农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展

农田土壤通过微生物呼吸、植物根系呼吸和土壤动物呼吸,释放大量温室气体,成为大气中主要温室气体(CO2、CH4和N2O)的重要来源.文章在阐述土壤温室气体产生机制的基础上,着重从土壤生物、土壤理化性质(主要包括温湿度、有机质、pH、Eh、土壤质地等)、水肥管理及耕作措施等角度对农田土壤温室气体释放的影响进行了综述,对土壤温室气体的减排措施进行了总结,并就今后农田土壤温室气体的研究重点和方向进行了展望.     

微塑料与有毒污染物相互作用及联合毒性作用研究进展

随着塑料产品的广泛应用,微塑料(microplastics,MPs)污染已经成为全球关注的重大环境问题.海洋中的MPs能够与有毒污染物(如有机污染物、重金属和纳米颗粒等)发生相互作用,对海洋生物产生复合效应.因此,MPs与环境中有毒污染物的联合毒性效应越来越引起人们的关注.本文首先概括总结出MPs对海洋生物的毒性效应及致毒机制,包括遮蔽效应、氧化应激、免疫毒性、生殖毒性、遗传毒性、神经毒性和行为毒性等方面:随后分别讨论了MPs和有机污染物、重金属以及人工纳米颗粒的联合毒性效应,从微塑料对污染物的吸附、富集和载体效应着手分析微塑料与污染物之间的相互作用,凝练得出MPs增强或抑制污染物毒性的作用机制,包括微塑料改变污染物的生物可利用性、微塑料改变生物体对污染物的胁迫响应、微塑料与污染物发生交互作用等;最后对微塑料与有毒污染物联合毒作用研究的发展方向进行了展望,建议在未来研究中重点关注环境特征的次生微塑料与有毒污染物相互作用的环境行为和生物效应,特别是通过食物链的传递作用.以期为准确评估和深入理解微塑料的海洋环境和人类健康风险提供理论依据.     

水环境中微塑料的迁移及其与有机污染物的复合毒性效应研究进展

水环境中的微塑料（MPs）通过吸附和解吸与共存的有机污染物（OPs）相互作用,影响污染物的迁移转化、生物积累、毒性效应等环境行为.因此,MPs和OPs的生态效应需从它们之间的相互作用角度综合考虑.本文在查阅近几年相关文献的基础上,重点阐述了水环境中MPs的环境行为及其对OPs迁移转化的影响,讨论了MPs的生态风险及其与OPs的复合毒性效应的影响因素,并得出如下规律：MPs和OPs的特性,如MPs的表面极性和OPs的疏水性决定了MPs作为OPs载体的有效性;MPs的粒径、表面特性、表面生物膜等理化性质影响了水环境中OPs的迁移转化途径和复合物MPsOPs的毒性效应.本文以期为进一步评估MPs的环境行为和生态风险提供有益的参考,并为准确评估MPs及其相关OPs的环境风险提出了建议.     

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。     

农田土壤镉生物有效性及暴露评估研究进展

随着工业化和城市化进程的发展,我国在农田土壤污染领域面临较大挑战,其中镉(Cd)为最优先控制元素之一。农田土壤Cd污染风险类型为健康风险,其主要暴露途径为经土壤-植物系统,并经膳食进入人体。在当前的土壤Cd风险评估中,一般不考虑生物有效性问题,这使得风险评价中实际暴露评估的不确定性普遍偏高。所以,近年来欧洲国家有许多研究者提出将生物有效性因素放在土壤污染物风险评价框架内。基于此,本文立足于农田系统,并从土壤、植物、污染物及环境因素等4个方面详细综述了农田土壤Cd生物有效性的影响因素及其作用机理。其次,分别综述了近年来土壤Cd生物有效性预测模型和土壤Cd膳食暴露评估模型研究进展。最后,分析了我国土壤重金属风险评价中存在的不足,并对农田土壤Cd暴露评估发展态势和研究方向进行了初步预测,以期为农田土壤Cd健康风险评估及安全基准研究提供一定参考。     

抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展

规模化养殖快速发展,常使用兽药来防治各种禽畜病害,导致大量兽药随动物粪便排出体外.含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田而造成土壤污染,对人类健康和生态系统产生潜在危害.养殖业使用的主要兽药种类为抗生素类药物,且用量逐年增加,目前土壤中兽药残留浓度范围为μg·kg-1级到g·kg-1级.在总结国内外及本课题组相关研究的基础上,论文较为系统地概述了兽药对植物生长和土壤微生物群落功能和结构的影响,探讨了今后兽药生态毒理学研究的主要方向.抗生素类兽药对植物和土壤微生物群落的影响受兽药种类、土壤因子(如有机质含量、矿物类型等)的影响.植物吸收抗生素类兽药可能是主动吸收过程,且大量在植物根系内累积,同时也可在植物地上部累积.抗生素类兽药极易诱导产生大量抗药菌,并可能诱导产生群落抗性(Pollution-Induced Community Tolerance,PICT),将对包括人类在内的生态系统健康产生深远影响.     

水环境中的微塑料：环境危害的本证和反证及主要研究空白

科学界与公众对微塑料(microplastics, MPs)的污染越来越重视。我们对文献进行了系统综述,以评价MPs对环境危害的证据权重。我们发现MPs在地表水和沉积物中均有存在。主要以珠状组成为主的碎片和纤维只是检测到的MP形态中的一小部分。检测出的MPs环境浓度很低,与能够影响生物分子水平上的毒性终点、以及摄食、繁殖、生长、组织炎症和死亡率的浓度有数量级的差别。MPs作为疏水性有机化合物的携带者使其在生物体中富集的作用很弱。现有数据表明MPs对环境造成的危害并不明显。实验室毒性实验中使用的MPs与环境中检测到的MPs在颗粒形态、尺寸范围和浓度等方面都有差距。研究中环境介质的选择少受关注。我们亟需开展更高质量的整体监测和更多实际环境效应的研究。只有这样,我们才能够全面表征MPs的环境风险,以便制定实施真正改善环境质量的管控措施。 精选自Emily E. Burns, Alistair B.A. Boxall. Microplastics in the aquatic environment: Evidence for or against adverse impacts and major knowledge gaps. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2776–2796.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4268
     

镉污染农田土壤修复技术及安全利用方法研究进展

作物镉(Cd)超量累积是人体中镉的主要来源。研究镉污染农田土壤修复技术及安全利用方法对保护生态环境及保障食品安全具有重大意义。镉对植物的毒性效应与其生物有效性密切相关,且土壤镉的生物有效性决定其植物根系吸收量,因而基于土壤镉生物有效性调控原理的修复技术是农业环境领域近年来的研究热点。此外,植物镉含量也与植物自身特性密切有关,故筛选不同镉累积特性的植物可为镉污染土壤修复和安全利用提供重要生物质资源。文章综合评述了镉生物有效性的物理和化学调控方法,并分别就超累积植物和低累积作物介绍镉污染农田土壤的植物修复技术和安全利用方法。物理方法如水分管理主要通过改变土壤环境的Eh等理化性质从而影响土壤镉的形态转化过程,进而影响植物镉的吸收量;化学方法如施用钝化剂主要通过改变土壤的pH及土壤镉吸附特性,从而改变土壤镉的生物有效性。低镉累积作物通过减少根系镉吸收或降低地上部镉转运的方式减少可食部镉累积量;镉超累积植物的修复效率主要取决于其镉富集系数的高低及生物量的大小。化学和生物联合调控方法主要通过降低土壤镉含量或阻止镉进入作物可食部,实现"边生产边修复"。农田土壤镉污染修复技术及安全利用方法存在效率低、体系不稳定等问题,探究土壤镉生物有效性关键调控因子及其作用机制、充分挖掘特殊镉累积特性的植物资源并探寻改造植物镉耐性的方法以提高镉污染农田土壤修复效率将是今后该领域的研究热点。     

土壤生态系统中微塑料的研究现状与进展

微塑料(Microplastics,MPs)作为一种新型污染物,给土壤生态系统带来了一系列负面影响.但是当前对微塑料的研究主要集中于水体生态系统,对于土壤生态系统的研究甚少.因此,通过详述土壤中微塑料的来源、分类、分离检测、分布特征以及微塑料给土壤生态系统带来的危害等问题,总结其对土壤微生物和农作物的影响机制.并且针对...     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

除草剂对土壤氮素循环的影响

土壤微生物参与土壤氮素循环的生物学与生物化学过程,对氮素形态转化与去向产生很大影响。在现代农作物生产上农田普遍施用除草剂,除草剂进入土壤生态环境中影响土壤微生物种群数量、活性和土壤氮素循环过程,在一定程度上改变氮素各去向的比例。因此,除草剂的施用对植物氮素吸收利用和土壤氮的环境释放具有一定效应。文章综述了除草剂对生物固氮、土壤氮矿化与转化、氨挥发、硝化反硝化、温室气体N2O排放、植物的氮吸收利用、土壤氮损失等方面的影响,并提出了今后进一步研究的方向,为减少氮素损失和温室气体排放以及除草剂使用的安全性评价提供参考。     

重金属Co在紫花苜蓿中的积累规律

土壤环境中积累过多的重金属Co时,就会对其中生长的生物产生危害.本文选取新疆某石化污水库周边的农田土壤,通过盆栽紫花苜蓿实验,考察了重金属Co对紫花苜蓿生长的影响,分析了Co在紫花苜蓿中的形态分布,探究Co在紫花苜蓿中的迁移和积累规律.为进一步研究长期用含Co废水浇灌土壤后,对土壤和周边环境的影响,以及对Co污染土壤进行植物修复的可能性,提供一定的参考依据.1材料与方法供试土壤取自新疆某石化污水库周边的农田土.紫花苜蓿试样用HNO3-HCl-HClO4湿法消解;土壤中有效态Co用     

土壤中微/纳塑料的生物健康效应和食物链传递风险

微/纳塑料污染已成为亟待解决的全球性环境问题。微/纳塑料进入土壤后会长期累积在土壤中,并对土壤生态系统健康产生不良影响。该文从土壤生物健康效应和食物链传递风险角度综述了近年来国内外土壤微/纳塑料调查研究进展,分类介绍了土壤中微/纳塑料对植物、动物和微生物的影响及在陆地生物和食物链中的传递,并展望了土壤中微/纳塑料的未来研究方向。该文指出,微/纳塑料广泛存在于不同功能的土壤中,可以被植物吸收和动物摄食,通过食物链传递进入人体。未来需要加强土壤中微/纳塑料污染过程与生物健康效应研究,加强对微/纳塑料在土壤生态系统和食物链中传递的风险评估,为土壤中微/纳塑料的监测、管控和治理提供科学指导和技术方法参考。     

生物和非生物因素对蚯蚓驱动土壤中微塑料垂向迁移的影响研究

微塑料作为一种新污染物,其污染已成为全球广泛关注的热点环境问题。农田土壤中微塑料污染对食物链和陆生生态系统构成了潜在威胁。本文通过中宇宙试验装置,模拟了农田土壤中不同生物因素(跳虫、蚯蚓密度、植物根系)和非生物因素(微塑料的类型和老化、暴露时间、淹水)的变化,探索了上述变化对蚯蚓驱动土壤中微塑料垂向迁移的影响。结果表明,微塑料的垂向迁移量随土壤深度的增加而减少;跳虫的存在和蚯蚓密度的增大对土壤中微塑料垂向迁移产生积极影响;植物根系的生长则倾向于将微塑料保留在表层土壤,从而减少蚯蚓对微塑料的垂向迁移;不同微塑料类型对其在土壤中的垂向迁移影响由大到小依次为聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);短期老化未影响蚯蚓垂向迁移土壤中微塑料;随着暴露时间的增加,更多的微塑料垂向迁移到深层土壤中;淹水可促进土壤中微塑料的垂向迁移。该研究揭示了蚯蚓驱动土壤中微塑料的垂向迁移规律与影响因素,为认识农田土壤中微塑料的迁移规律提供了科学依据。     

铊在土壤-植物系统中的迁移积累

铊(Tl)是分散、稀有重金属,是典型的毒害元素.由于含Tl资源的开发及利用过程中向环境排放大量的Tl,造成了严重的区域性Tl污染,土壤中的Tl可被植物(尤其是粮食作物)富集,并可通过食物链进入人体发生累积,对人类造成重大危害.本文对土壤-植物系统的Tl污染和作物富集的研究现状进行了综述,重点阐述了土壤中Tl污染的形态、分布状况,不同植物对土壤中Tl的富集特点和规律,Tl(超)富集植物累积机制及植物Tl中毒机制,为Tl污染土壤的治理和预防提供了依据.     

土壤-植物系统中氮锌交互作用研究进展

对几十年来有关土壤-植物系统氮锌交互作用研究现状及未来趋势进行了综述。论述了氮锌交互作用与植物生长、氮锌及其它元素的吸收、转运、积累的相互关系,以及对微生物生长及豆科作物固氮的影响;讨论了氮锌交互作用的生理生化基础及细胞亚细胞学机理;指出了氮锌交互作用的若干薄弱环节;展望了氮锌交互作用未来的研究方向。     

近地层O3污染对陆地生态系统的影响

随着全球气候变化对生态环境的影响日益增加,近地层臭氧(O3)污染的环境生态效应备受人们关注.现有研究表明,陆地生态系统的温室气体NOx和CH4释放、矿质能源消耗和机动车辆尾气排放量的增加将加剧近地层O3污染.O3污染通过降低植物叶片气孔导度、光合速率和净同化作用,改变同化物的分配,进而抑制植物生长和加速植物老化,导致作物和林木减产.O3污染导致植物-土壤系统碳积累和周定降低势必影响未来全球碳动力学和碳预算,而植物和根系生长受到抑制则不利于土壤养分、水分的吸收进而影响植物-土壤系统养分循环,但目前报导极少,尚无法准确判断对全球碳和养分循环的影响,亟待深入研究.由于环境因素间具有互作效应,目前模拟研究过多集中O3与CO2增加对陆地生态系统的复合效应方面,而与其它环境因子(如O3与NO、SO2、水分、温度等)的复合效应研究偏少,不利于在全球气候变化背景下深入了解与预测O3污染对陆地生态系统的影响程度与趋势.基于研究现状,未来应加强:(1)地表O3监测网络建设和监测,结合田间试验和建模加强草地、森林和农田生态系统对O3污染的响应研究;(2)长期定位研究,侧重陆地生态系统对O3污染连合其它温室气体、温度增加等模拟未来气候情景下的环境响应研究;(3)O3污染下土壤.植物系统碳循环和固定研究;(4)O3污染条件下优势植物和农作物在不同时空条件下的土壤.植物系统养分利用研究;以期为判断和预测全球气候变化背景下陆地生态系统对近地层O3污染加剧的响应程度与趋势提供数据资料和科学依据.     

赣南某钨矿区土壤重金属污染生态风险评价

对赣南某钨矿区及周边农田土壤重金属的污染进行调查,分析了2个尾矿堆积区及17个农田采样区土壤中重金属Pb、Cr、Mn、Zn、Cu和Cd的总量和形态,采用潜在生态危害指数法和RAC风险评价法对研究区域土壤重金属的生态风险进行评价.结果表明,尾矿堆积区尾砂中6种重金属远远超过江西省土壤背景值和国家土壤环境质量二级标准,土壤重金属浓度水平分布表现为尾矿堆积区尾矿附近农田土壤矿区周边农田土壤.形态分析结果显示矿区农田土壤中6种重金属主要以可还原态、可氧化态和残渣态存在,尾矿附近农田土壤重金属Pb、Mn、Zn和Cd酸溶态占比均大于10%,具有较强的生物有效性.潜在生态危害指数评价表明研究区域表层(0—20 cm)和中层(20—40 cm)土壤存在极强的重金属生态危害,Cd是土壤重金属潜在生态风险主要的贡献因子.RAC风险评价结果表明,尾矿附近农田0—40 cm土壤中Zn和Cd存在的生态风险较大,而矿区周边农田0—40 cm土壤中Cd和Mn存在的生态风险相对较大.综合基于重金属总量分析的潜在生态风险指数和基于重金属有效态的RAC评价结果,Cd、Zn和Mn的污染是研究区域土壤污染风险控制需要关注的重点.     

农田土壤呼吸对大气CO2浓度升高的响应

大气CO2浓度急剧升高引起的全球气候变暖是人们关注的环境问题之一.随着气候变化对全球生态环境的影响日益增大,全球碳循环研究已经成为各国科学家研究的热点之一.模拟大气CO2浓度升高试验技术先后经历了人工气候室、开顶式气室、FACE技术(Free Air carbon dioxjde eariclament)阶段,FACE技术因其无限接近自然条件而成为研究大气CO2浓度增加对整个生态系统影响的最理想试验平台.土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,农田生态系统是陆地生态系统的重要组成.研究农田生态系统的土壤呼吸对大气CO2浓度增加的响应是预测和评价农田系统乃至整个陆地生态系统土壤碳周转和碳收支的重要前提与基础.文章根据现有研究成果.阐述了模拟大气CO2浓度升高的试验技术,比较了农田土壤呼吸的测定方法,总结了以FACE研究成果为主的高CO2浓度条件下农田土壤呼吸、不同地下来源贡献及环境因子影响,提出了进一步研究的方向,以期为全球气候变化背景下的农田土壤呼吸和碳固定及全球碳循环研究提供帮助.     

可生物降解PBAT微塑料对土壤理化性质及上海青生理指标的影响

伴随着传统塑料制品引发的“白色污染”问题日益严重,可生物降解塑料应运而生,同时引发了新的可生物降解微塑料污染,但有关可生物降解微塑料对土壤生态系统以及农作物生长的毒性效应尚未完全明确。该研究以可生物降解材料聚对苯二甲酸–己二酸丁二醇酯微塑料（PBAT-MPs）为研究对象,同时以不可降解聚丙烯微塑料（PP-MPs）为对照,通过发芽试验和盆栽试验探究了微塑料填埋前后的形态变化、对土壤理化性质及上海青（Brassica chinensis L.）生长过程中生理指标的影响。结果表明,PBAT-MPs在土壤中发生了降解,而PP-MPs表面形态几乎未发生变化;PP-MPs的添加会导致土壤中TN含量的下降,TP含量先降低后升高,而PBAT-MPs会增加土壤TN含量,TP含量先降低而后恢复;两种微塑料的添加整体会增加土壤中水稳性团聚体含量,影响团聚体粒径分布;MPs对上海青产生的影响会随着植物的自身调节作用减弱,对植物生理指标的影响呈动态变化;相关性分析结果表明,PBAT-MPs处理土壤总磷与植物发芽率、根系活力、根长和茎长呈现正相关,植物丙二醛含量与发芽率、根系活力和茎长呈现负相关。与不可降解微塑料...