岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.     

橡胶草(TKS)对铅镉污染农田土壤的修复潜力

橡胶草（TKS）是一种可作为天然橡胶原料的能源植物.为研究橡胶草对铅（Pb）和镉（Cd）污染农田土壤的修复潜力,通过人工控制性盆栽试验,以相关标准的风险筛选值和管制值为区间,施以4种浓度Pb和Cd复合胁迫处理,探讨橡胶草对Pb和Cd的富集及耐性特征.结果表明,随着土壤中Pb和Cd含量增加,橡胶草的叶绿素含量和生物量均逐渐降低,SOD、POD和CAT酶活性逐渐升高.Cd富集系数和转运系数在1.20~1.50之间,具有部分Cd超富集植物特征.Pb富集系数和转运系数在0.71~1.11之间,是较好的Pb富集植物,具有修复ω（Pb）为400 mg·kg^-1以下的土壤的潜力.Pb和Cd积累量逐渐增加,地上部最大Cd积累量为9.832 μg·plant^-1,最大Pb积累量为1091.185 μg·plant^-1.但在更低浓度的Pb和Cd复合污染土壤中,去除率更大,修复效率更快.使用橡胶草修复Pb和Cd污染农田土壤具有较好的应用前景和经济价值.     

北方农田镉污染土壤玉米生产阈值及产区划分初探

为探究我国北方镉(Cd)污染农田中玉米安全生产的土壤阈值以及产区划分,于部分北方玉米主要产区(含不同程度Cd污染)收集了 129套点对点的土壤-玉米样品,分析了土壤理化性质与土壤、玉米籽粒Cd含量之间的相关性,利用多元线性回归法和物种敏感度分布曲线法(SSD)推导不同土壤情景下土壤Cd的生态阈值,并进行了玉米宜产、限...     

重庆市煤矸山周边农产品镉健康风险评价及土壤环境基准值推导

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品（玉米和水稻）为研究对象,测定土壤和农产品（玉米和水稻）中Cd含量,评估摄入农产品（玉米和水稻）对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法（SSD）推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地土壤Cd含量超风险筛选值的点位占55.8%,水田土壤Cd含量超风险筛选值的点位占31.6%,土壤Cd以较高生态危害和高生态危害为主,分别占47.4%和36.8%.玉米Cd含量超标点位占4.4%,水稻Cd含量均未超标.健康风险评价表明因食用玉米和水稻摄入Cd的非致癌健康风险可忽略,食用玉米摄入Cd存在可耐受致癌健康风险,食用水稻摄入Cd存在不可耐受致癌健康风险,且玉米和水稻Cd含量敏感度最高.SSD推导出煤矸山周边旱地土壤在pH≤5.5、5.57.5时Cd的环境基准值分别为0.491、0.382、0.376和0.588 mg ·kg^-1,水田土壤Cd的环境基准值为0.807 mg ·kg^-1.水田土壤和旱地土壤pH≤7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏严;旱地土壤pH>7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏宽松.应加强煤矸山周边土壤Cd污染防治和农产品安全利用研究,并对土壤Cd环境基准值进行适当调整.     

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p H、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S...     

基于线虫生物多样性的稻田镉污染土壤修复成效研究

土壤线虫群落特征是土壤质量评价的重要指标,特别是用于重金属污染土壤的修复成效评估. 为评价重金属镉(Cd)污染稻田土壤修复的生态效应,以湖南省长沙市长沙县Cd污染水稻农田为研究样地,分析了施用钝化剂、钝化剂+净水和叶面肥三种修复措施对土壤线虫的生物多样性和群落功能多样性的影响. 结果表明:①共鉴定线虫13 599条,隶属于32属,其中杂食/捕食线虫(8属)的数量最多,占比为61.55%;食细菌线虫(13属)、食真菌线虫(3属)和植食性线虫(8属)分别占所有线虫数量的14.62%、1.72%和22.11%. ②施用钝化剂、钝化剂+净水和叶面肥三种修复措施的水稻农田土壤中线虫物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Simposon优势度指数和Pielou均匀度指数均与对照组(蒸馏水喷施)没有显著差异,表明这3种土壤修复措施对土壤线虫的生物多样性没有显著影响. ③水稻土壤线虫生活史策略指数如成熟指数(MI、MI25)、植物寄生线虫成熟指数(PPI)等在3种修复措施之间差异显著,说明不同修复措施间的土壤线虫群落结构存在显著差异,但这种差异与取样时间有关. ④3种修复措施之间的生态功能指数,如富集指数(EI)、结构指数(SI)、通路指数(NCR)和瓦斯乐斯卡指数(WI)均没有显著差异. 研究显示,土壤线虫生活史策略指数可作为重金属污染土壤修复的成效评价指标,指示土壤生态系统质量.      

4种改良剂对紫色土Cd生物有效性及土壤酶活性的影响

探究4种改良剂施用对酸性花椒园土壤有效Cd和花椒各部位Cd含量及土壤酶活性的影响,为紫色土酸化改良及重金属污染治理提供科学依据.采用田间试验,设置不施肥（CK）、单施化肥（F）、石灰+化肥（SF）、有机肥+化肥（OM）、生物炭+化肥（BF）和酒糟灰渣+化肥（JZ）这6个处理,研究不同处理土壤pH、有效态Cd（DTPA-Cd）、花椒枝条、叶片、椒壳、椒籽Cd含量及土壤过氧化氢酶（S-CAT）、酸性磷酸酶（S-ACP）和脲酶（S-UE）活性,阐明其相互关系.结果表明:①酒糟灰渣+化肥和石灰+化肥两处理均显著提高土壤pH（P < 0.05）,分别比对照提高了3.39和2.25个单位;与对照处理相比,酒糟灰渣+化肥处理和石灰+化肥两处理土壤有效态Cd含量分别降低了28.91 %和20.90 %.②酒糟灰渣+化肥处理显著降低了花椒叶片、椒壳和椒籽的Cd含量,降幅分别为31.33 %、30.24 %和34.01 %;花椒各部位对Cd的富集能力不同,具体表现为:叶片 > 枝条 > 椒籽 > 椒壳,与对照相比,酒糟灰渣+化肥处理的花椒各部位富集系数降低最为显著（P < 0.05）,降幅为27.54 %~40.0 %.③改良剂处理下土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化规律相似,相较对照,酒糟灰渣+化肥处理对以上两种酶活性提高最为显著,分别提高了191.26 %和199.50 %,而酸性磷酸酶活性则降低了16.45 %.相关性分析表明,土壤有效Cd含量与土壤pH值呈极显著负相关（P < 0.01）,过氧化氢酶和脲酶活性与土壤pH呈极显著正相关（P < 0.01）,与土壤有效Cd含量呈极显著负相关（P < 0.01）,酸性磷酸酶则完全相反.酸性紫色土壤施用石灰、酒糟灰渣中和土壤酸度效果最显著,在降低土壤有效Cd含量、改善土壤环境的同时,抑制花椒各部位对Cd的吸收和转运,是改良酸性紫色土及防治重金属污染的有效措施.     

基于不确定性分析的土壤-水稻系统镉污染综合风险评估

从不确定性角度评估土壤-水稻系统镉(Cd)累积风险有助于风险决策的科学性和合理性.本研究应用物种敏感性分布模型(SSD)、健康风险评价模型及Monte Carlo模拟方法分析湖南省攸县土壤-水稻系统Cd富集特征,土壤Cd累积风险和稻米Cd健康风险.结果表明攸县稻米Cd富集因子(PUF)平均水平为1.86,多数Cd超标稻米样品来自土壤酸化严重的区域;土壤Cd污染负荷系数为2.4,隶属于强污染水平;在当前土壤Cd累积条件下,10年后研究区土壤Cd含量处于中度污染水平的概率达到90.4%;健康风险评价显示研究区成人经食用大米Cd平均摄入量(以BW计)为2.9μg·(kg·d)-1,有93.9%的概率高于WHO推荐标准.稻米Cd健康风险指数(HRI)主要集中在2.1~4.7之间,健康风险水平较高.当土壤pH5.5时,HRI1的概率为95.3%,土壤pH6时,HRI1的概率降为68.1%.     

杂交稻和常规稻对复合污染稻田土壤砷镉提取效果差异研究

为实现对稻田土壤砷(As)、镉(Cd)污染的同步移除,利用根箱试验,选取代表性杂交稻(HR)和常规稻(CR)品种作为修复材料进行提取. 为了评估种植HR和CR对土壤As、Cd的提取效果,以未种植水稻土壤作为对照(CK),利用孔隙水采集器在其全生育期内采集并监测土壤水溶态As、Cd浓度的变化;分别在水稻分蘖期、成熟期采用梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in thin-films,DGT)原位实时测定根际土壤剖面有效态As、Cd浓度;收获时利用分级提取法分析土壤As、Cd赋存形态及总量变化,并分析植株各部位的As、Cd累积量. 结果表明:水稻生长能够有效消耗土壤中生物有效态As、Cd,且HR较CR表现出更高效的As、Cd同步富集能力. 水稻成熟期,种植HR的土壤中DGT-As(扩散梯度薄膜提取态As)浓度较种植CR和CK处理分别下降69%和71%,DGT-Cd(扩散梯度薄膜提取态Cd)浓度分别降低35%和58%;HR和CR收获后土壤总As含量分别减少8%和1%,总Cd含量分别减少31%和14%;HR对土壤As、Cd的单株去除量分别为CR的1.2和4.5倍;每年种植两季HR对土壤As、Cd的移除率分别为CR的1.2和4.3倍. 研究显示,种植HR对As、Cd具有更高效的提取能力,可优先作为修复材料对稻田土壤生物有效态As、Cd进行专性提取减量,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁提供了一条有益路径;但还需结合水分优化管理、施加促溶剂等方式形成修复链,进一步提高修复效率,缩短修复年限.      

两种铁改性生物炭对微碱性砷镉污染土壤的修复效果

改性生物炭作为良好的重金属钝化剂,已被广泛应用于环境修复.为探究不同改性方法对生物炭钝化土壤砷-镉(As-Cd)的影响,采用共沉淀法和浸渍热解法制备铁改性生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,对生物炭性质、吸附As-Cd以及钝化土壤As-Cd的能力进行分析.结果表明,两种改性方法均可提高生物炭铁含量和零电荷点,且共沉淀法制备的铁改性生物炭(FeBC-1)负载的铁矿物主要为Fe₃O₄、 FeO(OH)和γ-Fe₂O₃等,而浸渍热解法制备的铁改性生物炭(FeBC-2)主要为α-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃等铁氧化物.FeBC-1对As和Cd均展现出很强的吸附去除能力,去除率达21.40%～34.14%,可显著促进土壤中非专性吸附态As向残渣态As转化,而FeBC-2仅对As具有较好的吸附效果.BC、 FeBC-1和FeBC-2对Cd的吸附能力与自身的阳离子交换量(CEC)呈正比,其中,BC对Cd的吸附去除效果优于FeBC...     

基于物种敏感度分布的不同岩溶地下河中多环芳烃分布特征及生态风险评价

为明确重庆青木关和老龙洞地下河流域地下水中多环芳烃(PAHs)的含量及其污染水平,全年共采集两流域地下河水样品84个,利用气相色谱质谱联用系统(GC-MS)分别测定了地下水中的16种PAHs含量,分析了PAHs在两条地下河流域中的空间分布特征,并应用物种敏感度分布法(species sensitivity distri...     

南方典型水稻土镉(Cd)累积规律模拟

模拟分析稻田系统镉(Cd)迁移途径和土壤Cd累积趋势有助于风险决策的科学性和合理性.本文以湖南省攸县为研究区,在多环境介质采样的基础上,构建土壤重金属污染物累积(PAM)模型,预测区域稻田土壤Cd 累积趋势,结合Monte Carlo随机模拟方法评估不同修复措施的有效性和可持续性.结果表明在当前Cd输入模式下连续耕作5...     

中国农田土壤Cd累积分布特征及概率风险评价

通过检索2000~2022年国内外公开发表的文献资料,获得31个省240个市（县）区域160446个农田土壤样点的镉（Cd）含量数据,利用单因子污染指数、地累积指数和概率风险评价方法从整体上分析了我国农田土壤Cd污染时空分布特征及其健康风险,为农田土壤Cd污染治理和风险管控提供了科学依据.结果表明,我国农田土壤ω（Cd）范围在0.012~23.33 mg ·kg^-1,几何均值为0.473 mg ·kg^-1,是我国农用地土壤Cd风险筛选值（6.5华南>西北>东北>华东>华北;从时间尺度来看,我国农田土壤Cd含量在各时间段并无统计学意义的显著性差异（P>0.05）.我国农田土壤Cd对儿童、青年、成年人和老年人尚无非致癌风险,但其对成年人和老年人存在潜在致癌风险,约5.81%和4.49%的成年人和老年人的致癌风险超过美国环保署规定的限量值（1E-06）.为提高农田土壤Cd健康风险评价的准确性,概率生态风险评价中还需要进一步考虑土壤Cd的生物有效性和农产品的摄食暴露途径.     

西南地质高背景区蔬菜Pb的安全生产阈值与土地质量类别划分

为确保西南地质高背景区与人类活动交互叠加的农田土壤Pb污染蔬菜品种的安全生产,选取西南地区广泛食用的蔬菜作物32种,利用相关性分析和多元线性回归分析等方法研究了土壤-蔬菜中Pb累积规律和关键制约因子,西南地区农田土壤Pb生态安全阈值采用物种敏感度分布法确定.结果 表明,研究区土壤ω(Pb)为47.59 ～ 462.38...     

基于大田试验的铅镉复合污染土壤中甜糯玉米低积累特性

为筛选适合在铅（Pb）、镉（Cd）复合污染土壤种植的低积累特性甜糯玉米品种,选取39个玉米品种,通过大田试验,研究其籽粒和秸秆对Pb和Cd的富集特性和差异.将玉米产量、富集系数和基于土壤Pb和Cd风险阈值的方法作为筛选低积累玉米品种的评价指标.结果表明,不同品种玉米的产量、籽粒和秸秆的Pb和Cd含量之间存在显著差异（P<0.05）.籽粒对Pb和Cd的富集系数分别为0.00003~0.00230和0.01~0.15,秸秆对Pb和Cd的富集系数分别为0.003~0.065和0.64~4.28.通过对不同玉米富集系数的聚类分析,综合不同品种玉米的土壤Pb和Cd风险阈值得出,惠甜5号、新美甜818和玉糯9号可在Pb和Cd含量超风险管制值的耕地安全生产,天贵糯937和金萬糯2000可在Cd含量超风险筛选值的耕地安全生产.惠甜5号、新美甜818和玉糯9号作为Pb和Cd复合低积累品种,适宜在广西铅镉复合污染土壤上推广种植,天贵糯937和金萬糯2000作为籽粒低积累、秸秆Cd高积累品种,建议将其作为植物修复资源加以利用.     

我国七大流域水体多环芳烃的分布特征及风险评价

对我国七大流域水体中16种美国环保署(US EPA)优控多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的质量浓度及其空间分布特征进行了系统地分析和总结,应用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution,SSD)评价了8种单体PAHs对水生生物的急性生态风险,分别应用浓度加和模型与效应加和模型评价了ΣPAH_8混合物对水生生物的急性联合生态风险,利用人体暴露风险系数法对PAHs饮水途径健康风险进行评价.结果表明,我国七大流域水体中4环以下的PAHs浓度较高,ΣPAH_(16)浓度均值为2596. 25 ng·L~(-1),高于国外绝大多数水体中ΣPAHs浓度水平;国内外水体中PAHs的组成特征和来源相似;北方水体中ΣPAH_(16)污染比南方水体严重.七大流域水体中萘、苊、芴、菲、荧蒽、芘、蒽对水生生物的潜在影响比例(potential affected fraction,PAF)小于4%.除海河、长江流域外,其它几大流域水体中苯并(a)芘对水生生物的PAF值已超过5%,表明苯并(a)芘对水生生物具有较高的急性生态风险.浓度加和模型不适用于PAHs的水生态风险评价,应用效应加和模型进行的风险评价结果显示,除海河流域外,其它几大流域水体中ΣPAH_8混合物对水生生物的累计潜在影响比例(multisubstance PAF,ms PAF)均高于5%,说明ΣPAH_8混合物对水生生物存在较高的急性联合生态风险.七大流域水体中致癌类PAHs的饮水途径健康风险处于10~(-5)水平,高于US EPA推荐的对致癌物质最大可接受风险水平(10~(-6)),非致癌类PAHs的饮水途径健康风险处于10~(-9)水平,远低于US EPA规定的阈值1,表明我国七大流域水体中PAHs可通过饮水对人体健康产生潜在的致癌风险.