水稻根系中多环芳烃的动态变化

水稻根系的多环芳烃浓度随着水稻的生长不断变化,呈现出初期逐渐升高,到成熟期趋于稳定的一般趋势.幼穗期、乳熟期、蜡熟期、完熟期和枯熟期水稻根系的多环芳烃总含量(PAH15)平均分别为464、969、592、1075 ng·g-1和1059ng·g-1,并主要由3环化合物组成.根系的脂含量、比表面和生物量等指标对根系多环芳烃的变化起到了一定影响.其中,脂含量和比表面的影响比生物量的影响更为显著.随着水稻的成熟,水稻土多环芳烃含量逐渐降低,而5、6环化合物的比例逐渐增加.水稻根系和水稻土中的多环芳烃含量之间存在明显的负相关关系.     

轮作条件下水稻-土壤系统多环芳烃的动态过程

探讨了在水稻收割-土地闲置-次年再种植水稻的轮作期间,水稻根系-土壤系统中多环芳烃的动态变化情况,尝试分析了轮作状态下水稻根系对水稻土多环芳烃的清除作用及影响因素.结果表明,在轮作期间,水稻根系中的ΣPAHs动态与空气、颗粒物等环境介质ΣPAHs相关性不明显(r0.7,p0.1),与根际土ΣPAHs呈负相关关系(r=0.7,p0.1),与根系表面积呈明显的正相关关系(r=0.8,p0.05).说明水稻根系中的ΣPAHs动态并未依赖于其它环境介质中ΣPAHs的改变,而是根据其生长状况直接吸附和吸收来自土壤的ΣPAHs.从水稻籽粒中ΣPAHs含量看,水稻对土壤多环芳烃的吸收并不影响人类的安全食用.水稻土中的ΣPAHs和活性有机碳含量在水稻进入收割期时都显著降低,经过轮作进入来年的再种植期后,又因为施用有机肥、外源输送等途径使土壤TOC和ΣPAHs增加.     

北京大学及周边地区非取暖期植物叶片中的多环芳烃

采集了北京大学校园内及周边交通干线附近6种植物叶片样品,分别测定了叶蜡和叶组织中的多环芳烃含量,同步测定了叶蜡、叶脂、气孔密度等参数,藉以探讨机动车尾气排放对植物叶蜡和叶组织中多环芳烃含量的影响.结果证实:交通干线附近样品叶蜡和叶组织中多环芳烃含量显著高于校园对照.叶蜡中多环芳烃含量较叶组织高1～2个量级.叶蜡和叶组织中16种多环芳烃化合物分布谱相似,但高环化合物更多在叶蜡中聚集,而低环多环芳烃在叶组织中占优.叶蜡多环芳烃含量与单位叶面积中的叶蜡含量成反比,叶组织多环芳烃含量与气孔密度成反比.     

珠江口及南海近海海域大气多环芳烃分布特征

分冬、春两次航次分别采集了珠江口及南海近海海域大气气溶胶样品和气相样品,同时以广州和中山作为陆基对照点,对16种EPA优控多环芳烃进行了分析.结果表明,大气PAHs主要以气态化合物为主,总PAHs(气态+颗粒态)的含量范围为49.6～256.6 ng/m3,平均120.7 ng/m3.珠江口海域大气颗粒态多环芳烃季节变化显著,冬、春航次大气颗粒态多环芳烃的含量分别为6.7～18.0 ng/m3和0.4～5.1 ng/m3,冬季航次期间大气颗粒态PAHs含量的高值主要源于大陆气流对城市群大气PAHs污染的输送,另外干冷的季节亦有利于PAHs向颗粒态的富集.与此相反,气态多环芳烃含量的季节差异不明显.在冬季,随东北季风携带的城市粉尘可以将大气中的气态PAHs捕获,而春季航次的大气PAHs主要来源于西太平洋地区的远程输送和PAHs的海-气交换作用.认为受控于季风活动的水、热因子组合特征,是影响珠江口海域大气PAHs含量与分布的主导因素.     

不同类型机动车尾气中的多环芳烃含量分析

采用底盘测功机模拟汽车的加速、减速、匀速和怠速过程,采集了机动车排放的尾气,并对尾气中颗粒态物质和气态物质的多环芳烃含量进行了分析,结果表明,柴油车和汽油车无论在何种工况下,尾气中低环多环芳烃在气态物质中的含量都要高于在颗粒态物质中的含量;中环多环芳烃在气态物质中和颗粒态物质中的含量相接近;高环多环芳烃在颗粒态物质中的含量要高于气态物质中的含量.机动车尾气中PAHs的苯并[a]芘等效致癌浓度(BaPE)在0.558～5,684之间,BaPE/BaP比值在2.029～8.413之间.即BaP以外的多环芳烃贡献了相当于103%～741%BaP浓度的等效致癌毒性;尾气中气态物质和颗粒态物质的PAHs总量和苯并[a]芘含量的回归分析表明两者之间存在着较好的线性关系,其可决系数分别为0.8343和0.7158.     

硅肥等量施用对土壤镉生物有效性和水稻吸收镉的影响

为研究硅（Si）肥等量施用对水稻不同生育期吸收镉（Cd）和土壤Cd生物有效性的影响,采用5种不同种类的Si肥（SiO₂用量为225 kg ·hm^-2）开展田间小区试验.结果表明,随着水稻生育期的延长,水稻根系和茎叶的Cd含量增加;施用Si肥,不同生育期水稻根系、茎叶和籽粒Cd含量平均分别降低14.9%、28.2%和12.2%;硅钙镁铁肥（SiCaMgFe）和水溶Si肥（SiW）处理,籽粒Cd含量分别比对照处理降低21.1%（P<0.05）和21.2%（P<0.05）;水稻根表铁膜中Cd含量（DCB-Cd）随着水稻生育期延长而增加,施用Si肥,水稻不同生育期DCB-Cd含量有高有低,DCB-Cd是根系Cd含量的15.8%~42.8%;与对照相比,施用Si肥水稻成熟期土壤可交换态Cd （Exc-Cd）含量平均降低36.4%,其它形态的含量平均增加12.5%~48.2%.水稻全生育期根系Cd与Si呈极显著负相关,与DCB-Cd呈极显著正相关,DCB-Cd与土壤有效态Cd和有效态Si呈极显著负相关,土壤Exc-Cd与Carb-Cd呈极显著负相关,土壤有效态Cd与pH值呈显著负相关.施用相同Si肥用量,SiCaMgFe和SiW处理降低水稻Cd含量的效果好;施用Si肥通过提高土壤pH值和土壤有效Si含量、降低土壤有效态Cd和Exc-Cd含量,促进Exc-Cd向Carb-Cd转移,减少根表铁膜对Cd的吸附,从而减少水稻对土壤Cd的吸收.     

水稻幼苗对纳米氧化铜的吸收及根系形态生理特征响应

以纳米氧化铜nano-CuO(10, 100mg/L)为研究对象,以微米氧化铜micron-CuO(10, 100mg/L)及铜离子Cu2+(1.4, 2.3mg/L)为对照,通过水培实验,探讨水稻对nano-CuO的吸收积累及其根系形态和生理特征响应.结果表明,各浓度(10, 100mg/L)nano-CuO处理条件下,水稻根部及地上部铜含量(根351~1444mg/kg dw;地上部9~45mg/kg dw)总体高于micron-CuO处理(根248~817mg/kg dw;地上部1.57~1.60mg/kg dw)及Cu2+处理(根147~220mg/kg dw;地上部14~26mg/kg dw),且在水稻幼苗根及茎透射电镜图片中均观察到nano-CuO的存在,指示水稻可通过纳米颗粒的形式吸收、转运nano-CuO. Nano-CuO在水稻根细胞中主要存在于核内体中,指示内吞作用是其进入根细胞的主要方式. Nano-CuO对水稻幼苗根系有较强的毒性作用,对各根系形态指标的抑制率为28%~74%,其中总根长、根体积和比表面积为最敏感;nano-CuO的吸收累积及纳米效应是其水稻根系毒性的主要原因.低浓度nano-CuO (10mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力显著提高,总吸收面积和活跃吸收面积无显著差异;高浓度nano-CuO (100mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力和总吸收面积显著降低.     

城市大气中多环芳烃的降雨冲刷

2009年7~8月采集了10场降雨的雨水及对应降雨前后的大气样品,研究降雨对大气中多环芳烃的冲刷和净化作用.雨水中多环芳烃以颗粒态为主,4环组分浓度最高.气态、颗粒态和总的多环芳烃的净化率分别为3.9×102、3.7×104和5.9×103.降雨对大气的冲刷以颗粒物为主,气态多环芳烃的净化主要体现为低环组分(2~3环),高环(4~6环)组分主要以颗粒态的形式进行冲刷和净化,总净化率4~6环组分PAHs高于2~3环组分.大气颗粒态PAHs和气态PAHs的降雨沉降效率与包括降雨时间等在内的降雨综合特征有显著相关关系.     

不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响

通过土壤盆栽试验研究了14种不同土壤中种植水稻后,其根表铁膜形成量的情况,及其对苗期水稻吸收和转运砷的影响.结果表明,生长在不同土壤中的水稻其根表铁膜的形成量有显著的差异,铁膜形成量最大为61.97 mg/g,最小仅为1.15mg/g,分析表明土壤中非晶质态氧化铁含量的不同是其主要的影响因素之一.同时测定了根表铁膜中砷的含量,铁膜上吸附的砷浓度最大为1 376 mg/kg,最小低于检测限,其与根表铁膜形成量之间存在着显著的正相关性(r=0.85,n=14,p0.05),而与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻植株地上部砷浓度(0.400~12.98 mg/kg)和地下部砷浓度(3.860~576.2 mg/kg)与根表铁膜的形成量之间也都存在着显著的正相关性(r=0.88,n=14,p0.05;r=0.91,n=14,p0.05),与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻根系对砷的吸收能力(SAU,0.005~0.670 mg/g)与根表铁膜形成量之间也为显著的正相关性(r=0.91,n=14,p0.05);根表铁膜形成量与砷的转运之间无显著的相关性.结果表明,在此次试验中土壤的非晶质态氧化铁的含量是水稻根表铁膜形成的影响因素之一,根表铁膜的存在成为了根际砷的富集库,起到了促进根际砷吸收的作用,但对砷的转运没有显著的影响.     

多环芳烃的分布特征及其与有机碳和黑碳的相关性研究——以汕头国际湿地示范区三种红树林湿地表层沉积物为例

野外采集了汕头国际湿地示范区内3种红树林湿地(苏埃湾天然次生桐花树林湿地、外砂河口人工种植海桑与无瓣海桑混交林湿地、义丰溪口人工无瓣海桑林湿地)的表层沉积物样品,在实验室内分析了沉积物的多环芳烃、有机碳和黑碳含量.研究了多环芳烃在3种不同红树林湿地沉积物中的分布特征,以及沉积物有机碳、黑碳与多环芳烃的相关性.结果表明:多环芳烃在天然次生红树林湿地沉积物中的累积量显著高于人工恢复红树林湿地沉积物的累积量;不同红树林湿地沉积物对多环芳烃的吸附和累积具有共同的特征,即多环芳烃的组成成分相似,主要组分为菲、荧蒽、芘和苯并(b)荧蒽;除义丰溪口红树林湿地外,多环芳烃在另外2个红树林湿地沉积物中吸附和累积都具有林内含量高于林边缘,林边缘含量高于低潮光滩的特征;有机碳和黑碳对低环多环芳烃的影响不显著,但对高环多环芳烃影响显著,黑碳较之有机碳对高环多环芳烃具有更强的吸附能力.     

Influence of rice straw burning on the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural county of Taiwan

Atmospheric particulate and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) size distribution were measured at Jhu-Shan (a rural site) and Sin-Gang (a town site) in central Taiwan during the rice straw burning and non-burning periods. The concentrations of total PAHs accounting for a roughly 58% (34%) increment in the concentrations of total PAHs due to rice-straw burning. Combustion-related PAHs during burning periods were 1.54–2.57 times higher than those during non-burning periods. The mass median diameter (MMD) of 0.88–1.21 m in the particulate phase suggested that rice-straw burning generated the increase in coarse particle number. Chemical mass balance (CMB) receptor model analyses showed that the primary pollution sources at the two sites were similar. However, ricestraw burning emission was specifically identified as a significant source of PAH during burning periods at the two sites. Open burning of rice straws was estimated to contribute approximately 6.3%–24.6% to total atmospheric PAHs at the two sites.     

Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments from Yellow River Estuary and Yangtze River Estuary, China

Surface sediment samples collected from twenty-one sites of Yellow River Estuary and Yangtze River Estuary were determined for sixteen priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by isotope dilution GC-MS method. The total PAH contents varied from 10.8 to 252 ng/g in Yellow River Estuary sediment, and from 84.6 to 620 ng/g in Yangtze River Estuary sediment. The mean total PAH content of Yangtze River Estuary was approximately twofold higher than that of Yellow River Estuary. The main reasons for the di erence may be the rapid industrial development and high population along Yangtze River and high silt content of Yellow River Estuary. The evaluation of PAH sources suggested that PAHs in two estuaries sediments estuaries were derived primarily from combustion sources, but minor amounts of PAHs were derived from petroleum source in Yellow River Estuary. PAHs may be primary introduced to Yellow River Estuary via dry/wet deposition, wastewater e uents, and accidental oil spills, and Yangtze River Estuary is more prone to be a ected by wastewater discharge.     

The polynuclear aromatic hydrocarbon (PAH) content of herbage from a long-term grassland experiment

Herbage samples harvested and stored from a long-term agricultural experiment started in the 1850s at Rothamsted Experimental Station (U.K.) have been analysed for polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs). The changing PAH content of samples since 1900 is thought to reflect broadly changes in the PAH content of air. Herbage concentrations ranged between 580 and 2750 μg ΣPAH kg⁻¹ (total of 15 compounds). The lowest concentrations since 1900 were measured in the most recent samples (since the 1960s), with the highest between 1930 and 1955. Samples taken before 1956 contain statistically lower PAH contents than samples taken after this date, suggesting a reduction in PAH emissions from local and/or national sources. Samples taken between 1860 and 1900 contained much higher concentrations of ΣPAH (between 3620 and 6550 μg ΣPAH kg⁻¹) and a different mixture of compounds. These samples may have been contaminated in the drying process after harvesting and prior to storage. The ΣPAH contents of these samples therefore probably do not reflect the atmospheric burden of PAHs at that time.     

城市交通干道降雨径流中PAHs的污染特征

以上海、温州市典型交通干道地表径流为研究对象,分析了样品中16种溶解态和颗粒态PAHs浓度,了解了城市交通干道降雨径流中PAHs污染特征及其动态变化过程.结果表明,径流中∑PAHs(包括溶解相、颗粒相)浓度范围为919.8～16711.6ng·L-1,溶解相中PAHs浓度要远低于颗粒相(分别为4.9～1558.0ng·L-1,635.4～16624.0ng·L-1).通过对3场降雨事件中PAHs浓度随降雨过程变化的研究,可以发现并不是所有道路径流都有初期冲刷效应,初期冲刷的产生受雨前干期、降雨强度以及径流量等因素共同作用,因此简单拦截初期径流并不能十分有效地降低PAHs污染负荷.径流中PAHs在颗粒相-水相间的分配系数Kp值为2.3×104～2.5×106L·kg-1,随着悬浮颗粒物含量增加而减少,这可能跟径流过程中颗粒物粒径组成有关.     

水分管理和外源硒对水稻吸收累积铅的影响

通过盆栽试验,研究了不同水分管理和外源亚硒酸盐的添加对水稻根际铅的动态变化和水稻吸收累积铅的影响.结果表明,淹水显著增加了根表铁膜对铅的吸附和根系对铅的吸收,淹水下苗期和成熟期水稻根系铅含量分别是非淹水处理时的4.2~8.5和1.4~1.5倍;淹水降低了地上部的铅分配,在苗期和成熟期分别降低85.9%~86.7%和51.8%~74.0%.加硒降低了土壤溶液、苗期水稻根系和地上部的铅含量以及成熟期水稻根表铁膜、根系和茎中的铅含量.与对照相比,淹水和非淹水下加硒处理使苗期水稻根系铅含量分别降低了5.4%~24.3%和2.7%~61.7%,使成熟期水稻根系铅含量分别降低了56.1%~64.1%和53.8%~63.2%.水稻籽粒中的铅含量在不同处理间无显著差异.因此,水分管理和外源硒的添加显著影响了水稻根系对铅的吸收,而对水稻籽粒对铅的累积无显著影响.     

鄱阳湖-乐安河湿地水土环境中重金属污染的时空分布特征

选取流域两岸富含有色金属矿产资源的乐安河及至鄱阳湖段的典型湿地区域,分别于2012年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)等不同时段采集不同样点底泥、表土、上覆水等环境样品,监测分析重金属Cu、Pb、Cd的含量,并借助统计分析方法识别乐安河湿地重金属污染的时空分布特征及其来源.结果表明,乐安河流域各样点的重金属Cu含量最高,且各样点重金属的含量值均表现为Cu>Cd>Pb.以丰水期的重金属污染最严重,平水期次之,枯水期的重金属污染最轻.重金属Cu含量的高值区出现在乐安河上游;而重金属Pb含量的高值区出现在乐安河下游及入湖区域;重金属Cd的高值区出现在乐安河中游.表征重金属Cu污染的主成分贡献率为36.99%,表征重金属Cd的主成分贡献率为30.12%.底泥Cu和上覆水Cu、河滩表土Cu含量具有较强的相关性;底泥Cd和表土Cd的含量也表现出强相关性.以上结果反映出水体、底泥和土壤中的Cu污染或Cd污染的来源具有一致性,主要来源于矿山开采排放的重金属酸性污废水;而其余组分间的相关性则表现不甚明显,反映出不同污染物的来源存在一定的差异性.     

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.