SSD法对西南碳酸盐岩母质区稻田土壤镉污染类型划分研究

在我国西南地区典型碳酸盐岩母质区域存在现行农用地土壤镉（Cd）污染风险管控标准值偏严的现象,表现为土壤中Cd含量超标而农产品中Cd无安全风险.针对该现实问题,在基于该地区稻米-土壤协同调查数据的基础上,充分考虑了土壤理化性质,通过分析样品中Cd的富集系数（BCF）并利用物种敏感性（SSD）分布模型,对Cd毒性剂量-效应关系进行拟合,最终反推出在不同pH下适用于典型碳酸盐岩类成土母质农用地土壤Cd污染的风险筛选值和管控值.结果表明:当土壤pH在5.5 < pH ≤ 6.5范围时,基于保护90%及10%的水稻品种安全所得的土壤Cd毒性阈值分别为HC₁₀=0.34 mg/kg和HC₉₀=2.00 mg/kg;在pH ≤ 5.5、6.5 < pH ≤ 7.5、pH > 7.5这3个pH条件下,HC₁₀分别为0.22、0.68和0.80 mg/kg,HC₉₀分别为1.64、4.80和9.20 mg/kg,当土壤中Cd含量低于HC₁₀时,表明稻米安全风险较低;当土壤中Cd含量介于HC₁₀~HC₉₀之间时,表明稻米安全具有一定风险,应对稻田土壤采取安全利用措施;当土壤中Cd含量超过HC₉₀时,表明稻米安全具有极高风险,应对稻田土壤采取严格管控措施.研究显示,我国西南地区典型碳酸盐岩母质区域农产品超标点位主要集中于5.5 < pH ≤ 6.5范围内,表明土壤pH对稻米Cd的富集效应有较大影响,在酸性条件下其富集效应更为显著.      

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.     

贵州名优茶产区土壤-茶叶中重金属污染及迁移

选择贵州省云雾、都匀、湄潭3个典型名优茶产区,采集土壤和茶叶样品进行重金属检测分析。结果表明:贵州省茶园土壤主要重金属污染元素为Cd和Hg,3个茶产区中,湄潭茶产区土壤Cd的超标率最高,达到39.4%,都匀茶产区土壤Hg超标率最高,为24.2%。土壤Cd平均含量表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区,超标率表现为湄潭茶产区>都匀茶产区>云雾茶产区;土壤Hg含量和超标率均表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区。贵州省3个典型名优茶产区茶叶重金属含量均低于国家标准限量,茶叶中Cd、Hg、Cu、Pb含量随土壤中Cd、Hg、Cu、Pb含量增大而增大,不同重金属在茶叶中的富集系数为Cd>Hg>Cu>Pb>Cr>As。     

土壤-蔬菜系统中镉的生物富集效应及土壤阈值研究

为保障蔬菜质量安全,避免重金属Cd污染,通过野外调查采集土壤-蔬菜样品224对,分析土壤和蔬菜中的Cd含量,研究不同种类蔬菜对Cd富集的差异及影响因素,并探讨了不同种类蔬菜的土壤Cd阈值。结果表明:蔬菜对Cd的富集受土壤Cd含量影响,与其呈显著性正相关关系,同时与土壤pH和有机质呈负相关关系。各蔬菜可食用部分中Cd的富集系数为0. 001～4. 901,平均值为0. 16。不同种类蔬菜对Cd的富集不同,其富集大小顺序为叶菜类茎菜类根菜类果菜类。利用log-logistic模型对研究数据进行拟合,并结合《食品中污染物限量》(GB2762-2017)中规定的蔬菜中污染物标准限值得到叶菜类、根菜类、茎菜类和果菜类蔬菜对应的土壤阈值分别为0. 25、0. 31、0. 33和0. 50 mg/kg。     

西南地质高背景区蔬菜Pb的安全生产阈值与土地质量类别划分

为确保西南地质高背景区与人类活动交互叠加的农田土壤Pb污染蔬菜品种的安全生产,选取西南地区广泛食用的蔬菜作物32种,利用相关性分析和多元线性回归分析等方法研究了土壤-蔬菜中Pb累积规律和关键制约因子,西南地区农田土壤Pb生态安全阈值采用物种敏感度分布法确定.结果 表明,研究区土壤ω(Pb)为47.59 ～ 462.38...     

巯基化蒙脱石用于镉污染农田安全生产的效果及其持久性

为探讨巯基化蒙脱石（TM）实现镉（Cd）污染农田安全生产的效果及其持久性,开展了连续两年共四季田间水稻试验,研究了在Cd高污染（2.46~3.81 mg ·kg^-1）土壤中,仅第一季施用不等量TM后,不再补施对每季水稻各部位Cd含量和土壤有效态Cd含量的影响.结果发现,TM可显著降低水稻各位Cd含量和土壤中有效态Cd含量,且钝化效果持久性明显.按0.5%和1%施用TM后,第一季水稻各部位Cd含量比对照显著降低,糙米ω（Cd）相比对照的0.98 mg ·kg^-1分别降至0.16 mg ·kg^-1和0.08 mg ·kg^-1,降幅各达84.0%和91.9%,含量低于国家标准GB 2762-2017中Cd的限量值0.2 mg ·kg^-1.0.5%和1%处理下连续种植的后续三季水稻糙米基本都达标,Cd含量分别降低了50.2%~67.8%和56.0%~81.6%.0.5%和1%处理下,第一季土壤有效态Cd质量分数从对照的48.4%分别降至27.9%和18.4%,降低了20.5%和29.9%,后续三季分别降低了10.0%~17.1%和12.4%~20.8%,与对照差异显著.土壤中有效态Cd含量与水稻各部位Cd含量之间存在极显著的正相关关系,TM主要通过降低土壤中有效态Cd含量而减少水稻对土壤Cd的吸收累积,从而使水稻各部位Cd含量降低.综合两年效果试验来看,TM抑制水稻吸收土壤中Cd效果显著,且两年内效果持久性良好,可较好地应用于Cd高污染农田安全生产.     

4种改良剂对紫色土Cd生物有效性及土壤酶活性的影响

探究4种改良剂施用对酸性花椒园土壤有效Cd和花椒各部位Cd含量及土壤酶活性的影响,为紫色土酸化改良及重金属污染治理提供科学依据.采用田间试验,设置不施肥（CK）、单施化肥（F）、石灰+化肥（SF）、有机肥+化肥（OM）、生物炭+化肥（BF）和酒糟灰渣+化肥（JZ）这6个处理,研究不同处理土壤pH、有效态Cd（DTPA-Cd）、花椒枝条、叶片、椒壳、椒籽Cd含量及土壤过氧化氢酶（S-CAT）、酸性磷酸酶（S-ACP）和脲酶（S-UE）活性,阐明其相互关系.结果表明:①酒糟灰渣+化肥和石灰+化肥两处理均显著提高土壤pH（P < 0.05）,分别比对照提高了3.39和2.25个单位;与对照处理相比,酒糟灰渣+化肥处理和石灰+化肥两处理土壤有效态Cd含量分别降低了28.91 %和20.90 %.②酒糟灰渣+化肥处理显著降低了花椒叶片、椒壳和椒籽的Cd含量,降幅分别为31.33 %、30.24 %和34.01 %;花椒各部位对Cd的富集能力不同,具体表现为:叶片 > 枝条 > 椒籽 > 椒壳,与对照相比,酒糟灰渣+化肥处理的花椒各部位富集系数降低最为显著（P < 0.05）,降幅为27.54 %~40.0 %.③改良剂处理下土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化规律相似,相较对照,酒糟灰渣+化肥处理对以上两种酶活性提高最为显著,分别提高了191.26 %和199.50 %,而酸性磷酸酶活性则降低了16.45 %.相关性分析表明,土壤有效Cd含量与土壤pH值呈极显著负相关（P < 0.01）,过氧化氢酶和脲酶活性与土壤pH呈极显著正相关（P < 0.01）,与土壤有效Cd含量呈极显著负相关（P < 0.01）,酸性磷酸酶则完全相反.酸性紫色土壤施用石灰、酒糟灰渣中和土壤酸度效果最显著,在降低土壤有效Cd含量、改善土壤环境的同时,抑制花椒各部位对Cd的吸收和转运,是改良酸性紫色土及防治重金属污染的有效措施.     

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.     

我国南方水稻产地镉环境质量类别划分技术

针对我国耕地质量类别划分技术及方法体系不完善的现状,提出应用物种敏感性分布法(SSD)基于不同保护率建立"优先保护类、安全利用类和严格管控类"的土壤镉划分阈值,并对其合理性和科学性验证.结果表明,我国南方水稻产地土壤p H、土壤有机质(SOM)和阳离子交换量(CEC)对水稻富集镉的影响均达到了极显著水平(P <0.01),并由其构建的三因子生物有效性模型可解释水稻富集系数62.0%的变异;水稻对镉的SSD曲线表明,不同水稻品种对镉的敏感性差异明显,主要与其基因型相关;依据SSD曲线基于保护率为80%和5%推导出我国南方水稻产地"优先保护类和严格管控类"的土壤镉划分阈值分别为0.26 mg·kg^-1和1.67 mg·kg^-1,且当土壤镉≤0.26 mg·kg^-1时划分为优先保护类耕地,土壤镉≥1.67 mg·kg^-1时划分为严格管控类耕地,土壤镉介于0.26～1.67 mg·kg^-1时划分为安全利用类耕地,并通过134组独立数据验证其具有一定合理性和科学性.本研究表明应用S...     

两种淹水模式下施用钝化材料对镉污染农田水稻安全生产的影响

为实现镉(Cd)污染农田稻米安全生产,以中度Cd污染农田为研究对象,通过连续2 a的大田试验,对比分析了间歇性淹水和全生育期淹水2种淹水模式下,玉石粉、生物炭和粉煤灰这3种钝化材料施用后对土壤pH,有效Cd和稻米Cd含量的影响.结果 表明:①单一淹水处理下,全生育期淹水和间歇性淹水处理均可提高土壤pH,土壤有效Cd降低...     

不同改良剂对铅镉污染农田水稻重金属积累和产量影响的比较分析

以无机类土壤改良剂材料海泡石(SEP)、有机类土壤改良剂材料生物炭(BC)作为对比,考察新型交联改性甲壳素(CC)对大田环境下土壤重金属的生物有效性、水稻生长、产量以及吸收累积重金属的影响,为土壤改良剂开发提供新的材料选择,并为该材料培肥改土及合理农用提供依据.选取辽宁凌海市某Pb、Cd污染稻田作为试验地块,于2015~2016年进行田间小区试验,分析试验前(2015年3月)和2016年10月水稻收获后土壤的p H值、土壤中Pb、Cd有效态的变化,比较不同处理对水稻生育性状、产量及水稻根系、茎叶、籽粒各部位吸收Pb、Cd的影响.结果表明,添加167~333 kg·hm~(-2)剂量的CC可使土壤p H值提高0.36~0.45个单位,使得土壤中有效Pb、Cd的含量分别显著(P0.05)下降46.39%~64.01%、29.73%~43.24%.添加167~333 kg·hm~(-2)剂量的CC与CK相比可显著降低水稻各部位中的Pb、Cd含量(P0.05),其中根系中分别降低16.09%~38.14%、21.22%~31.38%,茎叶中分别降低了19.17%~46.92%、25.66%~45.34%,籽粒中分别降低了29.47%~58.25%,44.75%~64.02%,添加333 kg·hm~(-2)剂量的CC可使水稻籽粒中的Pb、Cd含量分别降低到(0.204 1±0.011)mg·kg-1和(0.192 2±0.021)mg·kg-1,低于或接近于GB 2762-2005中大米Pb、Cd的限量值(0.20mg·kg-1).施用167~333 kg·hm~(-2)的CC与CK、SEP处理及BC处理相比,亩产分别增加了33.6~47、27.6~44、8.67~34.77 kg.其中CC-2增产效果最明显,亩增产47 kg,增产率为8.59%.CC对Pb、Cd污染土壤重金属修复及降低水稻体内Pb、Cd含量效果不亚于SEP、BC,对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,且其增产作用明显,具有较好的保障实现水稻安全生产的潜力,具有一定推广应用价值.     

纳米羟基磷灰石修复镉铅污染土壤的效果评价

文章研究以纳米羟基磷灰石为修复材料,采用人工模拟污染土壤的方法,借助Tessier五步法分析土壤中镉、铅的形态,研究了纳米羟基磷灰石对镉、铅污染土壤的修复效果,研究结果表明:n-HAP对土壤中有效态镉有一定程度的吸附钝化作用;n-HAP的投加比例为5%时,对Cd污染土壤的修复效果最好,Cd的有效态下降比率达到了49%;n-HAP对人工模拟污染土壤中有效态铅的钝化效果比较明显,对有效态铅的降低率达到了90%的水平,且平衡时间越长,修复效果越好;n-HAP对铅污染土壤的修复效果要好于镉污染的。     

石油烃-镉污染土壤的生物修复研究

利用微生物菌剂和花卉植物在花盆中对不同浓度的石油烃和重金属镉的复合污染土壤进行了生物修复试验研究。结果表明:种植植物能提高石油烃的降解率,其中种植牵牛花优于紫茉莉;2个月后种植牵牛花的土壤石油烃降解率比对照提高13.0%以上,PAHs降解率提高22.0%以上;紫茉莉和牵牛花均能适应100mg/kg的镉浓度,牵牛花在土壤中镉浓度为100mg/kg时的富集效果是紫茉莉的6倍。     

水分条件对生物炭钝化水稻土铅镉复合污染的影响

采用培养试验,探究30％ WHC、淹水和干湿交替等3种水分条件下,向Pb和Cd污染水稻土以1％添加量施入水稻秸秆生物炭后重金属的形态变化,为生物炭修复重金属复合污染稻田的水分管理提供科学依据.结果表明,添加生物炭后,淹水和干湿交替可显著提高土壤pH值、可溶性有机碳(DOC)和无定形氧化铁含量(Fe.).培养结束后,在添...     

基于大田试验的铅镉复合污染土壤中甜糯玉米低积累特性

为筛选适合在铅（Pb）、镉（Cd）复合污染土壤种植的低积累特性甜糯玉米品种,选取39个玉米品种,通过大田试验,研究其籽粒和秸秆对Pb和Cd的富集特性和差异.将玉米产量、富集系数和基于土壤Pb和Cd风险阈值的方法作为筛选低积累玉米品种的评价指标.结果表明,不同品种玉米的产量、籽粒和秸秆的Pb和Cd含量之间存在显著差异（P<0.05）.籽粒对Pb和Cd的富集系数分别为0.00003~0.00230和0.01~0.15,秸秆对Pb和Cd的富集系数分别为0.003~0.065和0.64~4.28.通过对不同玉米富集系数的聚类分析,综合不同品种玉米的土壤Pb和Cd风险阈值得出,惠甜5号、新美甜818和玉糯9号可在Pb和Cd含量超风险管制值的耕地安全生产,天贵糯937和金萬糯2000可在Cd含量超风险筛选值的耕地安全生产.惠甜5号、新美甜818和玉糯9号作为Pb和Cd复合低积累品种,适宜在广西铅镉复合污染土壤上推广种植,天贵糯937和金萬糯2000作为籽粒低积累、秸秆Cd高积累品种,建议将其作为植物修复资源加以利用.     

两种铁改性生物炭对微碱性砷镉污染土壤的修复效果

改性生物炭作为良好的重金属钝化剂,已被广泛应用于环境修复.为探究不同改性方法对生物炭钝化土壤砷-镉(As-Cd)的影响,采用共沉淀法和浸渍热解法制备铁改性生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,对生物炭性质、吸附As-Cd以及钝化土壤As-Cd的能力进行分析.结果表明,两种改性方法均可提高生物炭铁含量和零电荷点,且共沉淀法制备的铁改性生物炭(FeBC-1)负载的铁矿物主要为Fe₃O₄、 FeO(OH)和γ-Fe₂O₃等,而浸渍热解法制备的铁改性生物炭(FeBC-2)主要为α-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃等铁氧化物.FeBC-1对As和Cd均展现出很强的吸附去除能力,去除率达21.40%～34.14%,可显著促进土壤中非专性吸附态As向残渣态As转化,而FeBC-2仅对As具有较好的吸附效果.BC、 FeBC-1和FeBC-2对Cd的吸附能力与自身的阳离子交换量(CEC)呈正比,其中,BC对Cd的吸附去除效果优于FeBC...     

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.     

重庆市主要农耕区土壤Cd生物有效性及影响因素

选择在重庆南川区采集大宗农作物水稻及根系土样品155件,另采集部分玉米、土豆、番茄、油菜、李子和猕猴桃及根系土样品进行测试分析,以生物富集系数表征元素的生物有效性,分析土壤理化性质、土壤组分、地质背景及作物种类等因素对Cd生物有效性的影响.结果表明,南川区水稻及根系土中均存在一定程度的Cd超标现象,且Cd生物有效性相对较低;土壤酸碱度为Cd生物有效性的主要控制因素,酸性条件下生物有效性更高;番茄、李子和猕猴桃对Cd的富集能力较弱.因此,可通过人工调控田块酸碱度或调整种植结构等手段预防土壤重金属污染、提高农产品质量.该方法亦可用于其它土壤重金属或Se等健康元素的相关研究,为土地安全利用、高品质农产品的生产提供科学依据.