湖泊底泥土地利用对土壤中重金属铅、铜形态影响

采用田区试验研究了田间种植冬小麦条件下,底泥土地利用前后土壤中重金属铅、铜的形态演变及小麦各器官中铅、铜的富集。结果表明,随着底泥施用量的增加,土壤中重金属铅、铜的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态均有不同程度的增加,本试验所有处理中,可交换态铅的质量分数范围为0.02~0.10 mg·kg-1,碳酸盐结合态铅的质量分数范围为0.04~0.24 mg·kg-1,铁锰氧化物结合态铅质量分数为0.41~1.88 mg·kg-1,有机物结合态铅质量分数范围为1.23~4.92 mg·kg-1,残渣态铅质量分数范围为4.82~23.66 mg·kg-1;各处理与对照相比,可交换态铜质量分数增加了40.00%~200.00%,碳酸盐结合态铜质量分数增加了36.84%~363.16%,铁锰氧化物结合态铜质量分数增加了7.17~45.15%,有机结合态铜质量分数增加了7.98%~62.61%,残渣态铜质量分数增加了0.12%~9.69%,各处理的残渣态铅、铜质量分数均较高。随着底泥用量增加,小麦根系、茎叶、籽粒中铅、铜质量分数均呈增加趋势,植株对重金属铅、铜的富集顺序为根系>茎叶>籽粒,铜的富集系数均大于铅。小麦籽粒产量、茎叶生物量及地上部生物量随着底泥施用量的增加,均出现了先增加后减少的现象,当小麦籽粒产量达到最大值时,籽粒中铅、铜质量分数未超出我国相应标准,依此确定底泥环境安全施用量为3051.29 t·hm-2。     

高效液相色谱法测定环境水样中5种四环素类抗生素残留

本文使用C18吸附柱,采用自动固相萃取法提取水样,用高效液相色谱-二极管阵列检测法(HPLC-DAD)同时测定5种四环素类抗生素--四环素(TC),土霉素(OTC),金霉素(CTC),多西环素(DC)和美他霉素(MTC),旨在为水体中四环素类抗生素残留检测探索一种简便快速、成本低廉、灵敏准确的方法.     

不同形态水葫芦和污泥联合厌氧消化产沼气性能

为探求不同形态水葫芦和污泥联合厌氧消化产沼气性能,在中温35±1℃条件下,设置了2个不同的TS浓度(TS=6%和8%),采用不同形态的水葫芦(水葫芦段、水葫芦浆、水葫芦渣、水葫芦粉和水葫芦汁)与污泥进行联合厌氧消化实验.结果表明,水葫芦和污泥联合厌氧消化的累积产甲烷量均高于对照组;添加水葫芦处理的累积产甲烷量从大到小依次为水葫芦渣水葫芦浆水葫芦段水葫芦粉水葫芦汁,水葫芦渣处理的累积产甲烷量比水葫芦汁提高62.5%(TS=6%)和84.5%(TS=8%);系统TS浓度为8%时,各处理的TS甲烷产率均高于TS浓度为6%的结果,且水葫芦渣和污泥联合厌氧消化的产甲烷性能最好,表明水葫芦的压滤和粉碎有助于提高厌氧消化的产甲烷潜力.     

溶液酸度对四环素类物质光降解和光催化降解速率的影响

比较了四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC)这3种四环素类物质在不同pH条件下的光降解和光催化降解速率.结果表明,在紫外光(UV)作用下3种四环素类物质的降解速率由高到低依次为OTC、CTC和TC,而在UV-TiO2光催化体系下,pH值为3.0～7.0时3者的降解速率无明显差异;碱性条件有利于TC、OTC和CTC的光降解和光催化降解,且降解过程中有NH;生成.     

德兴矿区沉积物中铜的化学形态及其影响因素

采用BCR三步提取法测定了德兴矿区沉积物中铜的化学形态,并对铜化学形态的影响因素进行了研究.结果表明,(1)铜的可氧化态＞残渣晶格态＞酸可溶态＞可还原态,铜以硫化物结合态、有机结合态及残渣晶格态为主;(2)铜的潜在生物可利用形态的平均比例为71.99%,平均浓度为233.88 mg·kg-1,远高于全国沉积物铜的平均值,威胁当地的水生生态系统安全;(3)铜的酸可溶态与阳离子交换量CEC、有机质含量和氧化铁含量成正相关关系,而与铁锰含量和pH值的关系不明显;可氧化态与铁锰含量密切相关;可还原态与有机质含量相关.     

大气降尘与土壤中重金属铬的形态分布规律

主要对成都理工大学校园内大气降尘和土壤中重金属铬的形态分布进行了分析比较,得出以下结论:重金属铬在大气降伞和土壤中的含量存在差别,大气降尘中铬的最明显大于土壤中的量,且基本上是土壤的两倍左右.且形态分布规律不同,大气降尘中铬含量的形态分布由大到小的次序是:残渣晶格态,铁锰氧化物结合态,有机结合态,碳酸盐结合态,可交换态;土壤中南大到小的次序是:残渣品格态,有机结合态,铁锰氧化物结合态,碳酸盐结合态,可交换态;铬在大气降尘中多存在于残渣晶格态(35.35%～59.82%)和铁锰氧化物结合态(25.97%～40.23%),且两者相差不大.而在土壤中多存在于残渣晶格态(37.22%～75.06%)和有机结合态(4.30%～12.98%),且主要以残渣品格态为主.形态分离方法采用Tessier五步连续提取法,重金属铬的测定方法采用国标方法(GB/T 5009.123-2003)示波极谱法.     

准好氧填埋场垃圾中重金属化学形态分布特征

通过模拟准好氧填埋场中试试验,对垃圾原样和经准好氧填埋消化8个月后不同空间位置固体样中重金属含量、化学形态分布和迁移性进行研究.结果表明,垃圾原样中Pb,Ni,Cr,Cu和Fe的含量分别为88 mg·kg-1,52 mg·kg-1,304.667 mg·kg-1,29 mg·kg-1 和1632.67 mg·kg-1.垃圾原样中Ni和Cu以残渣态所占比例最高,分别为60.26%和60.92%,Pb以有机物结合态所占比例最高,为54.92%,Cr以铁锰氧化物结合态所占比例最高,为57.44%,而Fe以铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态为主,所占比例相近,为31%-34%左右.垃圾经准好氧填埋消化8个月后,Pb,Ni的有机物结合态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或铁锰氧化物结合态所占比例增加;Cu,Fe残渣态所占比例降低,可交换态、碳酸盐结合态或有机物结合态所占比例增加;Cr铁锰氧化物结合态所占比例降低,碳酸盐态或残渣态所占比例增加,金属活性增大.垃圾中Fe,Ni,Pb的迁移能力较强,迁移能力依次为Fe＞Ni＞Pb＞Cr＞Cu.     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

有机肥对铅在土壤中形态分配的影响

为了解铅污染商品有机肥对培养土壤中铅形态的影响以及低铅含量有机肥对外源铅污染土壤中铅形态分配的影响,在海南采集了4种商品有机肥样品,进行有机肥与土壤铅污染的老化培养实验.结果表明,原土壤中重金属铅主要以交换态(33.43%)和残渣态(30.03%)存在,随着海藻有机肥(HK01)和羊粪有机肥(DF01)施肥量的增加,处理土壤中交换态铅的比例显著降低(P0.05),有机结合态从9.56%提高到22.05%.外源铅(250 mg·kg-1)污染土壤中以交换态(36.21%)、铁锰态(27.03%)和碳酸盐结合态铅(23.54%)为主;随着有机肥料添加量的增大,格瑞龙有机肥处理后,污染土壤中的交换态铅的比例有所下降,添加量为10%时比例最低为27.80%;有机结合态和残渣态铅的比例上升,在20%时比例最大为13.68%、13.35%.鱼蛋白豆粕有机肥处理的土壤中交换态铅和碳酸盐结合态铅比例下降,在添加量为20%时比例分别降低到11.75%和11.89%,铁锰氧化物结合态铅变化不显著;铅主要转入有机结合态铅和残渣态,平均增长比例分别为8.42%、3.03%.施用有机肥经过足够长时间的老化均会使土壤中的有效性高的铅转化成稳定态的铅,因此有机肥对铅污染的土壤的修复作用较大.但是由于重金属铅的移动性差,会累积在土壤表层,施用有机肥前还是要经过检测,选用相对安全的有机肥改良土壤.     

土壤中铜的生物可给性及其对人体的健康风险评价

为了研究土壤中铜的生物可给性与土壤理化性质之间的相互关系以及人体无意摄入土壤铜的风险,采集我国一些地区的15个土壤样品,利用in vitro方法研究了这些土壤中铜的生物可给性及其对人体的健康风险。结果表明,有2个土壤样品中铜的含量高过我国土壤环境质量标准的三级标准,有8个土壤样品中铜的含量高过二级标准;土壤中铜的溶解态浓度及其生物可给性变化很大,胃肠阶段铜的溶解态含量分别为5.2~308.8 mg·kg~(-1)和5.9~348.5 mg·kg~(-1),平均值分别为74.8 mg·kg~(-1)和82.0 mg·kg~(-1);而铜的生物可给性分别为183%~66.6%和213%~77.4%,平均值分别为442%和51.1%。胃阶段铜的生物可给性与土壤有机质和pH呈显著正相关,而与粘粒呈显著负相关,与铁铝氧化物有显著相关性;小肠阶段铜的生物可给性与土壤有机质和pH呈显著正相关,与土壤中总铜和锰氧化物含量呈显著负相关。如以胃阶段为判断,无意摄人土壤中铜对儿童的TDI(tolerable daily intake)贡献率除浙江富阳为2.51%外,有12个土壤样品低于1.00%,最低为0.11%。如以小肠阶段为判断,无意摄入土壤中铜对儿童的TDI贡献率除浙江富阳和浙江台州的土壤分别为2.83%和2.01%,另有12个土壤样品低于1.00%。可见,对于本研究中大多数土壤,通过口部无意摄入土壤中铜的对人体并没有很高的风险。     

Response of roselle (Hibiscus sabdariffa) to heavy metals contamination in soils with different organic fertilisations

The response of green roselle (Hibiscus sabdariffa) to Cu/Pb contamination and manure application in soil was investigated using pot experiments. Subsamples of a mineral soil were treated with increasing doses (0–500 mg kg^?1) of Cu/Pb only and/or amended (at 10% w/w) with poultry or swine manure. Roselle plants were grown, monitored for changes in growth rate and post-harvest aboveground dry biomass and tissue Cu/Pb concentrations were determined. The plants were typically greenish with linear growth profiles at all metal doses, indicating some level of tolerance. Dry biomass yields decreased as metal dose increased. Poultry manure enhanced roselle biomass yields better than swine manure. Tissue Cu/Pb concentrations increased linearly as metal doses increased in unamended soils; whereas nonlinear responses were observed in manure-amended soils. Soil-to-plant transfer factors, T _f (%) indicated that Cu (13≤T _f (% )≤60) was more phytoavailable to roselle than Pb (11≤T _f (% )≤20). Tissue metal concentrations were modelled from soil pH, organic matter, plant available and pseudototal metal; but the models appeared more reliable with plant available metal as a covariate than with pseudototal metal content. These observations may become useful whenever phytoextraction is the remedial option for soils moderately contaminated by toxic metals.     

典型四环素类抗生素对土壤微生物及植物生长的影响

四环素类抗生素(TCs)在畜禽养殖中的大量使用甚至滥用,导致其在动物粪便中高浓度残留。随着畜禽粪便有机肥的农田施用,TCs持续进入土壤并且不断累积,由此带来的土壤生态危害和健康风险值得关注。以四环素(TC)、土霉素(OTC)为研究对象,采用室内培养试验法,考察2种典型TCs对土壤微生物、酶活性的影响及对植物生长的毒性作用。结果表明,低浓度TC和OTC作用下,土壤细菌和真菌数量即显著降低,土壤细菌较真菌对TCs的污染更为敏感。除TC对土壤酸性磷酸酶和OTC对土壤过氧化氢酶活性主要表现为激活作用外,总体上TC、OTC作用后土壤酶活性呈低浓度促进、高浓度抑制的变化趋势。80 mg·L~(-1)的TC、OTC暴露下,绿豆芽芽伸长被显著抑制,并且随着抗生素浓度的增大,绿豆芽伸长抑制率大幅升高。相同浓度、相同暴露时间条件下的TC对绿豆芽伸长的毒性大于OTC。     

Assessment of heavy metals contamination in soils surrounding a gold mine: comparison of two digestion methods

This study investigated two digestion methods (USEPA 3051: microwave, HNO₃ or Hossner: hot plate, HF–H₂SO₄–HClO₄) for heavy metals analysis in contaminated soil surrounding Mahad AD'Dahab mine, Saudi Arabia. Moreover, contamination metal levels were estimated. The Hossner and USEPA 3051 methods showed, respectively, average total contents of 17.2 and 18.1 mg kg^?1 for Cd, 11.6 and 10.6 mg kg^?1 for Co, 45.7 and 34.7 mg kg^?1 for Cr, 1030 and 1100 mg kg^?1 for Cu, 33,300 and 27,400 mg kg^?1 for Fe, 963 and 872 mg kg^?1 for Mn, 33.2 and 22.8 mg kg^?1 for Ni, 791 and 782 mg kg^?1for Pb, and 6320 and 2870 mg kg^?1 for Zn. A lack of significant differences and a high correlation coefficient (>90%) for Cd, Pb and Cu between the two digestion methods suggest that the total-recoverable method (USEPA 3051) may be equivalent to the total-total digestion method (Hossner) for determining these metals in the studied soil. However, significantly higher concentrations of Cr, Fe, Ni and Zn were found by the Hossner method comapred with the USEPA 3051 method. The soil samples have very or extremely high levels of Zn, Cu, Cd and Pb contamination, indicating very high potential ecological risk.     

铜胁迫对农田土壤酶活性、细菌和古菌数量的影响

为了研究铜矿周边农田土壤中不同Cu含量对土壤酶活性、细菌和古菌基因拷贝数的影响,在铜矿周边农田土壤中采集了8个不同Cu含量的土壤,测定土壤的酶活性、细菌和古菌基因拷贝数,结果表明,土壤总Cu含量为28.30~1 019.27mg·kg~(-1),酸可提取态Cu含量为335~415.11 mg·kg~(-1),细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土3.10×10~(10)~1.84×10~(11)个之间,古茵16S rRNA基因拷贝数在每克干土737×10~8~6.82×10~9个之间。土壤总Cu和酸可提取态Cu含量对土壤脲酶活性影响较大,但对土壤脱氢酶和转化酶活性影响不显著。土壤细菌基因拷贝数均与总Cu含量、各形态Cu含量呈极显著的负相关关系,同样土壤古菌基因拷贝数与总Cu含量、各形态Cu含量也均呈极显著的负相关关系,说明Cu胁迫对土壤细菌和古菌活性具有较大的抑制作用。     

环草隆对城市绿地重金属污染土壤有机氮矿化、基础呼吸及相关酶活性的影响

城市土壤重金属和有机污染物复合污染广泛存在,而城市草坪除草剂的应用使城市绿地土壤的农药污染问题成为了新的关注点。为了准确评价城市绿地重金属污染土壤的农药污染生态风险,选择不同重金属污染程度的土壤为研究对象,以土壤有机氮矿化量、基础呼吸以及土壤酶活性为指标,采用室内模拟试验方法,探讨了草坪除草剂环草隆污染对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:(1)土壤有机氮矿化、基础呼吸、芳基硫酸酯酶和碱性磷酸酶对重金属和环草隆污染响应较为敏感,脲酶和蔗糖酶对重金属和环草隆污染不敏感。(2)环草隆浓度为0~1 000 mg·kg~(-1)范围内,和污染较轻的样点N土壤的碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的线性相关关系显著,和污染较为严重的样点D和G土壤的芳基硫酸酯酶活性抑制(激活)率的线性关系显著。(3)土壤中环草隆对样点D和G土壤芳香硫酸酯酶活性、对样点N土壤碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的EC10分别为568 mg·kg~(-1)、1 306 mg·kg~(-1)(抑制值)和56 mg·kg~(-1)(激活值)、99 mg·kg~(-1),EC50分别为1 901 mg·kg~(-1)、3 806 mg·kg~(-1)、2 321 mg·kg~(-1)。以上研究结果能够为城市土壤重金属和农药复合污染生态风险评价提供基础数据和技术方法。     

Long-term assessment of the environmental fate of heavy metals in agricultural soil after cessation of organic waste treatments

The current study examined the anthropogenic accumulation and natural decrease in metal concentrations in agricultural soils following organic waste application. Three common organic wastes, including municipal sewage sludge, alcohol fermentation processing sludge, and pig manure compost (PMC), were applied annually to an agricultural soil under field conditions over 7 years (1994–2000) at a rate of 12.5, 25, and 50 ton ha^?1 year^?1 and the soil accumulation of three metals of concern (Cu, Pb, and Zn) was monitored. Subsequently, organic waste amendments ceased and the experimental plots were managed using conventional fertilization for another 10 years (2001–2010) and the natural decrease in metal concentrations monitored. Although Cu and Zn concentrations in all experimental plots did not exceed the relevant guideline values (150 mg kg^?1 for Cu and 300 mg kg^?1 for Zn), significant increases in metal concentrations were observed from cumulative application of organic wastes over 7 years. For instance, PMC treatment resulted in an increase in Cu and Zn from 9.8 and 72 mg kg^?1 to 108.2 and 214.3 mg kg^?1, respectively. In addition, the natural decrease in Cu and Zn was not significant as soils amended with PMC showed only a 16 and 19 % decline in Cu and Zn concentrations, respectively, even 10 years after amendment ceased. This research suggested that more attention must be paid during production of organic waste-based amendments and at the application stage.     

重金属胁迫对日本对虾(Penaeus japonicas )胚胎发育的影响

以受精1 h以内的日本对虾受精卵为实验对象,采用静水试验方法,研究了Zn、Hg、Cu、Pb、As、Cd和Cr 7种重金属对日本对虾胚胎发育的影响。结果表明,在实验浓度范围内,7种重金属中Hg、Cu对日本对虾胚胎发育毒性最大,其次是Zn、As、Cd,Pb和Cr无明显影响。Hg、Cu、Cd、As、Zn对日本对虾胚胎LC₅₀值分别为：0.0177 mg·L^-1、0.1070 mg·L^-1、1.6057 mg·L^-1、3.3682 mg·L^-1、8.2644 mg·L^-1,致死效应最低可观测效用浓度（LOEC）分别为0.0037 mg·L^-1、0.0166 mg·L^-1、0.1302 mg·L^-1、1.1572 mg·L^-1、2.1522 mg·L^-1;抑制发育LOEC分别为0.0062 mg·L^-1、0.0176 mg·L^-1、0.4002 mg·L^-1、1.9497 mg·L^-1、0.0617 mg·L^-1。随着Hg、Cu浓度的升高,胚胎孵化率不断下降,无节幼体死亡率不断上升,在Hg 0.0256 mg·L^-1浓度组中,胚胎48 h死亡率达到100%。以上结果说明,Hg、Cu等重金属的存在会延缓日本对虾胚胎的发育速度,随着重金属浓度的增加,滞育现象愈加明显,在Cu 0.32 mg·L^-1浓度组中,未见无节幼体孵出。     

镉在北京褐潮土中对玉米幼苗及其根际微生物的毒性效应

通过温室盆栽实验,研究了镉在北京褐潮土中对玉米(品种郑单958)幼苗的毒性效应及其生物富集特性,并通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,探讨了镉对玉米根际微生物群落结构的影响。结果表明,高浓度(>100mg·kg-1)镉对玉米幼苗的生长发育有明显的抑制作用,北京褐潮土中镉引起玉米幼苗株高下降1/2的效应浓度(EC50)为654.6mg·kg-1,引起玉米根部和地上部干质量下降1/2的EC50分别为323.6和110.2mg·kg-1,玉米幼苗地上部生物量(干质量)可作为评价重金属生态毒性的适宜终点。玉米幼苗对镉有一定的吸收累积效应,镉在玉米幼苗各组织中的浓度分布为根>茎>叶,其中根部对镉有一定的富集作用(生物富集系数BAF>1)。镉污染可引起玉米根际微生物群落结构发生改变,高浓度(1000mg·kg-1)镉可导致部分微生物种群数量减少甚至完全消失,表明镉污染可对植物幼苗、植物根际微生物以及植物-微生物之间的相互作用造成重要的干扰和威胁。     

筛分水平浓度法构建浑河沉积物重金属基准初步研究

以浑河水系表层沉积物为研究对象,应用筛分水平浓度法初步探讨了浑河沉积物中4种重金属(铜、铅、锌和镉)沉积物质量基准推荐值。结果表明,筛分水平浓度法获取的浑河沉积物铜、铅、锌和镉的质量基准分别为46.69、39.18、140.03和0.54mg·kg-1(以干质量计)。通过与不同国家及地区指定的重金属质量基准推荐值以及本地区采用其他方法推导的重金属基准推荐值进行比较,推算出本研究获取的4种重金属沉积物质量基准推荐值接近所有数据的中间值。由于本研究中用于推导沉积物质量基准的数据相对较少,导致获取的沉积物重金属质量基准推荐值存在一定的不确定性。