张士灌区镉土改良和水稻镉污染防治研究

<正> 自一九五五年日本神通川发生闻名于世的“骨痛病”后,镉污染与防治,已引起世界各国的十分关注。沈阳市张士灌区有水稻面积42000亩,一九五八年进行污灌以来,土壤被镉及其它重金属严重污染。一九七五年调查,灌区有6000余亩水稻,糙米平均含镉量在1.0ppm,个别达2.2ppm,大大超过了日本禁食的“镉米”标准,成为国内有名     

土壤镉污染的现状及修复研究进展

镉是一种对人类和动物健康危害严重的重金属。土壤镉污染问题已经成为全球研究热点。重点分析了镉污染土壤中镉的来源,镉对动植物、人体的危害,并提出了对镉污染土壤的修复的方法。     

土壤重金属镉标准值差异比较研究与建议

伴随我国工农业生产的快速发展,土壤污染物超标等问题逐年加剧,由土壤镉污染导致水稻出现"镉米"等食品安全事件频发,引起社会对土壤镉环境标准的广泛关注.建立土壤环境标准是开展土壤环境质量现状评价的基础,世界各国虽皆以镉对动植物和人体健康影响的最大允许值作为定值的基础依据,但定值方法、标准应用目标各有侧重,因而标准限值差异较大.通过对国内外土壤重金属镉标准限值和我国土壤镉背景值的研究,给出了全国各省级行政区域土壤表层镉背景含量范围值和部分土壤类型镉背景含量范围值;报告了我国现行土壤镉环境质量标准存在的突出问题,提出土壤环境质量标准中应设置土壤镉梯度标准限值、有效态与总量标准限值并存以及严格区分人为污染与高背景等建议.     

根茬连续还田对镉污染农田土壤中镉赋存形态和生物有效性的影响

通过盆栽试验研究不同镉污染土壤上分别连作3茬玉米和菜豆,根茬连续还田后对后茬作物生长、镉吸收及土壤中镉赋存形态的影响.结果表明,两种镉污染土壤上分别连作3茬菜豆和玉米,根茬累计还田量占土壤质量的0.4%～1.1%,通过根茬累计还田的镉占土壤全镉的1.3%～3.5%.玉米和菜豆根茬连续还田对后茬大白菜和冬小麦生长均无显著影响,但在镉污染土壤上根茬连续还田后显著增加了后茬大白菜地上部镉含量.根茬连续还田对后茬小麦吸收镉无影响.根茬连续还田增加了土壤轻组有机质含量和模拟镉污染土壤中轻组有机质中镉占土壤全镉的比例.镉污染土壤连续还田玉米根茬后土壤碳酸盐结合态镉含量显著降低,在模拟镉污染土壤上菜豆根茬连续还田显著降低了土壤交换态镉含量,根茬连续还田增加了土壤中氧化物结合态镉含量.     

钙镁磷肥对土壤中镉形态转化与水稻吸镉的影响

酸性镉污染水田施用不同用量的钙镁磷肥的田间试验表明:土壤中交换态镉的分配系数随钙镁磷肥用量的增加而降低,呈显著负相关(r,-0.9314);碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉的分配系数则呈显著正相关(r,0,9395)。而土壤中有效态镉含量与钙镁磷肥用量则呈显著负相关(r,-0.8853)。镉污染水田一次性投加高量钙镁磷肥后,可使土壤pH显著升高,交换态镉分配系数明显下降,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数明显升高,导致土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻植株的吸镉量。     

耕地土壤镉污染管控对策研究

本文系统分析了我国耕地土壤镉污染现状,并明确了镉的不同赋存形态对农产品质量安全影响,提出耕地土壤镉污染应重点控制土壤中镉的生物有效性,针对不同程度土壤污染分别采取使用改良剂、选种抗镉污染农作物、实施种植结构调整或作物品种替换等措施;结合日本耕地土壤镉污染控制经验,并依据相关法律法规,提出针对稻米镉严重的地区要划定农产品禁止生产区的措施,切实阻断土壤中镉向农产品传输,保障农产品质量全。     

巯基化凹凸棒石对水稻土中镉钝化效应的动态变化特征

为了探究巯基化凹凸棒石作为钝化剂在土壤-水稻体系中对镉的钝化效应的动态特征规律,选取湖南和四川典型镉污染水稻土,分别以两个品种水稻为模式作物开展盆栽试验,在水稻生育期代表性阶段开展土壤-植物协同采样,并结合土壤培养实验,重点关注土壤理化性质和水稻各组织镉含量变化.研究发现,巯基化凹凸棒石以剂量1 mg·kg^-1和2 mg·kg^-1施用后,水稻分蘖期根茎叶镉含量明显降低40%以上,土壤有效态镉含量减少35.80%~55.08%.该快速显著的钝化效应,在水稻扬花期和成熟期维持稳定,收获时糙米镉含量最大降幅分别为76.65%和64.67%.巯基化凹凸棒石对土壤有效态镉的钝化过程符合二级动力学方程,钝化速率较快,高剂量组3 d可达到反应平衡.巯基化凹凸棒石对土壤pH无明显影响,可略微提高土壤氧化还原电位,增加土壤总硫和有效态硫含量,同时提升分蘖期水稻根系与根系表面铁和硫元素含量,降低分蘖期水稻根系对镉的生物富集系数和从根向茎的转运系数.综合土壤有效态镉含量和水稻吸收累积镉含量这两个核心因素,巯基化凹凸棒石在水稻-土壤体系中对镉具有快速且稳定的钝化效应.     

硫化物对某镉污染水稻土中有效态镉的影响

针对四川某中度镉污染水稻土重金属污染情况进行详细调查研究,查明了该水稻土污染程度及镉污染在水稻土中形态分布及营养成分,并研究了硫化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和多硫化钙对水稻土中重金属镉有效态及水稻土p H的影响。     

巯基膨润土影响土壤镉形态及水稻酶活性研究

使用自主研发的巯基化膨润土作为钝化剂治理镉污染水稻土。在镉污染水稻土中添加不同量巯基化膨润土,种植水稻,实验结果表明,添加了巯基化膨润土,土壤有效镉含量下降,添加量越大,下降越明显,有效态镉下降量与巯基化膨润土添加量具有显著相关性;分蘖期水稻叶片中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性最大分别下降了70.83%、29.42%和43.82%,酶活性下降量与巯基化膨润土添加量具有显著相关性。该研究为巯基化膨润土修复镉污染土壤提供了基础数据。     

稻田土壤光合细菌群落对镉污染的响应

稻田重金属污染每年造成水稻产量的巨大损失,重金属污染问题日益受到人们的关注.因此,了解不同镉污染水平下水稻土微生态及理化性质的变化具有重要意义.本研究通过16S测序技术探讨稻田土壤光合细菌群落对不同镉污染水平的响应.结果表明,随着镉污染程度升高,pH值、总镉和有效镉含量逐渐降低.高镉组、中镉组和低镉组的土壤α多样性差异较小,富集的光合细菌种群具有显著差异,光合细菌群落之间也均具有显著差异.高镉组光合细菌物种之间有效连接明显多于中镉和低镉组,连接更紧密且密度更高.碱性氮、pH、有效磷、有效钾、总氮、总磷、有机质、总镉和有效镉是影响光合细菌群落的重要因素,与光合细菌群落显著相关,解释了59.90%的光合细菌群落变异,其中有效镉含量与Methylorubrum populi、Methylorubrum extorquens、Methylobacterium sp.Leaf125和Rhodopseudomonas sp.AAP120显著正相关（R>0.05,P<0.05）.本研究对了解镉污染对稻田土壤特定功能微生物种群的影响具有重要意义.     

棉秆炭调控对碱性镉污染水稻根际土壤真菌群落结构和功能的影响

为研究棉秆炭对碱性镉污染水稻根际土壤真菌多样性、结构及功能的影响,采用室外水稻盆栽试验,在土壤中添加了0、 1和8 mg·kg~(-1)的镉和炭土质量比分别为0%、 1%和5%的棉花秸秆生物质炭,以水稻成熟期根际土壤为研究对象,借助Illumina HiSeq高通量测序手段分析棉秆炭与镉污染条件对碱性水稻根际土壤真菌群落多样性、结构及潜在功能的影响,探寻不同土壤环境因子与真菌群落结构间的关联性.结果表明:①施用棉秆炭显著提高了土壤pH、速效养分和有机质等指标,并降低土壤中可还原态镉的含量(P0.05).②水稻根际土壤真菌菌门分布主要为子囊菌门、Aphelidiomycota门和壶菌门,占所有菌门的57%.菌属分布主要为被孢霉属、链格孢属和镰刀菌属.各处理间真菌群落α-多样性差异显著(P0.05).未添加棉秆炭处理下(C0),镉浓度的增加降低了土壤中壶菌门、被孢霉属和链格孢属的相对丰度和真菌多样性指数(Shannon指数).在不同浓度镉处理下(Cd0、 Cd1和Cd8),增加棉秆炭会降低真菌群落丰富度指数(Chao1指数)和Shannon指数.镉污染导致土壤中壶菌门相对丰度增多,却使子囊菌门丰度下降,施用棉秆炭可显著提升壶菌门的相对丰度(P0.05).镉污染使被孢霉属和链格孢属丰度下降,但是施用棉秆炭可使链格孢属相对丰度增多.增加棉杆炭施用量,土壤中会存在更多的内生菌、植物病原体和腐生菌;而镉污染程度增加会减少土壤中内生菌、植物病原体和腐生菌.③影响真菌群落多样性及结构的主要环境因子有土壤速效钾、有机质和pH.水稻土壤镉含量中占比最大的可还原态镉与轮形动物门、Aphelidiomycota门和子囊菌门呈显著正相关(P0.05),但与其它菌门呈负相关(P0.05).研究结果说明棉秆炭在碱性镉污染土壤微生态调控方面具有一定的作用.     

广西土壤重金属镉污染及对人体健康的危害

近年来,随着工业三废排放和污水灌溉的增多,广西土壤镉污染问题日益严重,而土壤中过量的镉会对作物产生毒害作用,尤其是在可食部分的残留将会通过食物链危害人类的健康。本文介绍了土壤镉污染的来源、中国主要镉污染的分布以及广西土壤镉污染的研究现状,分析镉污染对食物链及对人体健康的危害,并针对土壤镉污染提出几点建议。     

油菜-水稻轮作对作物吸收累积镉的影响

通过田间试验,利用不同吸镉特性的油菜与水稻轮作,研究镉污染农田土壤上不同轮作体系中植物对重金属的吸收累积规律,探索重金属污染土壤上农产品安全生产模式。研究结果表明:在镉污染农田土壤上,2个不同吸镉特性的油菜品种籽粒的产量没有显著性差异,高积累镉油菜品种朱苍花籽的籽粒中镉含量为0.29 mg/kg,超出食品污染物限量标准值的45%;而低积累镉油菜品种川油Ⅱ-93籽粒中镉含量为0.14 mg/kg,符合标准限值。2个油菜品种根系对根际土壤中的镉有不同程度的活化作用,川油Ⅱ-93的根际土有效镉含量由0.41 mg/kg上升到0.72 mg/kg,增长75.6%;朱苍花籽根际土中有效镉含量由0.45 mg/kg上升到0.55 mg/kg,增长22.2%。油菜收获后显著影响了下茬水稻糙米中镉的含量,油菜朱苍花籽成熟收获后种植水稻的轮作体系中,糙米中镉含量为0.22 mg/kg,超过标准限值10%,而其他轮作体系中糙米镉含量符合标准限值。通过品种筛选可以实现镉污染农田土壤的作物安全生产。     

超顺磁性纳米材料对镉污染稻田土壤微生物和酶的影响

以磁性纳米Fe₃O₄和羟基磷灰石等为原料,制备出超顺磁性纳米Fe₃O₄-磷酸盐功能化材料（MFH）,通过在镉污染稻田土壤中投加MFH,对土壤进行磁选修复.选择对Cd具有高、低富集两种水稻,在修复后土壤中进行盆栽试验,研究MFH磁选修复对土壤微生物和酶的影响,探究该材料应用于农田镉污染修复的可能性.结果表明,施用MFH修复镉污染土壤,对Cd污染土壤有较好的修复效果,土壤中总Cd和有效态Cd浓度有了明显降低,总镉去除率为38.9%,有效镉下降率为27.3%,并且两种水稻籽粒中Cd含量均显著降低.采用MFH磁选修复土壤镉后,在两种水稻拔节期、抽穗期和成熟期土壤微生物群落多样性、群落丰富度均有所降低;栽培Cd高富集的玉针香水稻品种的处理在拔节期和抽穗期稻田土壤优势细菌Firmicutes丰度显著增加.采用MFH磁选修复土壤镉后,在两种水稻拔节期、抽穗期和成熟期土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性以及土壤过氧化物酶活性均得到了提高;栽种Cd高富集品种玉针香的土壤POD酶活性比栽种低富集品种湘晚籼13号的土壤POD酶活性要略高,而脲酶活性则相反.     

淋洗和淋滤下鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的修复效果试验研究

为研究鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的治理效果,同时采用淋洗和淋滤试验,对比研究了两种处理方法对酸性镉污染土壤的修复效果。淋洗试验结果表明:鼠李糖脂能有效解吸人工镉污染土壤中的镉,且在淋洗时间为0～24h内对土壤中镉的解吸速率最快,在此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果低于低浓度鼠李糖脂溶液;经过68h淋洗后,低浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量开始衰减,而高浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量则持续增加,此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果优于低浓度鼠李糖脂溶液,且对土壤中镉的最高解吸量达到144.45mg/kg,其解吸过程符合准二级吸附动力学方程。淋滤试验结果表明:经过168h淋滤后,天然镉污染土壤中镉的去除率达到62.84%,且淋滤后土壤中镉的含量低于《土壤环境质量——农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中土壤镉污染的风险筛选值。在治理酸性镉污染土壤时,淋滤的处理效果优于淋洗,该研究结果对治理酸性镉污染土壤具有一定的参考价值。     

利用放射性同位素115+115mCd对两种污灌土壤中不同形态镉的研究

重金属镉对作物的危害,除了与植物的种、属特性有关之外,还与镉在土壤中的形态密切相关.因此,深入研究镉在土壤中的形态,对镉污染的防治有一定的指导作用. 对于镉在土壤中形态的研究,目前的状况一是研究得还不够多,二是有关形态的分类提法不一.日本园田把镉在土壤中的形态分为全量、交换态、可给态和碱溶态,并认为污染土壤中,交换态占大部分.美国的Silvera等则把它分为水溶态、交换态、可给态和不溶态.我们把这两种提法结合起来,根据我国土壤的特点,将其分为全量、交换态、可给态、碱溶态和水溶态来研究。     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.     

基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算

为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。     

牡蛎壳粉对酸性土壤的修复及其对镉的钝化作用研究

农业土壤重金属镉污染具有浓度低、面积大的特点,因此,原位钝化修复技术逐渐成为农业土壤镉污染治理的研究热点。针对目前农业土壤酸化及镉污染比较严重的状况,研究施加牡蛎壳粉对酸性土壤及镉形态转化的作用,以期达到对酸性镉污染土壤的修复。结果表明,添加5%、150目的牡蛎壳粉后,土壤p H值可由5.56提高至7.74;有效态镉含量由1.66 mg/kg降至0.801 mg/kg,钝化率达到51.7%。同时,交换态钙含量由0.998 g/kg升高至9.11 g/kg,可有效缓解酸性土壤钙流失的问题。对不同镉污染水平的土壤添加牡蛎壳粉后,镉的酸可溶态、可还原态和可氧化态分别降低了12.92%~20.97%、18.99%~31.10%和18.02%~47.80%,而残渣态则增加了124.2%~175.9%。因此,施加牡蛎壳粉可有效矫正土壤酸化的现象,并显著降低酸性土壤镉的生物活性,达到对镉钝化的效果。     

镉的土壤吸附现象初步观察

一、前言前几年在上海市郊的调查,发现某些地方的土壤已有镉污染现象,有的还相当严重。镉是日本著名公害病——骨痛病的致病元素,在人畜体内具有很强的蓄积性。土壤中的镉可以被植物吸收,再通过进食和喂饲的途径蓄积于人畜体内。所以,土壤含镉现象极为农业环境保护工作者关注。