蛭石对镉污染土壤油菜产量和土壤中镉形态的影响

采用盆栽模拟试验法,研究了镉在不同质量分数下和在不同质量分数下加入蛭石后对油菜产量和土壤中镉形态的影响,结果表明:在低质量分数时(≤5 mg·kg-1),镉对油菜产量影响不大,而在5 mg·kg-1促进了其生长,比对照增加了20.5%,差异达显著水平.在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时分别比5 mg·kg-1下降29.81%,68.03%.加入蛭石后在低质量分数时效果不明显,在10 mg·kg-1、50 mg·kg-1时显著增加了油菜的产量,相对增产20.4%,35.9%.同时降低了土壤中交换态,碳酸盐结合态镉的含量,Cd-10分别下降15.77%、7.14%,Cd-50分别下降14.64%、7.21%.而残渣态和有机结合态含量大幅提高,Cd-10分别提高8.65%、9.31%、Cd-50分别提高18.89%、8.44%.     

生物炭对重污染土壤镉形态及油菜吸收镉的影响

为了解不同种类和用量的生物炭对土壤镉形态及油菜吸收镉的影响,通过室外盆栽试验,以湖南某冶炼区周边重镉污染土壤为供试土壤,湘油27号为供试作物,于油菜移栽前7d分别添加w为0.1％和1％的竹炭和柠条炭,分析土壤镉形态和成熟期油菜各器官镉含量.结果表明,添加生物炭能降低土壤镉的有效性和油菜各器官中镉含量.柠条炭降低油菜吸收累积镉的效果比竹炭更明显,且随着生物炭量的增加阻控效果更明显.相比于对照组,施用生物炭后土壤中w(可交换态镉)最大可降低16.64％;油菜根部、茎秆、油荚和籽粒w(镉)最大可分别降低34.06％ 、39.74％、33.15％和49.81％.综合结果表明,添加w=1％柠条炭处理组处理效果最佳.     

3种镉超富集植物毛状根体系对镉胁迫响应的比较

近年来,转基因毛状根组织被越来越多地应用于重金属和有机污染物的植物修复技术研究中,已成为进行污染物毒性响应机制研究的便捷的实验室工具。为了探究龙葵、油菜、芥菜3种镉(cadmium,Cd)超富集植物对Cd毒性胁迫响应的差异,以诱导出的3种植物毛状根为研究材料,从毛状根的生长状态、富集Cd的能力、根组织细胞的凋亡程度和抗氧化酶活性等方面进行了探讨。结果表明:Cd浓度为0~50μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根受Cd毒害的影响都不明显;Cd浓度为75~100μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根均表现出对Cd胁迫的防御响应。在较高的Cd浓度(100μmol·L-1)下,龙葵毛状根的生物量受Cd毒害的影响最小,芥菜次之,油菜受影响最大;同时龙葵毛状根富集的Cd含量最高(745.0μg·g-1),芥菜次之(681.4μg·g-1),油菜最差(505.2μg·g-1)。龙葵、油菜、芥菜毛状根在Cd胁迫下的细胞凋亡水平均随Cd浓度的升高而升高,当Cd浓度为100μmol·L-1时,龙葵毛状根比油菜和芥菜毛状根的细胞凋亡程度均低。同时3种植物毛状根在不同浓度Cd处理下抗氧化酶活性的变化有一定差异。从上述结果综合来看,龙葵毛状根受Cd毒害的影响最小、富集Cd的能力最好,是进一步开展Cd超富集植物转基因改造研究的较好的实验室载体。     

蔬菜对土壤镉铜锌富集能力的研究

调查了福建部分污染严重地区不同蔬菜对镉、锌、铜的富集能力。结果表明蔬菜对镉的平均富集系数为0.017,锌的平均富集系数为0.116.铜的平均富集系数为0.014。蔬菜对镉的富集系数的品种间差异最大,达315倍,远高于锌和铜的富集系数的品种间差异。茭白、豇豆和莲藕对镉的富集能力较低,可作为镉污染土壤优先选种的蔬菜品种,而青包菜、白包菜、芥菜、空心菜、芋头等对镉的富集系数较高,不宜在镉污染土壤上栽培。     

忍冬--一种新发现的镉超富集植物

镉(Cd)是毒性最强的重金属元素之一,具有稳定、积累和不易消除等特性,进入土壤环境中易被植物吸收,并可通过食物链进入人体,在人体内不断积累,严重威胁人体健康及生命安全。植物修复技术(Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术。植物修复技术的核心是找到超富集植物(Hyperaccumulator),但现已知的超富集植物往往存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷,且研究对象多集中矿区及草本植物,而对木本植物的研究甚少,因此有必要针对这一问题开展相关研究以丰富超富集植物的种类。为此,本文采用水培和土培相结合的试验方法,研究木本植物忍冬Lonicera japonica Thunb.对不同浓度镉(Cd)的生长响应及积累特性。结果表明：不同浓度的Cd处理对忍冬的生长并未造成毒害症状,表现为其根部和地上部生物量与对照相比并无显著差异。无论水培还是土培生长条件下,在较高浓度的Cd处理下,忍冬仍能保持正常生长,表现出很好的耐性。在水培条件下,当营养液中Cd处理浓度为25 mg·L-1时,忍冬地上部中Cd含量接近300.00μg·g-1;而在土培条件下,当土壤中Cd处理浓度为50 mg·kg-1时,其地上部中Cd含量仍远远高于Cd超富集植物的临界含量标准,即地上部分富集Cd超过100μg·g-1,且其具有较高的耐性系数（index of tolerance,IT均超过0.80）和富集系数（bioaccumulation factor,BF均远超过1.00）,这表明忍冬具备了Cd超富集植物的特征,是一种新发现的Cd超富集植物,将其应用于Cd污染土壤修复具有重要的现实意义。     

蚯蚓对垃圾与底泥中镉的富集现象

通过蚯蚓处理垃圾及纳污河流底泥实验研究发现蚯蚓可选择吸收并富集垃圾及底泥中的镉，但对其他重金属元素铅、铜、锌等并无此种富集吸收现象。     

蚯蚓对垃圾与底泥中镉的富集现象

通过蚯蚓处理垃圾及纳污河流底泥实验研究发现蚯蚓可选择吸收并富集垃圾及底泥中的镉，但对其他重金属元素铅、铜、锌等并无此种富集吸收现象。     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

土壤中草甘膦与镉的交互作用对3种土壤酶活性的影响

研究了两种土壤中草甘膦与镉交互作用对土壤三种酶活性的影响．结果发现,低浓度镉略促进乌栅土中的脲酶活性,而高浓度镉则显著抑制了其脲酶活性,当与草甘膦共存时,草甘膦的存在增强了镉对脲酶活性的抑制作用; 镉对红壤中脲酶活性的影响较小,而草甘膦单一或与Cd共存时均显著抑制了红壤中脲酶的活性．镉抑制了乌栅土中酸性和碱性磷酸酶活性,而草甘膦的存在增加了镉的毒性,两者表现为协同作用;低浓度镉促进了红壤酸性磷酸酶活性,而高浓度镉则抑制了土壤酸性磷酸酶活性,草甘膦的存在降低了红壤中镉的毒性,两者表现为颉颃作用．镉对红壤中碱性磷酸酶的活性影响较小．     

不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响

为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑。结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg^-1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控。为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg^-1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg^-1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg^-1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运。     

Effects of rape straw and red mud on extractability and bioavailability of cadmium in a calcareous soil

Screening of cost-effective soil amendments is important to develop “in situ” remediation techniques for cadmium (Cd) contaminated soils. In this study, different soil amendments, including red mud, a by-product of the alumina industry, and acid-treated, nano-treated by nano-particle milling, nano and acid-treated red muds, zeolite, corn straw, and rape straw, were evaluated to immobilize Cd in two added levels (2 and 5 mg Cd·kg^-1 soil) in a calcareous soil by single and sequential extractions and by cucumber (Cucumis sativus L.) pot experiments. Results indicated that cruciferous rape straw significantly decreased the concentrations of water soluble, extractable Cd in soils, and Cd in cucumber plants, and it was more effective than gramineous corn straw. Also, red mud generally decreased the extractability and bioavailability of Cd added to calcareous soils more effectively than zeolite. Furthermore, the efficiency of red mud could be increased by the treatment of nano-particle milling due to the increase in specific surface area of red mud. It is potential to use rape straw and red mud as soil amendments to develop a cost-effective and efficient “in situ” remediation technology for Cd mildly contaminated calcareous soils.     

接种微生物对油菜吸收Cd效果的影响研究

采用盆栽土壤模拟试验方法,以油菜（Brassica campestris）为供试植物,通过向土壤中接种微生物,研究了四种菌株JA1,JA2,JA3,JA4对油菜吸收Cd的效果影响。结果表明：菌株JA1,JA2,JA4不仅可以促进植株的生长,分别使油菜的生物量提高17%,28%和32%,而且增强了植株对土壤Cd的吸收,使油菜地上部富集量较对照提高了26.8%,48.8%和65.9%,植物提取量较对照增加了48.9%,76.1%和119%,并且可有效促进土壤Cd的活化,分别使土壤Cd的有效态含量提高了25.9%,59.2%和41.9%;菌株JA3则使其植株地上部富集量、植物提取量和土壤Cd有效态含量降低,较对照降低了14.6%,11.8%和13.6%。各处理的叶绿素和可溶性蛋白含量均略高于对照。     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

铯对油菜萌发代谢生物学效应初探

研究了油菜(Brassica napus)的萌发特性及幼苗生长对不同质量浓度(80、160、320、640、960 mg.L-1)氯化铯(CsCl)处理的效应。结果显示:ρ(CsCl)为80～960 mg.L-1时,其对油菜发芽率、发芽势、发芽指数的影响差异不显著,但对油菜幼苗根、芽生长具有低促高抑的双重作用,且根的生长比芽对CsCl更为敏感。随着ρ(CsCl)逐渐增加,油菜幼苗脯氨酸和蛋白质含量增加,脱氢酶(DH)活性和过氧化物酶(POD)活性则明显下降,表明较高ρ(CsCl)处理可能造成油菜幼苗一定程度的胁迫,其脯氨酸含量增加可能主要是由于脯氨酸合成加强所致。     

生物炭施用对矿区污染农田土壤上油菜生长和重金属富集的影响

矿山的生产活动往往会造成周边农田的污染,而利用生物炭技术治理矿区周边污染农田土壤具有重要的现实意义。生物炭是指生物质在无氧或限氧条件下热裂解制备而成的一种细粒度、多孔性的环境友好型材料,其在调控温室气体排放,改良土壤性状,促进植物生长和控制环境污染物迁移转化方面应用潜力巨大。采用室内盆栽模拟实验,研究了不同水稻秸秆生物炭施用量（0、1%、5%）对郴州和龙岩地区矿山周边重金属污染的农田土壤的生化性状、油菜（Brassia campestris L.）产量、重金属累积和富集系数等的影响,为生物炭作为环境功能材料应用于矿山污染农田治理提供科学依据。结果表明：与对照相比,施加1%和5%生物炭均能提高土壤pH值和有机质质量分数,提升幅度随施用量的增加而升高,其中偏酸性的龙岩土壤的变化幅度更大;生物炭施用会影响土壤酶活性,5%生物炭处理下两种受试土壤中脲酶和过氧化物酶活性均显著提高,但酸性磷酸酶活性降低;龙岩土壤上的油菜产量在1%和5%生物炭施用处理下均显著提高,而郴州土壤上的油菜产量在1%生物炭处理下无显著变化,而在5%生物炭处理下降低了42.9%;生物炭施用影响了两种土壤上油菜可食部分重金属Cd、As和Pb的质量分数,但没有一致的规律;与对照相比,生物炭施用后郴州和龙岩土壤上油菜可食部分中Cd质量分数均出现下降趋势,但是仅5%生物炭处理的龙岩土壤具显著性差异;1%和5%生物炭施用处理使两种受试土壤上油菜可食部分Pb质量分数较对照处理显著降低（P〈0.05）,但降幅不同,郴州土壤降低了23.6%和22.0%,而偏酸性的龙岩土壤降低了82.1%和94.5%;生物炭施用后两种受试土壤上油菜可食部分As质量分数的变化不同,郴州土壤添加生物炭后油菜As质量分数呈上升趋势,且增量随生物炭施用量增加而升高,龙岩土壤则相反,1     

镉污染土壤对潜在能源植物生长的影响

利用重金属污染土壤种植能源植物是一种同时解决环境问题和能源问题的新理念,但目前相关研究成果并不多。通过盆栽试验研究人工镉污染土壤中象草Pennisetumpurpureum和亚香茅Cymbopogonnardus两种植物植株的生长状况和两种植物对土壤镉的吸收和富集能力。结果表明,当外源可溶性镉加入到土壤后,其主要是以生物有效性较高的状态存在。土壤镉对象草和亚香茅生长的影响作用有很大的不同,亚香茅比象草具有更强的镉耐受力,其生物量受镉污染影响小。两种植物植株镉含量均随土壤镉添加量的增加而增加。除高镉处理象草外,植物地下部分含镉量比地上部分高很多。高镉处理象草地下部分含镉量比地上部分低的现象可能反映出根系已积累了太多的镉,因而加速了向地上部的转移,从而加剧了植物中毒的程度。赤泥添加剂具有降低土壤酸度,减少植物对镉的吸收和增加象草和亚香茅生物量的作用。     

钙锌钾共存对赤红壤镉吸附的影响

采用等温平衡法,测定了钙、钾、锌单一或两两共存下赤红壤镉的吸附量,并应用Freundlich方程log[Cs]=logKf nlog[Ce]分析了土壤镉的吸附特征。结果表明,与钠离子相比,Zn2 ,Ca2 ,K 共存均使赤红壤吸附镉的能力减弱,三种离子对分配系数Kf值的影响程度(设符号为y)的次序为y(Zn2 )y(钙钾)。锌与钙、钾两两共存时,锌对降低赤红壤镉的吸附能力具有决定作用。     

温度对外源性重金属镉在土-水界面间形态转化的影响

通过室内培养试验、采用逐级提取法研究了不同温度(-30℃、10℃、30℃)对土壤中不同剂量外源重金属镉形态转化的影响。结果表明:在30℃和10℃条件下外源加入土壤中的镉以交换态为主,且在30℃条件下镉的活性要强于10℃。在-30℃条件下,当土壤中镉总量较高时,冷冻导致镉在短期内存在形态以残渣态为主,而在培养后期交换态镉的分配系数较大;当土壤中镉总量较低时冷冻过程使镉活性增强,交换态镉的分配系数较大。冷冻过程中有机质结合态镉的含量未检测出来,说明有机质与镉的螯合作用减弱。土壤中镉含量越多,非残渣态镉的相对含量也随之增高,镉的毒性相对也增强。     

土壤性质对水稻土中外源镉与铅生物有效性的影响

为定量了解土壤理化性质对进入土壤中的外源镉和铅生物有效性的影响,采集了性质相差较大的16个水稻土,通过添加Cd(或Pb)培养和老化处理(Cd的加入量为0、0.2、0.5、1、2和5 mg·kg-1;Pb加入量为0、20、50、100、200和500 mg·kg-1,培养时间为1年),研究了不同土壤中Cd(或Pb)负荷与土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)的关系.结果表明,随着Cd(或Pb)污染水平的提高,土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)均显著增加,但不同土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)随土壤Cd(或Pb)积累的增加幅度有很大的差异.相关分析表明,水稻土中水溶性Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平和pH值有关;而交换态Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平、pH值、CEC及质地等有关.数据显示,pH值较高、质地较黏的土壤可大大减缓因污染引起的CA和Pb生物有效性的提高.