4种有机物料对铅胁迫下小麦生长及产量特征的修复效应

农田土壤铅(Pb)污染对作物的生长及光合的动态变化、产量特征以及品质安全都有影响,向污染土壤中施用有机物料能够改变重金属生物可利用性以及土壤结构和养分组成,对缓解作物生长发育所受胁迫具有现实意义。采用盆栽试验方法研究了4种有机物料即秸秆、鸡粪、菌渣和生物炭对600 mg·kg~(-1) Pb胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)生长及产量特征的影响,并分析了小麦籽粒中Pb质量分数及富集系数的变化,为不同有机物料在农田Pb污染修复中的应用提供理论基础。结果表明,越冬期Pb处理对小麦生长有促进作用,而后期则显著降低了花后15 d的F_v/F_0,以及成熟期小麦干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量,同时提高了籽粒中Pb的质量分数,达到0.826 5 mg·kg~(-1);在污染土壤中添加6 g·kg~(-1)鸡粪显著提高了成熟期小麦的干物质积累量、穗长和产量;添加150 g·kg~(-1)菌渣显著促进了花期和成熟期小麦根伸长和干物质积累,提高了成熟期穗长、穗粒重和产量,该处理下单盆作物产量最大,达到23.22 g·pot~(-1),其成熟期土壤和籽粒中Pb质量分数也最低,分别为466.06 mg·kg~(-1)和0.493 1 mg·kg~(-1);添加50 g·kg~(-1)生物炭后小麦花后15 d和30 d的净光合速率(Pn)分别提高了26.30%和15.41%,花期株高和成熟期干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量也显著提高,同时籽粒中Pb质量分数显著降低;添加3 g·kg~(-1)秸秆的处理对小麦生长的影响不显著。     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

砷-铅交互作用对水稻根表铁膜富集及根系吸收砷铅的影响

采用土-砂联合培养方法诱导水稻根表自然形成铁氧化物膜,研究了As-Pb交互作用对水稻根表铁膜吸附砷铅及根系吸收As和Pb的影响.结果表明,As和Pb的添加显著地影响水稻根表铁膜对As和Pb的吸附,并且As-Pb交互作用显著地影响水稻根系对两元素的吸收及根表铁膜对As的吸附.添加Pb可促进水稻根系对As的吸收.当As浓度为25μmol.L-1时,浓度为25μmol.L-1Pb处理与对照相比导致水稻根系吸收As提高了53.3%.同样,施用As也可以促进水稻根系对Pb的吸收,当Pb的浓度为25μmol.L-1和50μmol.L-1时,50μmol.L-1As处理与对照相比,水稻根系吸收Pb分别提高20.2%和28.6%.添加As显著地促进Pb由铁膜向根系中转运,而添加Pb对As由铁膜向根系中的转运影响不大.因此,在重金属复合污染情况下,水稻根表铁膜对重金属的吸附及根系对重金属的吸收均存在着复杂的交互作用.     

砷-硒交互作用对水稻吸收转运砷和硒的影响

采用溶液培养法,研究了两种形态无机As与四价Se交互作用对水稻吸收转运As和Se的影响.结果表明,不同形态As与Se交互作用对水稻吸收转运As和Se影响较大,Se(Ⅳ)显著地提高水稻根系而降低水稻茎叶对As的吸收积累.与对照处理相比,在1.0μmol·L-1As(Ⅲ)和As(Ⅴ)处理下添加1.0μmol·L-1Se(Ⅳ)分别导致水稻根系As含量提高59.5%和21.3%,而水稻茎叶As浓度减少10.4%和21.9%.As(Ⅲ)或As(Ⅴ)处理显著降低水稻茎叶对Se的吸收积累,但As(Ⅴ)处理对水稻根系积累Se没有影响.在1.0μmol·L-1Se(Ⅳ)处理下,添加1.0μmol·L-1As(Ⅲ)和1.0μmol·L-1As(Ⅴ)导致水稻茎叶Se浓度分别比对照处理降低41.9%和30.3%.Se(Ⅳ)与As(Ⅲ)或As(Ⅴ)对水稻转运As、Se的能力具有交互拮抗作用.研究结果表明,在As污染农田中,可通过施用Se肥来提高植物的Se营养,降低植物对As的吸收积累,从而降低As对人体健康的危害.     

8种钝化剂产品对不同镉污染土壤理化性质和镉有效性的影响

探讨施用钝化剂对Cd污染土壤理化性质和修复效果,可为北方轻中度Cd污染农田安全利用提供依据。采用盆栽培养试验,研究不同Cd污染程度下,施用8种钝化剂产品对土壤理化性质、主要养分积累、Cd有效性和小白菜吸收Cd的影响。结果表明,与对照相比,土壤加入1 mg·kg~(-1) Cd时,除P6和P7钝化剂外,其他6种钝化剂可显著降低土壤有效态Cd含量,降幅为9.09%—56.73%;P3钝化剂的Cd钝化效果最佳,添加量为5%时土壤有效态Cd降低率为54.90%,小白菜降Cd率为54.04%;所有处理小白菜Cd质量分数均低于0.2 mg·kg~(-1),符合国家食品污染物限量标准。土壤加入5 mg·kg~(-1) Cd时,添加8种钝化剂处理均可显著降低土壤有效态Cd含量,降幅为11.14%—81.08%;其中P3钝化剂的Cd钝化效果最佳,添加量为5%处理下土壤有效态Cd降低率81.08%,小白菜降Cd率为72.16%,小白菜Cd含量(0.22 mg·kg~(-1))基本上接近国家食品中污染物限值,而其他7种钝化剂处理小白菜Cd含量均不同程度超标。相关性分析表明,土壤有效态Cd含量、小白菜Cd含量分别与土壤pH、有机质、速效磷和有效钾含量呈显著或极显著的负相关关系。由此可见,对于北方轻中度Cd污染农田,可通过施用合适的钝化剂产品来改善土壤养分状况,降低土壤Cd的有效性,从而达到农产品安全生产的目的。     

城区交通干道绿化带土壤-植物系统汞、砷污染研究

为了解城区交通干道土壤-植物系统中汞(Hg)和砷(As)的污染特征,以聊城市为例,在其城区主要交通干道旁绿化带内采集表层土壤样品并同步采集扁竹兰(Iris confusa)、侧柏(Platycladus orientalis)、冬青(Ilex chinensis)、马尼拉草(Zoysia matrella)和石楠(Photinia serrulata)等5种常见绿化植物测定Hg和As含量。采用单因子指数法、综合指数法和潜在生态危害指数法对土壤Hg和As的污染水平及其潜在生态危害进行了评价,并采用富集系数法分析了绿化带植物对土壤中Hg和As的富集能力。结果表明,聊城市绿化带土壤Hg和As质量分数分别在0.17~6.21 mg·kg~(-1)和1.18~12.22 mg·kg~(-1)之间,20%样品Hg含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)Ⅲ级标准。以山东省土壤背景值为评价标准,Hg表现为严重污染,其潜在生态危害很高,As表现为轻度污染和轻微的生态危害。绿化带植物中Hg和As质量分数分别在0.03~0.72 mg·kg~(-1)和0.06~1.86 mg·kg~(-1)之间,平均值分别为0.25 mg·kg~(-1)和0.55 mg·kg~(-1);植物体内Hg的富集系数在0.01~2.82之间,平均值表现为:马尼拉草石楠扁竹兰侧柏冬青;植物体内As的富集系数在0.01~0.65之间,平均值表现为马尼拉草侧柏冬青石楠扁竹兰。绿化带植物对Hg污染具有一定的修复作用,对As污染不具有修复效果,不同植物中Hg和As的含量以及对Hg和As的生物富集系数均无显著性差异(P0.05),这可能与植物本身的生理特性、种植时间及绿化带土壤环境条件有关,具体原因有待进一步探讨。     

黔西南三叠统渗育型水稻土重金属污染特征及生态风险评价

选择黔西南水稻种植区为研究区,共布设111个点,采集土壤样品并对其Cd、Hg、As、Pb和Cr这5种重金属含量及pH值进行分析。基于多元统计分析和污染风险评价等方法,揭示研究区水稻土重金属污染的主要来源及其潜在风险。结果表明:(1)水稻土重金属平均含量从大到小依次为w(Cr)(201.68 mg·kg~(-1))w(Pb)(38.25 mg·kg~(-1))w(As)(30.70 mg·kg~(-1))w(Cd)(0.68 mg·kg~(-1))w(Hg)(0.22 mg·kg~(-1))。与GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的风险筛选值相比,Cd和As含量高于相应的限定值(0.60和25.00 mg·kg~(-1)),Hg、Pb和Cr含量均低于筛选值,说明研究区水稻土主要存在Cd和As污染风险。(2)水稻土重金属来源分析结果表明,土壤中Cd与Pb以及Hg与As呈显著正相关关系,具有相同的来源,主要与当地燃煤、汽车尾气和金矿冶炼等污染点源排放有关。(3)单因子污染指数分析结果显示,水稻土重金属污染程度从大到小依次为CdAsCrHgPb,研究区内39.64%点位的内梅罗综合污染指数超过1。(4)潜在生态风险指数(RI)分析发现,5种重金属的潜在生态风险指数为63.78,小于轻微的生态危害下限,表明研究区水稻土潜在生态危害较轻。     

贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染现状评估

土壤重金属污染问题日益加剧,而土壤重金属来源解析及污染评价对其污染防治具有重要意义.以贵州草海沼泽地、耕地和林地表层土壤(0—20 cm)为研究对象,采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)和原子荧光测定仪(AFS)测定土壤中Zn、Cr、Pb、Ni、Cu、As等6种重金属元素含量,并对其进行源解析及污染现状评估.结果表明,草海整体研究区表层土壤元素含量为Zn(144.75 mg·kg~(-1))Cr(93.03 mg·kg~(-1))Pb(45.33 mg·kg~(-1))Ni(45.08 mg·kg~(-1))Cu(29.48 mg·kg~(-1))As(25.19 mg·kg~(-1)),其中Zn、Pb、Ni、As含量高于贵州背景值,分别高于背景值的45.48%、28.78%、25.97%、15.29%.元素As在耕地和林地,元素Cr、Cu、Pb在沼泽地和林地,以及元素Zn在沼泽地、耕地和林地都具有显著差异(P0.05),而Ni在3种土地利用方式中均无显著差异(P0.05).3种土地利用方式中,元素Zn、Pb、Ni、As可能主要来源于工业、农业、交通运输等人为源,而Cr、Cu来源于母岩风化、植被凋落物等自然源.土壤重金属污染评价表明,贵州草海不同土地利用方式表层土壤重金属污染处于轻微状态,未造成严重的潜在生态风险.本研究能够为贵州草海土地利用的合理规划、土壤资源保护和重金属污染防治提供数据支持.     

椰纤维生物炭对砖红壤水稻土Pb形态及水稻产量和品质的影响

为研究椰纤维生物炭(CFB)对铅(Pb)污染水稻土中Pb形态和生物有效性的影响,以及对水稻(Oryza sativa L.)生长和品质的调控效果,以热带(海南)具有代表性的花岗岩和玄武岩母质发育的砖红壤水稻土为供试土壤,在6种Pb污染土壤(Pb质量分数为0、50、250、500、2 500、5 000 mg·kg~(-1))中添加质量分数为3%的CFB,并进行水稻盆栽试验,分析土壤EDTA有效态Pb含量和Pb形态,及糙米Pb含量、水稻产量和农艺性状的变化。结果表明:随Pb污染量的增加,两种水稻土中各化学形态和有效态Pb含量显著增加(P0.05);CFB的施用降低了土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量,增加了有机结合态和残渣态含量;降低了供试土壤有效态Pb含量,且玄武岩母质水稻土较花岗岩母质水稻土效果更显著。Pb质量分数(250、500 mg·kg~(-1))未超过国家农业用地风险管制值(GB15618—2018;≤500 mg·kg~(-1))时,花岗岩水稻土、玄武岩水稻土中糙米Pb含量依次超过食品安全国家标准(0.2mg·kg~(-1));Pb胁迫未对水稻生长和农艺性状造成明显影响;而质量分数为5 000 mg·kg~(-1)时,Pb胁迫抑制水稻生长、降低农艺性状,此时花岗岩和玄武岩中糙米Pb含量分别超过国家食品安全标准14、10倍。CFB能够缓解Pb对水稻产量和品质的影响;Pb质量分数为500mg·kg~(-1)时,CFB的施用使玄武岩水稻土中糙米Pb含量降低38.4%,符合食品安全国家标准。因此,椰纤维生物炭能够促使土壤中Pb向水稻难吸收的有机结合态和残渣态转化,降低有效态Pb含量,减轻Pb对水稻生长的毒害及在糙米中的累积。     

贵州草海表层沉积物重金属污染特征及来源分析

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,评价其表层沉积物重金属污染特征及生态风险,对于草海湿地的稳定性及其湿地土地资源保护具有深远意义。选取草海周边20个点均匀采集样品,测定其中7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg),利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,并采用潜在生态风险指数法对重金属的污染特征生态风险进行了评价。结果表明,草海表层沉积物重金属含量表现为Zn(279.40mg·kg~(-1))Cr(161.13 mg·kg~(-1))Pb(51.24 mg·kg~(-1))Cu(19.83 mg·kg~(-1))As(17.98 mg·kg~(-1))Cd(13.97 mg·kg~(-1))Hg(0.14mg·kg~(-1)),其中Cd、Cr、Zn、Cd与Hg含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,而Cu、Hg则低于背景值。相关性分析表明,Cd与Cr、Zn、Cd与Hg之间表现出正相关关系,Cu和Pb之间表现出极显著的正相关关系,且具有较高正载荷,表明其来源相似,具有相同的化学行为与环境行为;As与其他金属元素之间无显著性相关关系。运用潜在生态风险指数法进行分析,沉积物中Cd超标率达100%,样品中最大超标倍数达66.7倍,为主要污染物,处于极强污染级别;Cu、Cr、Pb、Zn和Hg处于无-中度污染级别;As的含量都低于背景值,即草海未出现As污染。根据重金属污染特征及来源分析,结合草海湿地的污染情况判断,草海沉积物中重金属污染主要受外源污染,尤其是土法炼锌的影响,其次是城市污水的影响,污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

滇南矿区重金属污染耕地的植物修复及其健康风险

在云南个旧矿区大田种植条件下,研究种植蜈蚣草、鲜食糯玉米、板蓝根蔬菜和高梁对重金属As(103.83±4.30)mg·kg~(-1)、Pb(293.17±15.99)mg·kg~(-1)、Cd(1.95±0.16)mg·kg~(-1)复合污染土壤的治理和修复效果,并分析作物对人体的健康风险。结果表明,4种植物对土壤重金属的吸收有较大的差异,蜈蚣草As富集系数为(1.74±0.16),表现出较好的As富集植物特性,Pb富集系数为(0.42±0.05),富集能力明显高于其它3种植物。高梁秸杆、玉米秸杆、板蓝根蔬菜Cd富集系数均大于1,尤其是板蓝根蔬菜,富集系数为(3.19±0.46),Cd富集能力较强;在生物量和重金属吸收量的双重作用下,高梁秸杆对土壤中As、Pb、Cd的提取效率均高于其它3种植物。蜈蚣草除Cd外,对土壤重金属As、Pb的提取效率与高梁相当;经公式计算,若通过种植以上4种植物将试验区土壤As、Pb、Cd修复到国家土壤环境质量二级标准限量以内,需要种植玉米和板蓝根蔬菜约100年以上,而种植高梁仅需25年。蜈蚣草对试验区土壤As、Pb修复效果明显,预计种植蜈蚣草30年可将试验区土壤As、Pb修复到国家土壤环境质量二级标准限值以内;参试的3种可食用作物健康风险分析表明,当地居民通过食用板蓝根蔬菜进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数(HQ)均大于1,人体健康风险较大,不宜在试验区种植食用;食用玉米、高粱进入人体的Pb、As和Cd暴露风险指数虽小于1,但Pb和As的HQ均在0.9以上,存在潜在的健康风险。综合分析4种植物的修复效果、健康风险以及经济效益,高梁作为一种优良的生物质能源植物,引导种植较高抗性的高梁品种以及套种低累积高梁品种与蜈蚣草,可推荐作为滇南矿区重金属复合污染耕地边生产、边修复的土地安全利用模式。     

低镉铅菜心品种田间试验研究

华南地区不少农田土壤受到Cd/Pb污染,为了得到可以应用的低积累Cd/Pb的菜心(Brassica parachinensis L.)品种,在广东省2个典型重金属污染农田,包括代表有色金属矿区的韶关市翁源县和珠江三角洲的广州市白云区,分别于2017年和2018年开展大田试验,种植了3个已经筛选的品种(2个低Cd品种LGL、YL702和1个高Cd品种ZCCX)和3个当地菜心品种(翁源CCXW、CJ60、TL60;白云CCXW、CXSH、CL80),测定作物产量和食用部位重金属含量。结果表明,本研究所选用的菜心品种茎叶Cd含量在轻微污染土壤上(Cd质量分数介于0.3—0.6mg·kg-1)均能符合国家食品卫生标准(0.2 mg·kg-1)。翁源试验区土壤为酸性,菜心对Cd的富集系数较高,变化于0.4—0.6之间;对Pb的富集系数相对较小,变化于0.000 5—0.000 9之间。在翁源试验区Pb重度污染土壤条件下种植的4个菜心品种,其茎叶Pb含量超过国家食品卫生标准(0.3 mg·kg-1),只有LGL和TL60品种符合食品卫生标准,为新筛选出的低积累Pb的品种,然而TL60产量低。白云区的试验土壤为弱酸性,菜心对Cd的富集系数变化于0.07—0.22之间,对Pb的富集系数变化于0.000 3—0.000 7之间,并核实了LGL为较高产低积累Cd、Pb的菜心品种。不同品种的菜心茎叶富集重金属的能力还受生长期长度和成熟期类型的影响,值得进一步试验研究。     

两种景天修复Cd/Zn污染土壤效果的比较

为对比研究重金属超富集植物东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn污染土壤的提取修复效果,利用盆栽及田间试验同时种植两种景天。结果表明,(1)盆栽试验为期两年,种植东南景天的土壤Cd质量分数从3.51 mg·kg~(-1)降到0.46 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从865 mg·kg~(-1)降为516 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从3.44 mg·kg~(-1)降到0.55 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从852 mg·kg~(-1)降为577 mg·kg~(-1)。(2)田间试验为期一年,韶关种植东南景天的土壤Cd质量分数从1.38 mg·kg~(-1)降为1.07 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从501 mg·kg~(-1)降为462 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从1.71 mg·kg~(-1)降为0.93 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从585 mg·kg~(-1)降为505 mg·kg~(-1)。(3)在室内盆栽条件下,每年秋季种植的东南景天产量显著高于伴矿景天;东莞和韶关的伴矿景天在野外环境下均比东南景天具有更好的适应性及生长能力,生物产量远高于东南景天。(4)在盆栽试验条件下,东南景天重金属Cd、Zn修复能力与效果优于伴矿景天;而在野外田间试验条件下,伴矿景天对Cd、Zn的提取修复效果优于东南景天。综上,东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn复合污染土壤均具有很好的提取修复效果。本研究对酸性Cd/Zn污染土壤的植物提取修复技术具有一定的参考意义。     

贵州草海菜地表层土壤重金属污染特征及生态风险评价

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,评价其周边菜地重金属污染特征及生态风险,对于草海蔬菜食用安全及其生产地土壤污染综合防治和湿地土地资源保护具有重要意义。在草海周边采集8个具有代表性的菜地表层土壤,测定Zn、Cu、Cr、Pb、Ni和As含量,分析其分布特征、来源和生态风险。结果表明,草海菜地表层土壤重金属含量表现为Zn(159.06mg·kg~(-1))Cr(92.11mg·kg~(-1))Pb(63.72mg·kg~(-1))Ni(45.74mg·kg~(-1))Cu(27.75mg·kg~(-1))As(24.58mg·kg~(-1))。其中,Zn、As、Pb和Ni含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,Cu、Cr则低于背景值,而6种重金属含量均低于《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)Ⅱ级标准值。Zn、Cr、Ni属于中等变异,服从正态分布;Cu属于中等变异,As、Pb属于高度变异,服从偏正态分布。Zn与Cu相关性极显著(P0.01)、Cu与Pb,Ni与As,Cr与Pb、Ni间相关性显著(P0.05)。土壤环境质量评价表明,Cu、Cr、Ni和As为轻污染,Zn、Pb为中等污染。然而,生态风险评价表明,6种重金属的危害指数(RI)值为23.92,小于轻微的生态危害下限(RI=150),故草海菜地土壤存在轻微的生态危害。来源解析表明,因子1(F1)包含Zn、As,因子2(F2)包含Cr、Pb,因子3(F3)包含Cu。其中,因子1(F1)、因子2(F2)为外源因子,代表农业、工业、矿产和生活垃圾等;因子3(F3)为自然因子,代表土壤母质的形成。因此,草海周边菜地表层土壤Zn、As、Cr、Pb、Ni的来源可能与农业、工业、矿业和生活垃圾等有关,Cu来源可能与土壤母质有关。     

铜-磺胺嘧啶复合胁迫对蔬菜种子发芽的急性毒性效应

研究了黄潮土中常用兽药磺胺嘧啶(SD)与重金属铜(Cu)单一及复合污染对小白菜和西红柿种子发芽(发芽率、根伸长、芽伸长)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应。结果表明,无论是在Cu或SD单一污染物作用下,根伸长和芽伸长抑制率与污染物浓度显著相关(P0.01),发芽抑制率与污染物浓度不相关(P0.05);污染物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SD对2种作物的毒性效应明显强于Cu,SD对小白菜和西红柿根伸长的ID50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为1.7和33.6 mg·kg~(-1),而Cu为273.6和457.7 mg·kg~(-1)。Cu-SD复合污染,对西红柿的根和芽伸长的拮抗作用显著(P0.01);但对小白菜来说,在低浓度Cu(100 mg·kg~(-1))作用下,二者的联合拮抗作用不显著(P0.05),随Cu的增加,拮抗作用显著(P0.01)。     

硝酸铵废液制备新型UAN的作物与土壤生态效应研究

对印制电路板行业退锡废硝酸、经氨水中和沉淀回收锡产品后产生的高浓度硝酸铵废液进行资源化利用,制备出新型尿素硝酸铵溶液。有必要开展农作物生长试验,以保护人体健康和土壤生态安全。采用大白菜(Brassica bara L.)、玉米(Zea mays L.)幼苗盆栽试验,在水稻土上设置3种施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、施用商品尿素硝酸铵溶液(CUAN)、新型尿素硝酸铵溶液(NUAN)。大白菜、玉米幼苗收获后,分别测定植株生物量、有害重金属含量(以鲜质量计),土壤NPK全量和速效含量、土壤有害重金属有效含量、土壤中脲酶和脱氢酶活性。结果表明,施用CUAN和NUAN的大白菜与玉米幼苗干物质每盆质量分别为5.13、5.03 g·pot-1,13.82、15.12 g·pot-1。施用CUAN和NUAN处理的大白菜(鲜基)均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.07、0.08 mg·kg~(-1),0.049、0.018 mg·kg~(-1),0.24、0.08 mg·kg~(-1),主要重金属含量均符合《食品国家安全标准食品中污染物限量》(GB 2762—2012)中叶菜类安全标准;施用CUAN和NUAN处理的玉米幼苗(鲜基)也均未检出Hg、Pb,而Cd、As、Cr质量分数分别为0.06、0.08 mg·kg~(-1),0.035、0.034 mg·kg~(-1),0.82、0.95mg·kg~(-1),NUAN的施用对玉米幼苗主要重金属指标没有产生负面影响。施用CUAN与NUAN处理的盆栽大白菜土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.13、0.11 mg·g~(-1)·d~(-1),6.35、6.88 mg·g~(-1)·h-1;施用CUAN与NUAN处理的盆栽玉米幼苗土壤脲酶和脱氢酶的活性分别为0.17、0.16 mg·g~(-1)·d~(-1),4.81、4.81 mg·g~(-1)·h-1。所有测定指标的结果表明,两种UAN处理的差异均不显著。因此,NUAN的作物效应、以及对土壤生态的影响与CUAN相当,作为肥料施用是安全的。     

硝酸辅助超声作用强化污泥中Cd和As的沥出

利用硝酸辅助超声强化污泥中Cd、As沥出实现污泥的农用.研究结果表明,在1.6 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中Cd的溶出率高达53.72%;在1.2 W·mL~(-1)超声30 min条件下,污泥中As的溶出率高达58.63%,污泥中镉和砷的含量由6.80 mg·kg~(-1)、91.13 mg·kg~(-1)分别降低至4.61 mg·kg~(-1)和54.66 mg·kg~(-1).在0.04 mol·L~(-1)硝酸辅助下,污泥中Cd和As的含量进一步降至4.25 mg·kg~(-1)和48.16 mg·kg~(-1),完全满足我国农用污泥中污染物控制标准要求(Cd≤5 mg·kg~(-1),As≤75 mg·kg~(-1)).硝酸辅助低频超声处理后,污泥中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态镉和砷含量明显下降,有机物结合态和残渣态镉和砷含量显著升高.结果表明,硝酸辅助低频超声可以使污泥中镉和砷高效沥出,实现污泥安全农用.     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

不同夏玉米品种对镉、铅积累与转运的差异性田间研究

随着工农业的发展,土壤重金属污染问题日益严重,农作物重金属超标现象频发。为筛选出具有镉(Cd)、铅(Pb)低积累潜力且产量较高的夏玉米(Zea mays)品种,该研究采用田间小区试验和室内分析相结合的方法,在府河污灌区选取有代表性的农田,探讨华北地区适种的9个夏玉米品种对Cd、Pb积累与转运的潜力差异。结果表明:夏玉米产量、玉米籽实中Cd、Pb含量在品种间存在显著差异(P0.05)。其中,先玉335产量为12 389 kg·hm~(-2),比其他品种高出32%~93%;玉米籽实中Cd含量最低的是先玉335,为0.004 4 mg·kg~(-1),比其他品种低7%~45%;Pb含量最低的是洛玉803,为0.027 3 mg·kg~(-1),比其他品种低37%~50%,且玉米籽实中Cd、Pb含量均未超过食品安全国家标准的食品中污染物限量标准(GB 2762─2012);对玉米籽实和秸秆中的Cd、Pb含量进行聚类分析可知,秀青74-9、冀农1号、先玉335、肃玉1号和伟科702均属于籽实、秸秆中Cd、Pb低积累类群。综合玉米产量、玉米地上部Cd、Pb含量、富集系数、转运系数等指标综合评价,可以筛选出先玉335为既高产且可食部分籽实具有低积累Cd、Pb潜力的品种,适宜在华北地区Cd、Pb轻度污染区推广种植。     

川芎对镉、铅及其复合处理的生理响应

选取四川道地产区的川芎(Ligusticum chuanxiong Hort.)为研究材料,采用盆栽控制进行模拟镉(Cd)、铅(Pb)及其复合处理实验,研究重金属在川芎体内的吸收和分配规律,探讨Cd、Pb及其复合处理下川芎的生理响应机制.实验包括4个处理,分别为对照处理(0 mg/kg Cd和0 mg/kg Pb)、镉处理(5 mg/kg Cd)、铅处理(500 mg/kg Pb)及其复合处理(5 mg/kg Cd+500 mg/kg Pb).结果表明,Pb主要富集在根部,而Cd富集在根部与根茎;Pb促进了Cd从地下部向地上部的转移,但抑制了Cd在根茎和叶片中的富集,复合处理显著降低了川芎根茎和地上部分Cd的积累.与对照处理相比,Cd、Pb单一处理抑制了川芎叶片的光合作用,显著降低了净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶绿素a(Chla)、叶片瞬时水分利用效率和根系活力,其中Cd处理对植株的胁迫相较于Pb处理负面影响更加显著.与Cd处理相比,复合处理显著提高了植株的实际光化学量子产量(YⅡ)和光化学淬灭(q_P),降低了非光化学淬灭(NPQ),川芎叶片具有更强的光合潜力.在次生代谢产物合成中,Cd处理显著降低根茎中阿魏酸和川芎嗪含量,Pb处理显著降低根茎中藁本内酯含量;相较于Cd单一处理,复合处理显著增加了根茎中阿魏酸的含量.本研究表明川芎受到Pb处理的毒害效应弱于Cd处理;复合处理下,川芎通过提高叶片的光合潜力、水分利用效率和根系活力缓解重金属的毒害;结果可为评价川芎遭受重金属污染风险提供科学依据.(图4表6参32)