环境生物学

入1 71 950:玉32戈)土壤和茶树对稀土元素的富集作用/陈照喜(华东冶金学院化「系卜·刀中国环境科学/中国环境科学学会一1995,15(2)一145一l村 环信X一沼 稀土元素广泛应用J几作物增产,但它对生态环境的影响却不甚了解。春茶萌芽时使用稀释3()。倍的稀土微肥南大2998茶素喷施叶面.分别于3、6、9、12个月时测定上壤和茶树中稀上元素的含量变化和累积情况。结果指出:施用稀土后从时间内,土壤和茶树中稀土元素的含量均比未施用稀土时有不同程度的增加,经过较长时间后,匕层土壤中的稀土元素向下层土壤迁移.并在F层土壤中富集;而茶树的根、茎中…     

稀土矿区污染农田土壤治理后稀土元素的赋存形态分析

针对赣南稀土矿区受污染农田土壤,研究添加改良剂沸石治理后土壤中稀土元素的含量及形态分布特征。分别采用酸法消解和Tessier连续提取法对土壤样品(土样)中稀土元素总量及赋存形态进行提取分析,并利用电感耦和等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中15种稀土元素含量及其形态含量。结果表明,土样中各稀土元素总量高达1 296 mg/kg,远远高于全国土壤平均总量176.8 mg/kg,稀土钇(Y)含量高达386.01 mg/kg远高于其余14种稀土元素含量,土样中轻稀土元素含量与重稀土元素含量比值为0.66远小于全国土壤中轻稀土含量与重稀土含量比值(3.78),表明该稀土矿属重稀土富钇矿型,且加入沸石不能影响土样中稀土元素的总量变化;矿区农田土壤加入沸石治理前,碳酸盐结合态、有机物结合态、铁-锰氧化物结合态、可交换态和残渣态稀土元素含量分别占总量百分比分别为51.03%、29.6%、10.39%、7.52%和1.46%,加入沸石治理后,以上5种形态的稀土元素含量占总量百分比分别为8.19%、71.54%、9.35%、4.34%和6.58%,表明沸石对矿区农田土壤中稀土元素的形态分布有很大影响,并显著钝化稀土元素在土壤中的生物活性及可迁移性。     

安溪铁观音茶园垂直剖面土壤中稀土元素的地球化学特征

采集了安溪某茶园一条垂直剖面土壤样(深度160 cm,共16个样),用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定了其中的稀土元素含量,研究了剖面土壤中稀土元素的地球化学特征。结果表明:土壤样品中稀土元素总量范围为165.38~229.91 mg/kg,其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;土壤中轻重稀土分馏明显,其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu呈负异常,Ce呈正异常;稀土元素的富集因子平均值的分布范围为0.28~1.34,稀土元素均处于无污染或轻微污染。本研究为了解安溪茶园中稀土含量特征提供了基础数据,为现有茶园的治理和后备茶园基地的合理选址提供了科学依据。     

海南土壤中稀土元素含量及分布特征

对海南四种不同母质来源的土壤样品中的稀土元素含量及分布特征进行了研究,结果表明:除砂岩母质外,海南省其它母质的土壤中稀土元素总量都高于全国土壤、世界土壤和地壳中稀土元素的平均含量;各母质类型土壤中Eu亏损明显。花岗岩上发育的土壤中稀土元素含量最高,总量达419.42mg/kg。砂岩和花岗岩上发育的土壤中LREE相对富集。LREE和HREE在不同母质来源的土壤剖面中的富集、迁移等地球化学行为不完全相同,这说明:土壤发育过程中,稀土元素的含量和分布不仅仅和成土过程、气候及其它地球化学因素有关,而且与母质也有重要的关系,母质往往制约着风化成土过程中稀土元素的地球化学行为。     

不同外源条件下稀土在小麦植株中的残留

采集了全国14个稀土施用区3种不同施用条件（土施、喷施、拌种）下的成熟小麦样品及未施用稀土对照样品，利用等离子体质谱法（ICP－MS）测定了小麦植株的根、茎、叶及籽粒中14种稀土元素的含量。分别探讨了不同外源下小麦植株各部位稀土元素的含量及分布特征，并与有关文献中的报道进行了对比。研究结果表明，土施和拌种的小麦各部位没有发现明显残留，施用样各部位稀土总量比对照样增加约5％－10％，其分布模式与土壤类似；喷施的小麦样品的根、茎、叶中稀土残留严重，其含量比对照样高一个数量级，其分布模式与土壤及对照完全不同，表现为轻稀土更富集；3种施用方法的小麦籽粒中稀土残留均不明显。     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究

通过田间试验研究施用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)生长和砷污染土壤修复效率的影响.结果表明,适量施用磷肥促进蜈蚣草的生长,显著提高其生物量,但过量施用磷肥对植物产量无贡献.随着磷肥施用量的增加,蜈蚣草地上部砷含量呈先增加后减少的趋势,理论上在施磷量为340kg·hm-2时,砷含量可达最高(1622mg·kg-1).磷的含量与施磷量呈极显著的正相关关系.施磷量为200kg·hm-2的砷累积量最高,是不施磷处理砷累积量的2 4倍及600kg·hm-2施磷量砷累积量的1 2倍.种植蜈蚣草7个月后,土壤总砷均有不同程度的下降,施磷量为200kg·hm-2的土壤中砷含量下降5 0mg·kg-1,土壤修复效率最高(7 84%).对照和600kg·hm-2施磷量处理的土壤修复效率分别为2 31%和6 63%.理论上达到最大土壤修复效率所需施磷量为369kg·hm-2.施用磷肥可以维持土壤有效态砷含量在蜈蚣草种植前后变化不大,保证蜈蚣草下个生育期对砷的吸收.这些结果说明施用磷肥是蜈蚣草等砷超富集植物在现场修复中的必要手段,优化施磷技术可大大提高砷污染土壤的修复效率.     

EDTA强化黑麦草对铅污染土壤的诱导修复效应

文章采用盆栽土培的方法,研究螯合剂EDTA强化黑麦草对土壤中铅的富集效应、富集规律及其对土壤铅的溶解效应和残留效应的影响。结果表明,黑麦草对不同浓度的铅污染呈明显的剂量效应关系,富集规律为根茎叶;土壤铅浓度为1 000 mg/kg,EDTA施入量为6 mmol/kg土时,土壤中水溶性铅的含量为对照的近500倍,黑麦草地上部铅提取量为对照的3.84倍。表明EDTA可以提高土壤水溶性铅的含量,促进铅从根部向地上部转运,增加黑麦草地上部铅的含量和提取量。但EDTA在土壤中难以降解,在施用后第38天,土壤中水溶性铅含量仍无明显下降,因此在使用中应注意其残留效应及其对环境的风险。     

骨炭、磷矿粉和生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响

通过土柱淋溶实验研究了骨炭、磷矿粉与生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响.结果表明:土壤中添加骨炭、磷矿粉和生物调理剂均显著地提高了淋溶液的p H值.不管是高钇型重稀土土壤还是富镧少钇型轻稀土土壤,添加骨炭均显著地降低了淋溶液中稀土元素的浓度,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理降低10.4%~86.7%(重稀土土壤)和4.6%~87.8%(轻稀土土壤),铈、镧、钇、钕、镝、钆等稀土元素浓度降低最明显.培养时间越长稀土元素淋溶量越少,骨炭的降低作用越小.在轻稀土土壤中添加磷矿粉7 d和14 d后,淋溶液中稀土元素浓度均比对照处理有所降低,而在重稀土土壤中添加磷矿粉7~28 d后,均导致淋溶液中稀土元素浓度比对照升高(除了个别元素外).土壤中添加生物调理剂均导致淋溶液中稀土元素浓度急剧提高,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理提高0.86~123.4倍(重稀土土壤)和5.4~250.2倍(轻稀土土壤),在重稀土土壤中钇、铒、镱、镝、钆、钕等浓度提高最明显,而在轻稀土土壤中浓度提高最明显的为铈、镧、钕、镨、钆等.另外,还研究了骨炭、磷矿粉和生物调理剂对土壤总稀土元素淋溶的影响.研究表明,骨炭是可以用来修复稀土元素污染土壤的潜力改良剂,而磷矿粉和生物调理剂的应用将提高环境污染的风险.     

利用富里酸原位制备富集铁修复石油污染土壤研究

为得到一种高效去除土壤中总石油烃(TPH)的原氧化技术,利用富里酸(FA)在土壤中原位制备富集铁并进行石油污染土壤修复研究,探究了富集铁组和非富集铁组对不同质地和有机质(SOM)含量的石油污染土壤(S1、S2)氧化效果的影响,以及富集铁组高效原位氧化TPH的机制.结果表明:(1)在S1、S2石油污染土壤(土壤S1、S2中TPH的初始含量分别为16 074.33、14 528.17 mg/kg)中,富集铁组中TPH的氧化量分别高达7 550.32、8 747.78 mg/kg,均高于非富集铁组Ⅰ中的相应值(分别为6 364.43、5 730.73 mg/kg),说明富集铁组可以高效氧化土壤中的TPH.(2)在土壤S1、S2中,富集铁组对中链(C₁₉～C₂₄)烷烃的氧化率分别为20%、22%,对长链(C₂₅～C₃₀)烷烃的氧化率分别为23%、20%,分别高于土壤S1中非富集铁组Ⅰ(17%、18%)和土壤S2中非富集铁组Ⅰ(19%、12%)的相应值.(3)电子顺磁共振波谱仪(EPR)测定结果表明,富集铁组...     

外源稀土微肥对土壤氮磷养分的影响

通过小区试验和盆栽试验，研究了施加不同的浓度稀土微肥对土壤中有效氮、有效磷浓度以及土壤脲酶活性的影响。结果表明，施加高浓度稀土微肥将会影响土壤中有效氮和有效磷的浓度。在分析与之相关的土壤酶活性时发现，施加低浓度的稀土微肥（≤１ｍｇ／ｋｇ）促进土壤脲酶活性并增加土壤有效氮浓度，而施加高浓度稀土微肥（≥５ｍｇ／ｋｇ）则明显的抑制土壤脲酶活性并减少土壤有效氮浓度；施加稀土元素浓度与土壤有效磷浓度之间有较     

南果梨生长体系中的稀土元素地球化学特征

文章对生长于辽宁省鞍山地区的南果梨的稀土元素的地球化学特征进行了研究。结果表明,南果梨生长环境各部分稀土元素总含量分布为:土壤>树叶>树枝>果实;稀土元素经过生物吸收后主要富集于叶部,进入果实中的稀土元素含量大会影响果实品质;增加土壤有机质是发挥稀土肥效和改善果实品质的有效手段。     

稀土矿区及其周边水稻田中稀土元素的生物迁移积累特征

中国南方地区稀土矿的开采对当地的生态环境和农业产生了极大的影响,因此,本文选取稀土矿区周边典型水稻土,研究了稀土元素在土壤-水稻中的生物迁移和积累特征.结果表明,土壤中稀土元素含量在193.82~965.28 mg·kg-1之间,平均值为332.55 mg·kg-1,是我国土壤稀土元素含量背景值的2~3倍.稀土元素在土壤-水稻中的迁移和积累表现出了相似的化学性质和规律,水稻不同器官中稀土含量元素的高低顺序为:根茎叶籽粒.水稻根表铁膜对稀土元素的积累作用不明显,稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移与积累受水稻品种、土壤理化性质因素的影响.     

黄土丘陵区微地形梯度下草地群落植物与土壤碳、氮、磷化学计量学特征

论文以黄土丘陵区安塞实验站微地形（阳坡坡上、中、下部,坡顶,阴坡坡上、中、下部）条件下的草地群落为研究对象,测定群落叶片及不同土层根系和土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）含量,试图揭示微地形（坡向和坡位）对植物叶片、根系和土壤生态化学计量特征的影响。结果表明：研究区草本群落叶片C、N、P含量和C/N、C/P、N/P化学计量比的平均值分别为433.47、24.84、1.61 g/kg和18.18、320.36、17.41,叶片N/P值表明黄土丘陵区植物生长更易受P限制;根系C、N、P含量及C/N、C/P、N/P计量比的平均值分别为380.05、9.07、0.31 g/kg和49.61、1 326.64、30.73。叶片及根系C、N、P含量在不同坡向都表现出阴坡大于阳坡的现象。植物与土壤作为生物地球化学循环的不同环节,两者之间必然存在联系。论文相关分析表明：0~20、20~50、50~80、80~100 cm 4个分层的土壤C、N、P含量与叶片及根系化学计量特征之间都有不同程度的相关关系,特别是表层土壤C、N、P含量与叶片及根系C、N、P含量相关性较好。     

施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配的调控

为了评估施硅处理对Cd在水稻(Oryza sativa. L)体内迁移的影响,通过外源添加Cd(CdCl₂)制成w(Cd)为50、100 mg/kg的污染土壤,采用盆栽试验研究不同施硅量〔w(Si)分别为0、28、56 mg/kg〕对Cd污染土壤中水稻(以华航丝苗和黄华占为例)植株中Cd积累与分配的影响. 结果表明:施硅处理可明显影响水稻根部w(Cd),表现为增加华航丝苗根部w(Cd)、降低黄花占根部w(Cd),但两个品种根部Cd累积量均呈增加趋势. 施硅处理后华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中w(Cd)、Cd累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为56 mg/kg时显著降低;施硅处理显著降低了华航丝苗和黄华占茎中w(Cd)以及华航丝苗茎中Cd累积量,同时增加了黄花占茎中Cd累积量. 施硅可显著降低精米中w(Cd),在w(Cd)为50和100 mg/kg的Cd污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中w(Cd)较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.49%、53.77%和24.73%、20.67%. 施硅对水稻植株各器官的Cd富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,施硅处理下水稻植株地上部各器官的Cd富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部Cd分配比例显著增加. 研究显示,施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配有一定调节作用,并因土壤中w(Cd)、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异.      

叶面调理剂对复合污染农田小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应

针对麦田土壤镉（Cd）、砷（As）和铅（Pb）复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn（0.2% ZnSO₄）、Mg（0.4% MgSO₄）和Mn（0.2% MnSO₄）处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应,最终筛选出适用于北方重金属复合污染区有效阻控小麦籽粒中Cd、As和Pb累积的叶面调理剂.结果表明,与对照相比,叶面喷施Zn+Mg+Mn复配溶液能够显著降低小麦籽粒中Cd、As和Pb含量,降幅分别为18.96%、23.87%和51.31%,TF_{籽粒/秸秆}分别降低了14.62%、27.73%和47.70%,该叶面调理剂能够通过抑制Cd、As和Pb从小麦茎叶到籽粒的转运进而降低其在籽粒的累积;研究还发现,对照的籽粒中Cd和As主要分布在中心胚乳（34.08%~37.08%）,而Pb主要分布在果皮和种皮（27.78%）.喷施Zn+Mg+Mn复配溶液可显著降低Cd和As在糊粉层含量,分别比CK降低81.10%和82.24%,而Pb除果皮和种皮、中心胚乳外,各层次Pb含量均显著降低（降幅为42.85%~91.15%）,各层次面粉只有糊粉层（P2）重金属含量与Zn含量呈显著负相关.综上所述,对于北方石灰性土壤Cd、As和Pb中度复合污染农田,于小麦拔节期、孕穗期和灌浆初期各喷施一次Zn+Mg+Mn复配的叶面调理剂,可有效阻控Cd、As和Pb在小麦籽粒尤其是糊粉层的累积.在此基础上,可通过去除麦麸来进一步降低重金属尤其是Cd的污染,保证小麦安全生产和粮食安全.     

环境条件变化对土壤中稀土元素溶解释放的影响

以模拟污染红壤为实验材料,在pH值为3.5、5.5和7.5条件下,通过向土壤悬浊液中通入O2或N2改变氧化还原电位Eh为－100,0和400mV,研究了氧化还原电位和pH值对红壤中稀土元素La和Ce溶解释放的影响．结果表明,随着pH值或Eh的减小,La和Ce释放量逐渐增大,Ce受电位的影响较La更为明显．同时还观察到La和Ce的释放量与Fe、Mn的释放量呈显著正相关,表明La和Ce可能主要吸附在Fe－Mn氧化物表面或滞留在Fe－Mn氧化物中．实验还发现,pH值和氧化还原电位的改变会影响红壤中La和Ce形态的变化,分离后沉淀物中的交换态和Fe－Mn氧化物结合态稀土随pH值或氧化还原电位的减小而减小．多元相关逐步回归分析表明．红壤中La和Ce两种元素的释放主要来自交换态和Pe－Mn氧化物结合态．     

海南岛西部非农用地土壤中的稀土元素地球化学特征

对海南岛西部发育典型的12个非农业土壤剖面REE的组成特征及其纵向变化规律进行研究发现,区内非农业土壤剖面不同层位之间的稀土元素具有一定的继承性,风化成土的基岩奠定了土壤中稀土元素的初始含量及土壤中呈现的LREE富集与Eu亏损的特点,而成土过程中稀土元素分异作用则进一步加剧土壤中LREE的富集和Eu亏损,土壤剖面浅部的氧化和水解作用致使Ce在浅层土壤中的富集,并导致由剖面深部至浅部,Ce呈现出正异常增大之趋势。区内稀土元素的赋存状态与稀土元素性质及其所处的土壤地球化学环境有密切联系,同一层中不同形态稀土元素含量总体上表现为残渣态>Fe-Mn结合态>有机态>可交换态(含水溶态)>碳酸盐态,而往土壤深部,残渣态所占比例逐步增大,Fe-Mn结合态、有机态与可交换态(含水溶态)所占比例逐步降低。     

长江中下游稀土元素的水环境地球化学特征

采用中子活化分析技术同步研究了稀土元素在长江干流中下游水体各要素中的含量分布及其赋存形态。结果表明，稀土元素在河水中以悬浮态为主，溶解态含量极微。溶解态在中下游各河段呈均匀分布，与不同地带的河流也基本一致。而悬浮态含量较高，变幅较大。各河段的悬浮物或沉积物中稀土元素含量相近，悬浮物与沉积物中相应各稀土元素含量也基本一致。各河段悬浮物与沉积物的稀土元素分布模式均为轻稀土富集、铕亏损型，各稀土元素赋存形态特征相似，均以结晶态为主，各形态所占比例的排序均为结晶态》有机结合态、铁锰氧化物态＞碳酸盐结合态＞＞可交换态。各稀土元素相对比较，中稀土元素Ｅｕ、Ｓｍ、Ｔｂ的结晶态较轻、重稀土的结晶态所占比例低、而其它态相反。     

稻壳生物炭对污染土壤中稀土元素生物有效性的影响

利用农业秸秆制备了污染土壤修复材料稻壳生物炭和稻壳灰,在模拟稀土（REE）污染的酸性土壤中,添加0、5%和10%的稻壳灰（RHA）稻壳生物炭（RHB）,通过栽培实验考察RHA和RHB对REEs的形态和生物有效性的影响.春秋两季的盆栽实验结果表明,RHA和RHB的添加有效的降低了稀土的弱酸可提取态,随着添加量的增加效果越明显,10% RHA和10% RHB土壤中REEs的弱酸（乙酸）提取态较对照组分别降低了31.65%、19.915%,弱酸可提取态转化为了可还原态,与对照组相比,RHA和RHB的土壤中稀土元素的可还原态分别增加了26.367%、10.321%.两种修复材料显著降低了胡萝卜和茼蒿对稀土元素的富集,10% RHA处理组胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了98.08%、93.41%,10% RHB胡萝卜和茼蒿REEs含量分别较对照组降低了68.61%、66.75%.研究结果表明,稻壳生物炭和稻壳灰的施用,能够有效的改善污染土壤的理化性质,降低稀土元素生物可利用态的含量,从而遏制植物对稀土元素的富集.