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pH、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SSD法对我国南方水稻产地镉环境质量类别划分时体现出较好的普适性、科学性和合理性,同时可为我国农用地土壤环境质量类别划分技术及方法体系的建设和完善奠定坚实的工作基础.     

滇东镉高背景区菜地土壤健康风险评价与基准

以滇东土壤-蔬菜系统为研究对象,通过土壤-蔬菜点位协同采样,分析了菜地土壤和不同蔬菜中Cd的积累特征及健康风险状况,并应用物种敏感度分布曲线（SSD）法,拟合出土壤Cd污染的健康风险值.结果表明：滇东菜地土壤中镉的累积量中有60.3%的样点超过了污染筛选值,曲靖市的土壤Cd质量分数平均值较高;不同类别蔬菜吸收富集镉的能力不同,叶菜类和根茎类蔬菜对Cd有较强的吸收富集能力,超标率也相对较高,研究区采集到的23种蔬菜中出现镉超标的蔬菜有11种,但蔬菜总的超标率为18%;健康风险评价结果显示无论是对成人还是儿童均不存在非致癌健康风险,3类蔬菜的风险大小依次为叶菜类 > 根茎类 > 茄果（辣椒）类,研究区蔬菜中Cd对成人和儿童均不存在健康风险,儿童的Cd暴露风险高于成人;滇东蔬菜健康风险基准值是基于保护95%及5%的蔬菜品种安全所得的土壤风险值,种植根茎类蔬菜时,HC₅=0.35mg/kg、HC₉₅=2.8mg/kg;种植辣椒类蔬菜时,HC₅=0.15mg/kg、HC₉₅=8.7mg/kg;种植叶菜类蔬菜时,HC₅=0.36mg/kg、HC₉₅=13.8mg/kg.     

滇东镉高背景区菜地土壤健康风险评价与基准

以滇东土壤-蔬菜系统为研究对象,通过土壤-蔬菜点位协同采样,分析了菜地土壤和不同蔬菜中Cd的积累特征及健康风险状况,并应用物种敏感度分布曲线（SSD）法,拟合出土壤Cd污染的健康风险值.结果表明：滇东菜地土壤中镉的累积量中有60.3%的样点超过了污染筛选值,曲靖市的土壤Cd质量分数平均值较高;不同类别蔬菜吸收富集镉的能力不同,叶菜类和根茎类蔬菜对Cd有较强的吸收富集能力,超标率也相对较高,研究区采集到的23种蔬菜中出现镉超标的蔬菜有11种,但蔬菜总的超标率为18%;健康风险评价结果显示无论是对成人还是儿童均不存在非致癌健康风险,3类蔬菜的风险大小依次为叶菜类 > 根茎类 > 茄果（辣椒）类,研究区蔬菜中Cd对成人和儿童均不存在健康风险,儿童的Cd暴露风险高于成人;滇东蔬菜健康风险基准值是基于保护95%及5%的蔬菜品种安全所得的土壤风险值,种植根茎类蔬菜时,HC₅=0.35mg/kg、HC₉₅=2.8mg/kg;种植辣椒类蔬菜时,HC₅=0.15mg/kg、HC₉₅=8.7mg/kg;种植叶菜类蔬菜时,HC₅=0.36mg/kg、HC₉₅=13.8mg/kg.     

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.      

不同土壤下苋菜镉吸收规律及其阈值研究

以中国20种典型土壤和苋菜为研究对象,通过盆栽实验揭示不同土壤类型和不同浓度镉污染对苋菜镉累积的相关规律,寻求符合叶菜类卫生标准的土壤镉污染阈值。结果表明:土壤的理化性质不同,不同浓度镉处理对苋菜生长表现出多样性,或促进(盐碱土、黄棕壤和黄绵土)、或抑制(黑钙土和棕漠土)或没有显著影响(黄壤和红壤)。同种土壤条件下,苋菜可食部位镉含量随镉处理浓度增加而升高,而同一浓度处理下,则受土壤pH影响较大。当pH7.5时,随着pH的上升,重金属含量则随之降低。通过土壤理化性质与苋菜富集系数之间的回归方程,可得出符合国家食品卫生标准的土壤镉污染建议阈值,分别为0.3 mg/kg(pH6.5)、0.8 mg/kg(6.5pH7.5)和1.2mg/kg(pH7.5)。根据计算出的阈值,可以为叶菜类蔬菜种植区选择和污染农田土壤的治理提供科学依据。     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

番茄光合荧光特性及其镉吸收对土壤镉污染的响应

为探究番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）对镉污染的修复潜力,采用土壤盆栽试验方法,研究了在土壤镉施加含量为2,4,8,16,24,48mg/kg条件下,番茄生长、光合荧光特性及其镉吸收响应特点.结果表明,在土壤中施加镉含量大于8mg/kg时,番茄叶片叶绿素含量、光合性能和荧光参数,以及生物量显著低于没有施加镉的对照（P<0.05）,表现出较强的Cd敏感性.同时,在所有镉处理中,番茄叶片对镉的富集系数（2.48~6.60）和转移系数（1.21~3.90）均大于1,表现出较强的富集能力,但经计算其土壤Cd去除率较低.因此,供试番茄品种是Cd的敏感作物,对土壤镉污染修复的潜力较小.     

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。     

不同土地利用方式对赤红壤理化性质的综合影响

通过比较不同土地利用方式下赤红壤pH值、粘粒、容重、孔隙度、有机碳、氮磷钾全量及其速效养分含量的差异,并运用主成分分析方法分析各变量的相互关系、土壤综合理化特征及其关键改良因子。研究结果表明：新垦旱地容重最高,粘粒含量和孔隙度最低;有机碳、全量氮磷钾养分和速效氮磷养分含量均处于较低水平（P<0.05）。果园土容重显著低于其他土地利用方式土壤,且全氮、碱解氮和速效磷钾水平均处于较高水平（P<0.05）。桉树林的全钾和速效钾含量显著高于灌木林,而粘粒含量和速效磷含量相对较低（P<0.05）。主成分分析结果显示：新垦旱地、果园和桉树林、灌木林土壤理化综合质量差异显著（P<0.05）,其中新垦旱地当前质量相对较差。有机碳、全氮和速效氮养分缺乏是当前新垦旱地土壤理化质量较差的主要原因。较少的速效磷钾养分含量是当前桉树林地、灌木林土壤质量的限制因素。主成分分析不仅能够区分不同土地利用方式下赤红壤理化质量差异,而且也是探查改良土壤质量因子的有效方法。     

典型稻田土壤真菌群落结构及多样性对比

为了解中国主要稻作区内不同母质发育的稻田土壤真菌群落结构和多样性差异,本研究选取由砖红壤、红壤、盐碱土、黑土和紫色土发育而来的5种中国典型稻田土壤为研究对象,利用高通量测序技术对土壤真菌群落组成及多样性进行对比分析.结果表明：5种典型稻田土壤的含水量、pH值、盐度及容重差异显著（P<0.05）;从Chao1指数来看,稻田土壤真菌群落丰度红壤型 > 黑土型 > 砖红壤型 > 紫色土型 > 盐碱土型.从ACE指数来看,群落丰度黑土型 > 红壤型 > 砖红壤型 > 紫色土型 > 盐碱土型.Shannon指数和Simpson指数均表现为群落多样性黑土型 > 紫色土型 > 红壤型 > 砖红壤型 > 盐碱土型;5种典型稻田土壤真菌门水平相对丰度最高的均是子囊菌门（Ascomycota）;砖红壤型和红壤型稻田土壤的优势真菌属为翅孢壳属（Emericellopsis）,紫色土型稻田土壤的优势真菌属为翅孢壳属、枝鼻菌属（Cladorrhinum）和柄孢壳属（Zopfiella）,黑土型稻田土壤的优势真菌属为翅孢壳属和明梭孢属（Monographella）,盐碱土型稻田土壤的优势真菌属为瓶头霉属（Phialocephala）;石黄衣属（Xanthoria）、Cyberlindnera、青霉菌属（Penicillium）和Westerdykella的相对丰度与土壤pH值呈显著负相关（P<0.05）,Ceroophora的相对丰度与土壤含水量呈极显著负相关（P<0.01）;帚枝霉属（Sarocladium）的相对丰度与可溶性有机碳呈极显著正相关（P<0.01）.以上研究表明,稻田真菌的群落结构和多样性受稻田开垦前土壤类型的影响,真菌物种丰度和优势菌种类型对土壤理化性质变化的响应较为敏感.     

浙江省蔬菜生产系统重金属污染生态健康风险

为了解浙江省蔬菜生产系统重金属污染情况和居民的膳食健康风险,选择浙江省典型的蔬菜生产基地作为研究区域,采集了102对蔬菜和土壤样本,分析了浙江省蔬菜生产系统重金属Cd、 Cu、 Pb、 Cr、 As、 Ni和Hg的分布和富集特征,并采用内梅罗综合污染指数、潜在生态风险指数和膳食暴露评估模型系统评价了蔬菜生产系统生态健康风险.结果表明,研究区土壤Cd超标严重,超标率为97.2%,土壤以中轻度污染风险为主,Cd污染风险最大,其次是Pb、 Cu和As.蔬菜中仅有少量豆类和瓜果类蔬菜Cd超标,超标率分别为12.5%和8.7%.不同种类蔬菜的重金属富集能力差异明显,总体表现为：叶菜>豆类>瓜果类>根茎类.浙江省居民食用本地蔬菜的非致癌风险和致癌风险都在可接受范围,儿童比成人更容易面临风险(P<0.01),Cd和Pb对健康风险的贡献率最高.浙江省蔬菜生产系统生产的蔬菜整体处于安全水平,但需要加强对Cd和Pb的污染源管控.     

叶菜对Cd的富集特征及敏感性分布

为了解不同土壤中不同品种叶菜对Cd的吸收富集特征及敏感性分布规律,通过盆栽试验研究了10种叶菜(油菜、空心菜、茼蒿、苋菜、菠菜、油麦菜、芹菜、生菜、韭菜、小白菜)在江西红壤和天津潮土中,对不同处理Cd浓度[空白,0 mg/kg,CK;低浓度,0.3 mg/kg,C1;高浓度,0.6 mg/kg,C2]下对Cd的富集,并对Cd的富集系数进行了敏感性排序.结果表明:高浓度Cd会抑制叶菜生长,株高和鲜质量显著变化;低浓度Cd处理对叶菜的生长具有“刺激作用”,大部分叶菜株高显著上升. w(Cd)为0.3 mg/kg时,在天津潮土中,油菜对Cd的富集系数最高为0.336,茼蒿的富集系数最低为0.014,芹菜的富集系数最低为0.022,得出油菜对不同浓度的Cd最敏感,芹菜和茼蒿较不敏感.在江西红壤中,苋菜对Cd的富集系数最高为1.165,芹菜的富集系数最低为0.103,得出苋菜和油菜对不同浓度的Cd较敏感,芹菜较不敏感.因此,可在天津潮土中种植茼蒿和芹菜,在江西红壤中种植芹菜,将茼蒿和芹菜作为不易吸收较高浓度Cd的叶菜品种.      

吉林四平设施土壤和蔬菜中重金属的累积特征

选取吉林四平市典型设施蔬菜生产系统为研究对象,采集不同土地利用方式下的设施菜地、玉米地和森林土壤样本124份进行比较分析,同步采集设施蔬菜(81份)、肥料(50份)及灌溉水样品(10份),利用电感耦合等离子体质谱技术检测重金属含量,以揭示设施土壤及相应蔬菜中重金属的累积特征.结果表明,研究区域设施菜地中除铅(Pb)以外的重金属元素含量显著高于玉米地和林地,设施土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)均出现了不同程度的累积,研究区域不同类型土壤Cd平均含量为0.45 mg·kg-1,约42.8%的样本Cd超过温室蔬菜产地环境质量评价标准(HJ 333-2006),其他重金属均未出现超标现象;不同类型蔬菜比较,叶菜类Cd含量(以鲜重计)为0.033 mg·kg~(-1),明显高于果菜类,2.5%的蔬菜Cd超标,1.2%蔬菜存在Pb超标,其他重金属均未出现超标现象;随着设施利用年限的增加,土壤酸化愈加明显,设施土壤和蔬菜中重金属呈同步累积趋势;设施蔬菜重金属含量受土壤pH、有机质的显著影响;含高量重金属有机肥和化肥的大量施用是设施土壤重金属累积及设施蔬菜风险增加的重要原因.     

设施叶菜类蔬菜重金属镉、铅和砷累积特征及健康风险评价

近年来京津冀地区春季扬沙、秋冬季节雾或霾频发,大气可吸入颗粒物尤其是PM2.5可负载镉铅砷等重金属,易被叶菜类蔬菜(叶菜)吸收并在可食部位累积,设施叶菜类蔬菜可食部位重金属的累积是否同样受大气沉降的影响.对此,以京津冀地区常见6种叶菜类蔬菜——菠菜、油麦菜、生菜、小白菜、茼蒿和茴香为主要对象,采用田间试验,探索了大棚叶...     

Trapp模型在典型区PCBs蔬菜吸收及人体健康风险评估中的应用

对某电子垃圾拆解地大气、土壤、蔬菜进行采样,分析其中PCBs的含量;根据获得的大气中气态及土壤中PCBs的含量,应用Trapp作物吸收模型对该地区叶菜类蔬菜中PCBs的含量进行模拟预测;根据模型机制,分析了叶菜类蔬菜中PCBs的来源、构成及影响蔬菜对PCBs吸收的因素;利用美国EPA人体健康风险评估方法,分析了环境中PCBs被蔬菜吸收后经食物链对人体健康的影响.结果表明,Trapp作物模型可较好地依据土壤及大气中PCBs含量预测叶菜类蔬菜中PCBs含量,实测值与预测值相近,蔬菜中7种PCBs总和实测值为51.2μg.kg-1,模型预测值为39.9μg.kg-1;大气中气态PCBs是叶菜类蔬菜中PCBs的主要来源,模型预测表明其贡献率高达98.8%;蔬菜吸收PCBs的途径、辛醇-水分配系数(Kow)及辛醇-大气分配系数(Koa)影响蔬菜中PCBs含量及构成比例;蔬菜吸收PCBs达到平衡所需时间与lgKow、lgKoa有很好的乘幂相关性,多元线性回归表明lgKoa是更重要的影响因素.大气气态PCBs被蔬菜吸收后对人体健康的致癌风险是气态PCBs的10 000多倍,非致癌风险则增加了近200倍,原因主要在于:一是蔬菜吸收、积累了空气中毒性更高的高氯代PCBs,经口摄入PCBs的毒性因子极大增加;二是成人每天食用蔬菜摄入PCBs的量相当于正常情况下成人通过呼吸空气摄入PCBs量的71倍多.     

多元复合调理剂对镉砷污染农田土壤微生物群落结构的影响

通过温室盆栽试验,研究多元复合调理剂（石灰石、铁粉、硅肥和钙镁磷肥,简称LISP）对土壤基本理化性质、Cd和As的生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,LISP可改变土壤基本理化性质,降低土壤有效态Cd和As含量,并改变土壤微生物群落结构.在0.4%的LISP添加下,土壤pH值、有效磷和总磷含量较CK处理分别显著（P< 0.05）提高0.57单位、130.6%和18.38%,同时土壤有效态Cd和As含量较对照分别显著（P< 0.05）降低21.76%和16.39%.高通量测序结果表明,添加LISP可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,而显著改变土壤微生物群落的组成和结构,其中厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门等门水平物种的相对丰度增加,而绿弯菌门、酸杆菌门和疣微菌门等门水平物种的相对丰度降低.冗余分析和Mantel检验分析表明,土壤pH值、有效磷以及有效态Cd和As含量是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子.上述结果表明,LISP是一种有效的、生态安全的调理剂用于农田土壤Cd和As污染土壤修复.