广东地区芸薹类叶菜-土壤镉污染相关性分析及土壤镉限量值研究

由于不同区域土壤理化性质存在差异以及不同蔬菜种类对重金属的吸收能力不同,利用我国现行的土壤环境质量标准进行评价时发现,土壤与蔬菜重金属超标情况往往存在不一致的现象,使得我国现行的土壤环境质量评价标准并未能切实保证蔬菜安全生产需求。因此,有必要针对特定区域的特定种类的农作物进行蔬菜-土壤重金属累积相关性研究,并据此建立更符合实际且科学合理的产地环境土壤重金属限量值。本研究以芸薹类叶菜中在广东地区种植较为普遍的菜心(Brassica campestris ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee)和小白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)为代表,大量采集广东地区镉污染呈不同程度的蔬菜产地原状土壤开展盆栽实验,分别建立了芸薹类叶菜类蔬菜可食用部分镉含量与土壤镉全量及土壤有效态镉含量的相关关系,并建立蔬菜镉含量与土壤镉全量及有效态镉的最优回归方程。然后,依据《食品中污染物限量》(GB2762─2012)中叶菜的镉限量值推算出广东地区芸薹类叶菜安全种植的产地土壤镉全量和有效态镉含量限量值分别为1.22和0.43 mg·kg-1。最后,结合大田采样中大量的土壤-蔬菜对应数据对该限量值进行了验证,证明盆栽试验所得结果与大田采样数据具有较好的一致性,对指导当地农产品安全生产和农田土壤有效利用具有较强的针对性和准确性。     

硅对镉胁迫下菜心微量元素吸收与转运的影响

为探讨镉(Cd)胁迫下,施硅(Si)处理对植物体对微量元素吸收与转运的影响,采用营养液培养方式,研究了在低(1μmol·L~(-1))、高(5μmol·L~(-1))Cd胁迫下施Si处理对菜心(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.utilis)地上部、根部微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量,根系质外体、共质体及细胞壁中微量元素含量分配和木质部中各微量元素浓度变化的影响。结果显示,(1)Cd胁迫下菜心地上部对微量元素的吸收均表现出"低促高抑"的趋势,根部吸收紊乱,施Si后,地上部Fe、Cu、Zn含量呈不同程度的增加趋势,但Mn含量降低;根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后也普遍增加,但差异不显著,对Mn则表现出拮抗作用。(2)Cd胁迫破坏了根系质外体、共质体、细胞壁中微量元素分布平衡,施Si处理普遍提高根系共质体和细胞壁中Fe、Cu、Zn含量,同时降低了Mn含量,增大了共质体中各微量元素的分配比例。(3)施Si普提高了木质部中Fe、Cu、Zn的浓度,降低了Mn的浓度,缓解了Cd对木质液中微量元素运输的影响。结论:Cd胁迫下,施Si通过提升微量元素在根系共质体及共质体的再分配,增强木质部微量元素的转运能力及其在地上部的富集能力,维持了菜心在Cd胁迫下的微量元素平衡。     

低镉铅菜心品种田间试验研究

华南地区不少农田土壤受到Cd/Pb污染,为了得到可以应用的低积累Cd/Pb的菜心(Brassica parachinensis L.)品种,在广东省2个典型重金属污染农田,包括代表有色金属矿区的韶关市翁源县和珠江三角洲的广州市白云区,分别于2017年和2018年开展大田试验,种植了3个已经筛选的品种(2个低Cd品种LGL、YL702和1个高Cd品种ZCCX)和3个当地菜心品种(翁源CCXW、CJ60、TL60;白云CCXW、CXSH、CL80),测定作物产量和食用部位重金属含量。结果表明,本研究所选用的菜心品种茎叶Cd含量在轻微污染土壤上(Cd质量分数介于0.3—0.6mg·kg-1)均能符合国家食品卫生标准(0.2 mg·kg-1)。翁源试验区土壤为酸性,菜心对Cd的富集系数较高,变化于0.4—0.6之间;对Pb的富集系数相对较小,变化于0.000 5—0.000 9之间。在翁源试验区Pb重度污染土壤条件下种植的4个菜心品种,其茎叶Pb含量超过国家食品卫生标准(0.3 mg·kg-1),只有LGL和TL60品种符合食品卫生标准,为新筛选出的低积累Pb的品种,然而TL60产量低。白云区的试验土壤为弱酸性,菜心对Cd的富集系数变化于0.07—0.22之间,对Pb的富集系数变化于0.000 3—0.000 7之间,并核实了LGL为较高产低积累Cd、Pb的菜心品种。不同品种的菜心茎叶富集重金属的能力还受生长期长度和成熟期类型的影响,值得进一步试验研究。     

绍兴平原二种典型农田系统中重金属流及其平衡分析

以浙江省绍兴平原为例,选择水稻（Orgza sativa L.）和蔬菜[大白菜（Brassica campestris L.ssp.pekinensis）]等2种典型农田系统,进行为期1年的观察分析,研究了农田系统中主要重金属元素流及平衡状况。结果表明,研究区农田系统中重金属来源物和农产品及排水中重金属含量有较大的空间变异性。有机肥和生活垃圾中重金属含量明显高于化肥,不同化肥品种中重金属含量：磷肥、复合肥钾肥氮肥。农田系统中重金属的输入量：有机肥施用（60.40%～99.36%）大气沉降（0.46%～39.26%）化肥施用（0.17%～1.45%）灌溉水（0.0016%～1.62%）。农田系统中Pb、Cd、Zn和Hg的输出量：农产品地表排水;重金属总积累量和输入强度：ZnCuPbCdHg。总体上,蔬菜生产系统中重金属的输入和累积量水稻生产系统。     

南岳珍稀濒危植物的调查研究

在南岳野生植物中,珍稀濒危植物主要是指国家级保护植物,共有13种,其中一级2种,二级11种,它们是金钱松Pseudolarix amabilis (Nelson) Rehd.,篦子三尖杉Cephalotaxus oliveri Mast.,南方红豆杉Taxus chinensis (Pilger) Rehd.var.mairei (Lemeé et Lévl.) Cheng et L.K.Fu,榉树Zelkova Schneideriana Hand.-Mazz.,樟树Cinnamomum camphora (L.) Presl,闽楠Phoebe bournei (Hemsl.) Yang,伯乐树Bretschneidera sinensis Hemsl,绒毛皂荚Gleditsia.japonica Miq.var. velutina L.C.Li,野大豆Glycine soja Sieb. et Zucc.,花榈木Ormosia henryi Prain,毛红椿Toona sinensis (A.Juss.) Roem.var.pubescens (Franch.) Hand.-Mazz.,喜树Camptotheca acuminata Decne.,以及香果树等,本文主要介绍他们的分类位置、形态特征和地理分布状况,分析了它们的区系特征,提出应该尽快建立南岳国家级野生保护植物的核心或者优先保护地段、建立珍稀濒危植物的地理信息系统、研究其生物学和生态学特性以及采取就地或迁地保护措施来保存等对策.     

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。     

不同种类蔬菜对芘的耐性和累积特性差异研究

多环芳烃会影响蔬菜的生长发育,导致其产量和品质降低,最终通过食物链危害人体健康。通过温室盆栽土培试验,测定不同质量分数(0、50、100、200、400 mg·kg^-1)芘作用下小白菜(Brassica chinensis L.)、胡萝卜(Daucus carota L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)的生长指标(根长、株高、鲜质量)、叶绿素质量分数、品质指标(可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C)和蔬菜各部位芘质量分数等,对芘处理下不同种类蔬菜的耐性和累积特性进行了比较研究,筛选出高耐芘性和低富集能力的蔬菜品种。结果表明,1)芘处理降低了3种蔬菜的生长参数,抑制了蔬菜的光合作用,3种蔬菜耐芘能力大小顺序为：番茄>小白菜>胡萝卜。2)蔬菜品质方面,小白菜和胡萝卜可溶性蛋白随土壤芘质量分数的升高而降低,番茄可溶性蛋白表现为先增加后减少;小白菜、胡萝卜和番茄可溶性糖质量分数均降低且400 mg·kg^-1芘处理下分别降低了21.6%、36.2%和19.1%;芘处理刺激了蔬菜维生素C的生成,其中番茄维生素C质量分数增幅...     

绿洲土壤Cd-Ni复合污染对油菜生长及吸收的影响

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试蔬菜,采用盆栽试验及Tessier连续浸提形态分级方法,研究了Cd-Ni复合污染在干旱区绿洲土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性.结果表明,当土壤受外源Cd-Ni复合污染后,Cd、Ni的活性随着胁迫浓度的增加而增大.与对照相较,外源Cd-Ni复合胁迫后,Cd的主要赋存形态仍为碳酸盐结合态,而Ni的主要赋存形态由残渣态转化为铁锰氧化物结合态.Cd-Ni复合胁迫对油菜的生长表现为先促后抑;油菜各部位的Cd、Ni含量均随着Cd-Ni复合胁迫水平的升高而增加,Cd主要富集在油菜茎叶中,而Ni则主要富集在油菜根部.富集系数结果表明,油菜各部位Cd的富集系数均大于1,而Ni的富集系数均小于1;迁移系数结果表明,Cd的迁移系数大于Ni,Cd更易从土壤中进入油菜根部,并转运至茎叶,Ni的生物可利用性低于Cd.对油菜吸收Cd最重要的形态为碳酸盐结合态,根系和茎叶吸收Ni最重要的形态分别为有机结合态和可交换态.     

铅锌银矿区蔬菜中重金属吸收特征及分布规律

主要通过高压密闭消解方法,利用等离子质谱(ICP-MS)对采自南京市栖霞山铅锌银矿区周围几大类常见的蔬菜中Pb、cd、Cr、As等重金属元素含量进行分析研究.结果表明,不同蔬菜品种对重金属的富集程度有较大区别,整体上有葱蒜类＞绿叶类＞食用菌类＞白菜类＞薯芋类＞直根类＞茄果类＞豆类的趋势,Pb在叶菜类(葱蒜类和绿叶类)中具有相对强的富集程度.同一蔬菜不同部位对金属的吸收特征也不同,萝卜(Raphanus sativus)叶中Pb(含量范围为42.120～1.461 μg·g-1)和As平均含量为根(Pb含量范围为3.571～0.279μg·-1)的10倍,黄豆(Giycine max(L)Merrill)中重金属质量分数依次是豆叶+豆角皮＞豆茎＞黄豆皮＞黄豆.此外矿区菜园地中蔬菜对金属的富集和迁移受矿山开采的影响.通过本结果,可进一步了解矿区农田蔬菜受重金属污染的程度和特征,为合理布局蔬菜的种植提供建议,为进一步研究蔬菜中重金属的作用情况提供参考.     

重金属钝化剂对蔬菜-土壤系统Cd和Pb的钝化效果研究

农产品重金属污染问题日益受到人们的关注。采用土培盆栽试验方法,以还原铁粉、硫磺、氢氧化钙等为主要原料,按一定的质量比例(1:0:0,Fe_1;15:1:0,Fe_2;3:0:10,Fe_3;15:1:50,Fe_4)制备成几种含铁复合重金属钝化剂,研究了施用几种含铁重金属钝化剂对蔬菜(小白菜Brassica campestris L.ssp.和空心菜Ipomoea aquatica Forsk)产量、蔬菜重金属Cd和Pb含量及其土壤重金属Cd和Pb形态含量的影响规律。结果表明:在污染土壤常规施用化肥处理(污染土PS+化肥CF)的基础上,添施几种含铁的重金属钝化剂处理(即PS+CF+Fe_1、PS+CF+Fe_2、PS+CF+Fe_3和PS+CF+Fe_4)均可在一定程度上提高蔬菜的生物产量、降低蔬菜重金属Cd和Pb含量,并提高蔬菜收获后土壤p H值、减少土壤有效态Cd和有效态Pb的含量。其中,PS+CF+Fe_4处理效果最佳,与对照(PS+CF)处理相比,提高了蔬菜生物产量48.54%,降低蔬菜重金属Cd含量51.15%~71.31%、Pb含量10.63%~68.68%,提高土壤p H值42.03%、减少土壤中有效态Cd含量18.01%、Pb含量41.04%;通过对蔬菜收获后土壤重金属Cd、Pb组分进行X射线衍射分析可知,PS+CF+Fe_4处理后土壤Cd、Pb主要以Cd_3(PO_3)_2、Pb(PO_2)_2、Pb_3O_2SO_4、CdCa_2(PO_4)_2等几种难溶性化合物形态存在,这进一步验证了该复合重金属钝化剂的钝化效果。因此,该含铁重金属钝化剂(Fe_4)对Cd、Pb污染农田土壤具有较好的推广应用前景。     

镉胁迫对小白菜（Brassica campestris L.）抗氧化机理的影响

采用水培的方法,研究了不同Cd2 水平(0、1、2.5、5、10、15mg·L-1)对小白菜(Brassica campestris L.)抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性、非酶物质(SH、GSH、PCs)含晕以及生长的影响.结果表明,小白菜叶片和根系SOD活性随Cd处理质量浓度的增加呈降低的变化趋势,POD、CAT活性以及MDA含量随Cd处理质量浓度的增加而增加.小白菜的生物量、根长、株高、叶绿素质量分数随Cd处理质量浓度的增加显著降低(P<0.05),表明Cd抑制了小白菜的生长,破坏了叶绿素的合成.小白菜地上、地下部镉质量分数均随Cd处理质量浓度的增加而显著增加(P<0.05).当Cd处理质量浓度为15 mg·L-1,小白菜地上、地下部镉质量分数分别达到637.5、1 663.0 mg·kg-1,表明小白菜对Cd有良好的富集效果.小白菜根系与叶片中SH、GSH和PCs含量均随Cd处理质量浓度增加而增加的变化趋势,表明SH、GSH和PCs在解毒小白菜Cd毒害中起着重要作用.     

水稻土中7个水稻品种对土壤Cd、Pb的富集与转运:田间研究

近年来,稻米Cd、Pb含量超标问题频繁出现,稻米质量安全备受关注。通过在Cd-Pb复合污染土壤上,采用田间试验方法研究了7个水稻(Oryza.sativa L.)品种(宜优673、东联5号、花优63、春优84、浙优18、甬优9号和台粳8号)对土壤Cd和Pb的富集与转运能力,并探讨了影响稻米富集Cd和Pb的因素,以期为Cd、Pb污染农业土壤的安全利用提供依据。研究结果表明,Cd、Pb主要富集在水稻根中,Cd、Pb在各组织中的含量分别表现为根茎叶糙米、根叶茎糙米。糙米Cd、Pb含量分别为0.06~0.18、0.09~0.31 mg·kg~(-1),品种间Cd、Pb含量差异均达显著水平(P0.05);供试水稻糙米中Cd含量均未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017),除台粳8号以外,其他品种糙米Pb含量也未超标(0.2 mg·kg~(-1),GB2762—2017)。糙米Cd含量随稻谷产量的升高而升高,糙米Pb含量则随稻谷产量的升高而降低。不同水稻品种对土壤Cd的富集能力表现为:春优84甬优9号浙优18宜优673东联5号、花优63、台粳8号,最大相差2.4倍;对土壤Pb的富集能力表现为:台粳8号宜优673浙优18花优63、春优84、甬优9号东联5号,最大相差3.3倍。高根表铁膜Cd含量促进了水稻根系对Cd的吸收,但高根表铁膜Pb含量则抑制了根系对Pb的吸收。糙米Cd含量随Cd在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数的升高而升高(P0.01),但糙米Pb含量与Pb在茎-糙米和叶-糙米之间的转移系数无明显相关(P0.01)。台梗8号是低产低Cd累积品种,东联5号为高产低Cd积累品种,东联5号和甬优9号为高产低Pb积累品种,在Cd污染、Pb污染或Cd-Pb复合污染的农田上可以酌情选种。     

外源Cd对小白菜吸收与分配Cd、Zn的影响

采用盆栽试验研究外加Cd处理下红沙泥田和乌栅土中小白菜(Brassica chinensis L.)[四月慢(SYM)和高梗白(GGB)]对Cd、Zn的吸收与分配规律.结果表明:(1)小白菜对Cd、Zn的吸收积累受土壤类型、蔬菜品种和外源Cd剂量的影响,四月慢吸收Cd能力比高梗白强,外加Cd处理、土壤、品种间的正交互作用使小白菜植株Cd/Zn比值提高;(2)小白菜食用部位Cd/Zn比值并不服从于植株对Cd、Zn的总吸收量之比,而是取决于其在根和地上食用部位中的分配,Cd的地上部分配系数为56.3%～71.1%,而Zn则为77.6%～80.6%.在一定Cd处理水平下,地上部Cd分配系数下降,而Zn分配系数无明显变化,从而减缓了Cd/Zn比值升高的趋势,使小白菜地上部受Cd毒害的风险性降低;(3)2种小白菜对Cd和Zn的吸收动态随生长时间不同而异,Cd积累量随时间延长呈不断增加趋势,而对Zn的吸收积累能力自苗期后缓慢降低.这种差异使小白菜生长后期Cd/Zn比值升高,从而提高了小白菜Cd暴露的潜在风险.此现象在红壤加Cd处理下表现尤其明显.     

铅-砷交互作用影响小白菜生长及铅砷积累的效应研究

中国农田土壤铅(Pb)、砷(As)复合污染严重,二者的交互作用可影响彼此的移动性与生物有效性。探索Pb、As复合污染条件下,Pb-As交互作用影响Pb、As移动性及生物有效性的机理对土壤重金属复合污染防治和保护人体健康具有重要意义。以小白菜(Brassica campestris L.)为供试作物,设置不同质量分数Pb(0、125、250 mg·kg~(-1))、As(0、30、60mg·kg~(-1))两两组合处理(共计9个处理),通过盆栽试验研究Pb-As交互作用对小白菜生长及小白菜中Pb、As生物有效性的影响。研究发现,低浓度Pb、As复合污染对小白菜生长无显著影响(P0.05),而在As60(As质量分数60mg·kg~(-1),以下类推)、As60Pb125(As、Pb质量分数分别为60 mg·kg~(-1),125 mg·kg~(-1),以下类推)和As60Pb250高浓度处理下,与对照相比小白菜地上部干质量分别下降了7.9%、6.0%和15%。处理As30Pb125和As60Pb125与Pb125相比,孔隙水中Pb浓度分别上升了2.8倍和3.7倍。类似地,处理As30Pb125和As30Pb250与As30相比,孔隙水中As浓度均上升了1.2倍。小白菜对Pb的富集能力强于As,Pb-As交互作用可促进小白菜对As的积累,处理As30Pb125与As30相比,小白菜地下部对As的累积量增加了42.3%。不同处理下As在孔隙水中均主要以H_2AsO_4~-形态存在,而Pb在孔隙水中的主要存在形态及丰度具有差异性,这可能是导致小白菜As的积累量与孔隙水中As含量呈显著正相关(P0.05),而小白菜Pb的积累量与孔隙水中Pb含量无显著相关性(P0.05)的原因。综上,高质量分数Pb、As复合污染可抑制小白菜生长,Pb-As交互作用对孔隙水中Pb/As的移动性具有协同影响而对小白菜中Pb/As积累的影响具有差异性。     

村镇生活垃圾焚烧底渣农用的重金属污染风险评价

随着生活垃圾焚烧处理方式的不断推广,生活垃圾焚烧底渣的处置也成为一个日益严峻的问题。为了明确生活垃圾底渣农用的可行性,于2014年在江苏常熟农业生态实验站进行了小白菜(Brassica rapa L.Chinensis Group.)盆栽试验,各施肥处理土壤中分别添加底渣的比例为0%、5%、10%、20%、50%、100%,以不施肥处理和单施底渣(10%)处理为对照。于小白菜收获时,取样分析小白菜产量、品质,以及小白菜和土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量,并采用内梅罗综合污染指数法和目标危害系数法评价了底渣农用的重金属污染风险。结果表明,施用适量的底渣可以有效增加小白菜产量,亦增加了小白菜中可溶性糖、维生素C和硝酸盐含量,并且硝酸盐含量未超过中国无公害蔬菜安全要求;小白菜地上部重金属含量和土壤重金属含量在不同处理中均随底渣施用比例的增加而增加,且底渣施用量超过12.2%时,土壤内梅罗综合污染指数大于1,土壤呈轻度重金属污染,底渣施用量超过15%时,小白菜地上部重金属Cr含量超过中国食物污染物的限量标准;小白菜单一重金属目标风险系数在不同处理中均小于1,而底渣用量大于或等于10.7%时小白菜重金属复合目标风险系数大于1,存在食用健康风险,健康风险以Pb、Cd为主,并且儿童更易遭受小白菜重金属危害。因此,在保证小白菜产量、品质和土壤安全下,底渣一次性安全施用比例不能超过10%。