不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

牦牛排泄物输入对若尔盖高寒泥炭地土壤短期氮转化的潜在影响

牦牛放牧是若尔盖泥炭地一个普遍现象,牦牛排泄物直接返还于泥炭地.通过室内短期培养实验,利用~(15)N稳定同位素成对标记法结合马尔可夫链蒙特卡洛随机采样方法(MCMC)数值模型,研究牦牛排泄物输入对泥炭地土壤氮初级转化速率的影响.结果表明,施粪组土壤NH_4~+-N的总生产速率(17.49 mg kg~(-1) d~(-1))约为对照组的2倍(8.94 mg kg~(-1)d~(-1)),其中有机氮的矿化作用是其主要来源途径.两种处理土壤NH_4~+-N的总消耗速率均大于各自总生产速率,其中被微生物的同化作用固定于难分解有机氮库中的NH4+-N分别占其总消耗量的70%(对照组)和91%(施粪组).微生物的自养硝化作用是两种处理土壤NO_3~--N的主要产生途径,分别为5.31 mg kg~(-1) d~(-1)(对照组)和2.13 mg kg~(-1) d~(-1)(施粪组),均占各自NO_3~--N总生产量的80%以上.对照组和施粪组土壤NO_3~--N的主要利用方式均为NO_3~--N的异化还原作用,分别为0.20和0.24 mg kg~(-1) d~(-1).施粪组土壤N_2O累积排放量最高,为7.81 mg kg~(-1),对照组次之,为6.08 mg kg~(-1),施尿组最少,为3.04 mgkg~(-1).施粪和施尿使土壤CH_4累积排放量分别增加了2.08和9.49 mg kg~(-1).施粪组和施尿组土壤CO_2累计排放量分别为对照组(145.17 mg kg~(-1))的3.89倍和22.63倍.总体来说,牦牛粪便输入通过促进土壤有机氮的矿化作用、抑制微生物的自养硝化作用以及促进NO_3~--N的异化还原作用,提高了土壤的供氮能力和减少了NO_3~--N的淋溶风险.     

新疆喀什地区东部地下水“三氮”空间分布特征及影响因素

本文对新疆喀什地区东部地下水"三氮"空间分布特征及影响因素进行了研究.结果表明,该地区地下水"三氮"含量总体较低;NO_3-N含量范围为ND(未检出)—8.02 mg·L~(-1)、样点均值1.17 mg·L~(-1);NO_2-N含量范围为ND(未检出)—0.15 mg·L~(-1)、样点均值0.006 mg·L~(-1);NH_4-N含量范围为ND(未检出)—至0.28 mg·L~(-1)、样点均值0.04 mg·L~(-1);仅个别监测井NO_2-N和NH_4-N含量超标.水平分布特征表现为:NO_3-N含量总体呈南高北低,NO_2-N和NH_4-N含量总体呈南低北高.垂向分布特征表现为:潜水中NO_3-N含量(均值3.14 mg·L~(-1))高于浅层承压水(均值0.50 mg·L~(-1))和深层承压水(均值1.28 mg·L~(-1)),浅层承压水中NO_2-N(均值0.008 mg·L~(-1))和NH_4-N含量(均值0.05 mg·L~(-1))高于深层承压水(NO_2-N均值0.002 mg·L~(-1);NH_4-N均值0.02 mg·L~(-1))和潜水(NO_2-N均值0.001 mg·L~(-1);NH_4-N未检出);NO_2-N和NH_4-N超标点全部集中在浅层承压水中.该地区地下水"三氮"迁移和转化主要受氧化还原条件、地表水水质、包气带岩性、地下水径流条件、潜水埋深、土地利用类型和生活污染等因素的影响.     

多形态多水平氮添加对温带森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影响

为阐明不同水平、不同形态的氮添加对土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸的影响及微生物机制,本研究以温带森林土壤为研究对象,开展多形态(硝态氮(NaNO_3)、铵态氮((NH_4)_2SO_4)和混合态氮(NH_4NO_3))多水平(50 kg N·ha~(-1)·a~(-1)和150 kg N·ha~(-1)·a~(-1))的增氮控制实验.在施氮后的第7—9年,利用静态箱-气相色谱法研究土壤呼吸组分和磷脂脂肪酸方法研究微生物群落丰度和群落结构的改变.结果表明,氮添加显著提高了土壤硝态氮和铵态氮含量,而土壤pH平均降低0.85个单位.在施氮后的第7—9年,氮添加将会减弱土壤呼吸活动,高水平的氮添加效应强于低水平氮添加;就形态来说,(NH_4)_2SO_4起到促进效应,而NH_4NO_3则逐渐由促进效应转变成抑制效应,例如在2019年(施肥后第9年),高水平的(NH_4)_2SO_4施加分别提高土壤总呼吸和微生物呼吸的34.06%和37.95%,而高水平NH_4NO_3添加则分别抑制了土壤总呼吸和微生物呼吸的27.62%和31.70%.而高水平的(NH_4)_2SO_4添加对根系呼吸有促进作用,而高水平的NH_4NO_3则有抑制效应.微生物呼吸和细菌、真菌显著正相关,和真菌/细菌比值也呈正相关.总之,土壤呼吸各组分对氮添加的响应受氮素形态和水平的控制,特定森林土壤碳排放量对土壤氮基质响应具有多阶段性,微生物呼吸的降低反映了土壤有机质分解速度的降低,这有可能会进而促进土壤碳的积累,达到氮促碳汇的效果.     

基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

冰封期乌梁素海不同形态氮、磷和叶绿素a的空间分布特征及其响应关系

湖泊水体中氮、磷和叶绿素a空间分布特征及其响应关系对辨识水环境质量具有重要意义。尤其对于冰封期典型的水文气候条件,将表现出特殊的环境地球化学行为,冰封期结冰过程使水体不同形态的氮、磷由冰层向水体迁移,导致冰下水体中营养盐浓度、叶绿素a浓度大于冰层,冰下水体污染物浓度增加。为量化不同污染物质在冰-水介质中迁移规律,于2020年1月14日采集乌梁素海12个样点的冰样和冰体,检测了各采样点不同形态氮磷和叶绿素a浓度。结果表明:冰样中高值ρ_((TN)) 0.838 mg·L~(-1)、ρ_((NH_4~+-N)) 0.109 mg·L~(-1)、ρ_((NO_3~--N)) 0.347 mg·L~(-1)分别位于湖心区的Q8采样点和北湖区的J11采样点。TN、NH_4~+-N、NO_3~--N集中分布在中层冰、下层冰和上层冰,冰下水体中北湖区的ρ_((TN))、ρ_((NH_4~+-N))、ρ_((NO_3~--N))、ρ_((NO_2~--N))出现高值。在冰样和冰下水体中总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的分布规律均为北湖区最高,南湖区最低。并且TP和DTP集中分布在下冰层。冰样中Chl-a在北湖区、湖心区和南湖区的平均质量浓度分别为2.455、1.407和1.210 mg·L~(-1),41.6%采样点的中层冰和下层冰中含有高浓度的Chl-a。冰下水体中Chl-a的质量浓度范围是1.530—12.280mg·L~(-1),均值为7.874mg·L~(-1)。冰封期乌梁素海的氮、磷和叶绿素a集中分布在冰下水体中。线性回归分析表明冰层和冰下水体中不同形态的氮、磷对叶绿素a的响应存在不同程度的差异。研究结果可为乌梁素海进一步的污染治理提供参考和借鉴。     

不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

贵阳秋季PM_(2.5)水溶性离子组成特征及来源解析

水溶性无机离子是PM_(2.5)的主要组分之一,对研究PM_(2.5)的物理化学性质,来源及其形成机理具有重要意义.本研究于2017年9月—2017年11月期间在贵阳城区采集了80个PM_(2.5)样品,并测定了8种水溶性离子浓度,探讨贵阳秋季PM_(2.5)水溶性离子组成特征及来源.结果表明贵阳秋季PM_(2.5)中无机离子的平均质量浓度为15.99μg·m~(-3),阴离子和阳离子的平均质量浓度分别为10. 90μg·m~(-3)、5. 09μg·m~(-3); SO_4~(2-)(8. 53±4.63μg·m~(-3))平均质量浓度最高,其次是NH_4~+(2.56±1.62μg·m~(-3))、NO_3~-(2.21±2.96μg·m~(-3))、Ca~(2+)(1.98±0.88μg·m~(-3)),最后依次是K~+(0.37±0.24μg·m~(-3))、Cl-(0.16±0.11μg·m~(-3))、Mg~(2+)(0.11±0.03μg·m~(-3))、Na~+(0.07±0.06μg·m~(-3)); NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-是主要水溶性离子,所占比例为83%; NO_3~-/SO_4~(2-)值平均为0.21±0.12,远小于1,说明贵阳秋季PM_(2.5)以固定源污染为主.相关性分析表明,PM_(2.5)中NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4、NH_4NO_3的形式存在,Ca~(2+)与Mg~(2+)来源可能相同.结合富集系数分析NO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)基本都是来源于陆源贡献,NO_3~-、SO_4~(2-)是人为源,Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)是地壳源,此外Mg~(2+)还有一部分海源贡献.     

不同作物对土壤中Ni的富集特征及低累积品种筛选

为探究镍(Ni)污染土壤中农作物食用安全性并筛选出低累积作物品种,以青椒(Capsicum annuum L.)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、豇豆(Vigna unguiculata L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.)、花菜(Brassica oleracea L.)、青菜(Brassica chinensis L.)、水稻(Oryza glaberrima L.)、小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤中不同质量分数(126、200、350、500、650、800mg·kg~(-1))Ni作用下不同作物生物量变化及可食部分Ni富集特征,建立不同种类作物与土壤Ni含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Ni安全限量值,筛选Ni低累积作物品种。结果表明:(1)随着土壤中Ni含量增加,作物地上部分生物量表现为先增加后减少,黄瓜、青菜耐受性最强,花菜耐受性最差;(2)不同作物可食部分Ni富集系数表现为:小麦(0.032)花菜(0.026)青菜(0.021)水稻(0.020)豇豆(0.014)菠菜(0.006 5)青椒(0.005 4)黄瓜(0.004 2);(3)作物可食部分Ni含量与土壤中Ni含量都呈极显著正相关(P0.01),相关系数大小表现为:豇豆(0.972)花菜(0.965)青椒(0.948)菠菜(0.938)黄瓜(0.926)小麦(0.728)青菜(0.721)水稻(0.700);(4)不同作物对应的土壤Ni安全限量值大小为:黄瓜(561 mg·kg~(-1))菠菜(513 mg·kg~(-1))青椒(439 mg·kg~(-1))花菜(203 mg·kg~(-1))豇豆(196 mg·kg~(-1))青菜(190 mg·kg~(-1))水稻(147 mg·kg~(-1))小麦(105 mg·kg~(-1))。依据作物对土壤中Ni的耐受性、富集能力及土壤安全限量值,筛选出黄瓜、青椒、菠菜为Ni低累积品种。该研究为通过农艺技术措施调控作物Ni积累提供依据,对上海轻中度Ni污染复垦土地实施作物替代种植,保障作物食用安全具有重要意义。     

零价铁与腐殖质复合调理剂对稻田镉砷污染钝化的效果研究

稻田土壤环境中,重金属镉和类金属砷的行为受pH和Eh的影响强烈,这导致了稻田镉砷复合污染治理难度大。该研究研制了零价铁与腐殖质(质量比为12.5?87.5)的复合土壤调理剂(简称复合调理剂),在水稻早稻和晚稻种植前,分别向试验小区施加零价铁、腐殖质、复合调理剂,研究稻田镉砷的同步钝化效果。结果表明,与对照(不施加零价铁与腐殖质中的任何一种)相比,施加2 250kg·hm-2复合调理剂,水稻各部位砷和镉的质量分数显著降低,早稻稻米中镉质量分数从(0.35±0.04)mg·kg~(-1)下降至(0.19±0.04)mg·kg~(-1),总砷从(0.99±0.11)mg·kg~(-1)下降至(0.38±0.04)mg·kg~(-1);晚稻稻米镉从(0.50±0.05)mg·kg~(-1)下降至(0.25±0.02) mg·kg~(-1),总砷从(1.14±0.15) mg·kg~(-1)下降至(0.48±0.07) mg·kg~(-1);单独施加腐殖质,早稻和晚稻稻米总镉质量分数下降至(0.30±0.11)mg·kg~(-1)和(0.34±0.02)mg·kg~(-1),总砷下降至(0.68±0.05)mg·kg~(-1)和(0.83±0.01)mg·kg~(-1);单独施加零价铁,早稻和晚稻稻米总镉质量分数分别下降至(0.32±0.01) mg·kg~(-1)和(0.49±0.02) mg·kg~(-1),总砷下降至(0.48±0.03)mg·kg~(-1)和(0.64±0.13) mg·kg~(-1)。施加复合调理剂可改善土壤理化性质,水稻产量、土壤pH值、水稻根表铁膜中铁、镉和砷的含量显著升高;而土壤孔隙水中亚铁离子、镉离子和三价砷离子的浓度,土壤中磷酸盐提取态砷和二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态镉的含量则显著下降。其中,施加复合调理剂对土壤磷酸盐提取态镉的降低率(早稻和晚稻分别为37.8%和34.1%)远高于单独施加零价铁和腐殖质的降低率的总和(早稻和晚稻分别为15.1%和12.3%),表明零价铁和腐殖质之间的交互作用对抑制镉进入水稻具有协同作用。零价铁与腐殖质复合调理剂具有同步钝化稻米镉砷的功能,可改良土壤,对环境友好。     

两种景天修复Cd/Zn污染土壤效果的比较

为对比研究重金属超富集植物东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn污染土壤的提取修复效果,利用盆栽及田间试验同时种植两种景天。结果表明,(1)盆栽试验为期两年,种植东南景天的土壤Cd质量分数从3.51 mg·kg~(-1)降到0.46 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从865 mg·kg~(-1)降为516 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从3.44 mg·kg~(-1)降到0.55 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从852 mg·kg~(-1)降为577 mg·kg~(-1)。(2)田间试验为期一年,韶关种植东南景天的土壤Cd质量分数从1.38 mg·kg~(-1)降为1.07 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从501 mg·kg~(-1)降为462 mg·kg~(-1);种植伴矿景天的土壤Cd质量分数从1.71 mg·kg~(-1)降为0.93 mg·kg~(-1),土壤Zn质量分数从585 mg·kg~(-1)降为505 mg·kg~(-1)。(3)在室内盆栽条件下,每年秋季种植的东南景天产量显著高于伴矿景天;东莞和韶关的伴矿景天在野外环境下均比东南景天具有更好的适应性及生长能力,生物产量远高于东南景天。(4)在盆栽试验条件下,东南景天重金属Cd、Zn修复能力与效果优于伴矿景天;而在野外田间试验条件下,伴矿景天对Cd、Zn的提取修复效果优于东南景天。综上,东南景天与伴矿景天对酸性Cd/Zn复合污染土壤均具有很好的提取修复效果。本研究对酸性Cd/Zn污染土壤的植物提取修复技术具有一定的参考意义。     

某地区两个燃煤电厂周边农田土壤中多环芳烃污染特征及生态安全评价

为了解与评价同一地区2个燃煤电厂(A和B)周边农田土壤多环芳烃的污染状况,按照点源扇形布点原则,在电厂周边常年主导上下风向1500 m范围内布点,在远离电厂10 km以上的常年主导风向的上风向设置对照点,参照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)共采集33个农田土壤样品.取经过处理的样品5.00 g,用乙腈超声提取、浓缩后,HPLC法测定15种PAHs的含量.描述其空间分布特征,采用特征污染物分析、环数分析法及聚类分析等方法分析污染来源,运用荷兰分级标准评价法进行生态安全评价.结果显示运行57年的A电厂周边农田土壤中BaP为30.3μg·kg~(-1)(0.668—81.5μg·kg~(-1)),15种PAHs总量为482μg·kg~(-1)(107—1000μg·kg~(-1)),TEQ(BaP)为43.5μg·kg~(-1)(2.27—124μg·kg~(-1)),明显高于运行8年B电厂的7.32μg·kg~(-1)(2.56—15.0μg·kg~(-1))、227μg·kg~(-1)(158—415μg·kg~(-1))和10.3μg·kg~(-1)(3.90—20.1μg·kg~(-1))以及对照区的9.62μg·kg~(-1)(0.347—23.9μg·kg~(-1))、193μg·kg~(-1)(76.1—329μg·kg~(-1))和12.7μg·kg~(-1)(0.499—31.9μg·kg~(-1)).A电厂周边的常年主导上风向农田土壤样本的BaP和TEQ(BaP)_(15)含量基本维持在对照区水平,下风向的超出对照区水平,最大值均位于1500 m处,超出荷兰土壤质量标准.B电厂周边的常年主导上、下风向农田土壤样本的BaP和TEQ(BaP)_(15)含量与对照区相当,且均不超标.A电厂周边农田土壤中具有致癌风险的7种PAHs占总∑PAHs的41.3%,远高于B电厂的20.7%和对照区的25.8%.A电厂周边农田土壤中33.3%的PAHs点位处于中度污染水平,TEQ(BaP)_(15)高于国内相似污染源,存在亟需关注的生态风险.B电厂周边农田土壤中PAHs整体处于轻微污染水平,TEQ(BaP)_(15)低于生物质电厂.     

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。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

黔西南三叠统渗育型水稻土重金属污染特征及生态风险评价

选择黔西南水稻种植区为研究区,共布设111个点,采集土壤样品并对其Cd、Hg、As、Pb和Cr这5种重金属含量及pH值进行分析。基于多元统计分析和污染风险评价等方法,揭示研究区水稻土重金属污染的主要来源及其潜在风险。结果表明:(1)水稻土重金属平均含量从大到小依次为w(Cr)(201.68 mg·kg~(-1))w(Pb)(38.25 mg·kg~(-1))w(As)(30.70 mg·kg~(-1))w(Cd)(0.68 mg·kg~(-1))w(Hg)(0.22 mg·kg~(-1))。与GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的风险筛选值相比,Cd和As含量高于相应的限定值(0.60和25.00 mg·kg~(-1)),Hg、Pb和Cr含量均低于筛选值,说明研究区水稻土主要存在Cd和As污染风险。(2)水稻土重金属来源分析结果表明,土壤中Cd与Pb以及Hg与As呈显著正相关关系,具有相同的来源,主要与当地燃煤、汽车尾气和金矿冶炼等污染点源排放有关。(3)单因子污染指数分析结果显示,水稻土重金属污染程度从大到小依次为CdAsCrHgPb,研究区内39.64%点位的内梅罗综合污染指数超过1。(4)潜在生态风险指数(RI)分析发现,5种重金属的潜在生态风险指数为63.78,小于轻微的生态危害下限,表明研究区水稻土潜在生态危害较轻。     

重金属Cd~(2+)对土壤跳虫Folsomia candida金属硫蛋白mRNA转录水平诱导的研究

目前国内普遍采用传统种群和群落指标特征来进行重金属污染对土壤跳虫的研究。在国内首次通过添加不同浓度重金属镉(Cd~(2+))酵母喂食土壤跳虫室内实验种群白符跳(Folsomia candida),对白符跳体内金属硫蛋白(Metallothionein,MT)进行诱导,并采用实时荧光聚合酶链式反应(real-time fluorescent polymerase chain reaction,Real-time PCR)方法,测定其体内MT信使核糖核酸(m RNA)量的变化,从而判断Cd~(2+)诱导作用下MT表达量的变化。结果表明:Cd~(2+)染毒酵母饲料喂食28 d后,处理组与对照组(0 mg·kg~(-1) Cd~(2+))白符跳体内MT基因m RNA转录水平存在差异,MT表达量随Cd~(2+)处理水平的升高而显著上升。在浓度范围探测试验中,1 000 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组和100 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA转录水平分别是对照组的9 355.53倍和731.13倍;在浓度梯度试验中,500 mg·kg~(-1) Cd~(2+)处理组的MT m RNA水平分别是对照组、12.5 mg·kg~(-1)和250 mg·kg~(-1)处理组的456.54、296.26和7.05倍,250 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)处理组的MT m RNA水平分别是对照的64.78倍和1.54倍。这些结果说明:土壤弹尾纲白符跳体内金属硫蛋白m RNA转录水平能够被环境中的Cd~(2+)所诱导,并与之呈正相关关系。以此推测,土壤弹尾虫体内金属硫蛋白m RNA转录水平可作为评价土壤Cd~(2+)污染的潜在生物标志物特征。     

退耕还林对土壤养分含量及其垂直分布的影响

退耕还林对生态系统生态过程的影响受到许多学者的关注,但关于不同退耕还林模式对土壤养分含量及其垂直分布的影响的报道较少。文章研究了南方红壤丘陵地区2种具有代表性的退耕还林模式在还林10年后,土壤铵态氮、有效磷、速效钾等养分含量及其垂直分布的变化。结果显示,退耕种植加拿大杨(Populus canadensis)后表土中有机质质量分数(29.25±9.93)g·kg~(-1)、速效K质量浓度(21.12±1.27)mg·L~(-1)均最低,而铵态氮质量分数量(111.60±3.82)mg·kg~(-1)最高,有效磷质量分数(13.710±1.42)mg·kg~(-1)低于水稻田表土中有效磷质量分数量(35.391±1.58)mg·kg~(-1),但显著高于池杉林表土中有效磷质量分数(5.320±0.42)mg·kg~(-1)。退耕种植池杉(Taxodium ascendens)后表层土壤有机质(59.38±1.013)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(104.43±4.08)g·kg~(-1)均分别高于水稻田土壤有机质(47.56±1.01)g·kg~(-1)和NH_4~+-N质量分数(52.22±2.286)mg·kg~(-1),有效磷质量分数低于水稻田(35.391±1.580)mg·kg~(-1),速效K质量浓度(66.303±4.024)mg·L-1与水稻田接近,表明退耕还林降低了土壤中速效K和有效P含量,但促进了NH_4+~-N的积累。加拿大杨林和池杉林土壤中有机质、有效P和速效K含量均随着土层深度增加而下降。水稻田土壤中有机质、有效P含量也随着土层深度的增加迅速降低,NH_4+~-N含量先升高在40~60 cm土层中达到峰值(77.81±1.96)mg·kg~(-1),而后缓慢下降,土壤速效K含量总体上从表层向下逐渐降低,但垂直差异不明显。