有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染

有色金属矿业区周边土壤重金属污染严重,对我国生态环境质量、食品安全和人体健康构成了一定威胁,研究典型矿业区周边复合污染地带的土壤环境质量及其食物安全对促进其可持续发展具有深远的意义。从湖南省的长沙、株洲、衡阳、郴州等有色金属矿业区收集耕作土壤、蔬菜和大米样品,结合主成分分析、聚类分析和相关分析,研究其中重金属元素的累积和迁移特征,评估蔬菜和大米中重金属元素对人体健康的潜在危害程度。研究结果表明,耕作土壤中主要重金属污染元素为Cd、As、Pb、Cu、Zn等;主成分分析表明,菜地土中第一主成分主要反映了Pb、Zn、Cd、As的复合污染信息以及与土壤pH的相关关系;水稻土中第一主成分主要反映了Cu、Zn、Pb、Cd的复合污染信息;聚类分析进一步阐明耕作土壤以Cd、Pb、As、Cu、Zn为主的复合污染特征。研究区蔬菜中Cd、Pb、As、Cu、Zn、Cr含量,大米中Cd、Pb和Zn含量均明显超过我国食品卫生标准;蔬菜中Cd、Pb、As和大米中Cd、Pb对人体健康的潜在危害较大。     

长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系

采用样品采集、室内分析和多种数据统计方法相结合的方法,研究了长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系.结果表明:长春市土壤重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)不同化学形态对土壤微生物群落结构影响明显不同,碳酸盐结合态的Pb和Ni对放线菌的生长繁殖具有刺激作用,碳酸盐结合态Zn对细菌的生长繁殖具有刺激作用,铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn与有机结合态Cu对细菌、放线菌的生长繁殖具有刺激作用.土壤理化性质对重金属化学形态与微生物群落结构之间的关系影响很大,其掩盖了土壤重金属化学形态对土壤微生物群落结构特征的影响,有机质含量、电导率、阳离子交换量掩盖了重金属化学形态对细菌、放线菌和微生物总数的影响.自然含水率掩盖了重金属化学形态对多样性指数的影响.采用重金属的化学形态评价重金属对土壤微生物参数的影响更合理,而且在确定评价长春市土壤重金属污染状况指标时,应该剔除土壤理化性质的影响.选择有机结合态Cu、铁锰氧化物结合态Zn与微生物群落多样性指数相结合来评价长春城市土壤重金属Cu和Zn的污染状况.     

三峡库区地质高背景区土壤-油菜重金属迁移特征

三峡库区广泛分布的黑色岩系富含镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、锌（Zn）等重金属元素,导致土壤重金属元素含量显著高于我国土壤背景值,成为典型的地质高背景区。本文选择三峡库区地质高背景区油菜种植地为研究对象,分析了土壤-油菜系统中砷（As）、Cd、Zn、铜（Cu)、铅（Pb）、Cr、Ni、汞（Hg）等重金属元素含量分布特征、富集迁移规律以及影响因素。研究结果表明,研究区油菜种植地土壤中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni等重金属含量显著高于我国土壤背景值,单因子污染指数评价显示土壤As、Zn、Hg、Pb等重金属均属于无污染等级,Cu、Ni污染程度受到pH影响,Cd为重度污染和极高生态风险。不同重金属元素在油菜各部位含量差异明显,Pb、Cd、As等生物非必需元素更倾向进入茎、果荚,营养元素Cu和Zn则在油菜籽中含量较高,而Cr易在果荚中富集。研究区土壤中重金属元素含量、土壤p H、重金属元素间的拮抗作用以及油菜解毒机制可能是影响重金属元素在土壤-油菜各部位富集迁移的重要因素。     

湖南某植烟土壤重金属含量及其生态风险评价

采集了湖南某植烟区表层土壤样品112份,测定了土壤中6种重金属元素的含量,并采用单因子污染指数法、综合污染指数法和潜在生态危害指数法对其污染状况进行评价.结果表明,植烟区土壤重金属平均含量分别为36.25(Cu)、69.78(Zn)、37.66(Pb)、0.36(Cd)、12.71(As)、0.27(Hg)mg·kg-1.6个元素的变异系数在32.57%—59.03%之间,属于中等变异,元素分布不均.污染评价结果表明,植烟区土壤重金属Cu、Zn、Pb、As的单因子污染指数平均值小于1,其污染较轻.而重金属Cd和Hg的超标率为54.46%和58.04%,土壤受到Cd和Hg污染.潜在生态风险指数评价结果显示植烟区土壤重金属属于轻度污染.相关性分析结果表明Cu、Zn、Pb和Cd之间呈显著相关性,As和Hg相关性显著,说明其同源性较高.来源分析表明,研究区Cu、Zn、Pb和Cd污染来源东北部主要为矿区污染,西南部主要是人为源,As主要来源为成土母质和生活源,Hg主要为大气污染源.     

西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物及其活性研究

通过现场采样及室内培养分析,研究了西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物区系组成、主要生理类群及其活性。结果表明：矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,矿区污染土壤几种重金属质量分数比非矿区土壤有明显的增加。矿区土壤微生物区系组成和各生理类群发生了明显变化,土壤细菌、真菌、放线菌以及各生理类群数量均显著降低,且3大微生物以及各生理类群对矿区污染的敏感性大小分别表现为放线菌〉细菌〉真菌,硝化细菌〉氨化细菌〉纤维分解菌。矿区土壤酶活性较低,对照土壤的各种酶活性最高,而矿区土壤基础呼吸和代谢商则受到刺激明显提高,其中土壤脱氢酶的活性变化最大,作为矿区重金属污染的指标更灵敏。可见,土壤中微生物区系组成及参与物质转化的生理类群种类、数量及土壤酶活和微生物活性在一定程度上可反映该矿区污染生境的重金属污染特征及其生态功能的演变规律。     

海南岛西部农用地表层土壤重金属富集研究

对海南岛西部农业用地表层土壤进行了7种重金属元素含量测定,重金属元素的富集指数计算和相关性分析。结果表明：海南岛西部农业用地表层土壤中重金属元素富集程度大小依次为As〉Pb〉Zn〉Cu〉Ni〉Cd〉Cr。各采样点Cr、Cd和Cu元素处于贫乏状态,As和Pb元素达到严重富集,可能与当地农业活动密切相关。相关性分析表明,研究区土壤表层中重金属As与Pb元素可能存在复合富集与复合污染,应引起高度重视。     

矿冶区周边水稻对不同来源重金属污染的指示作用

有色金属开采与冶炼可对周边环境造成严重的重金属污染,查明重金属污染来源对于矿冶周边重金属污染管理与控制具有重要意义.为探索利用矿冶周边水稻对As、Cd、Pb、Zn和Cu的富集与水稻体内元素的含量平衡特征指示重金属污染来源的可行性,选择了我国著名的水口山Pb-Zn矿山开采与冶炼周边区,根据重金属污染排放和迁移扩散特征,结合当地气象和地貌条件,确定了3个典型采样区,其中两个采样区分别邻近冶炼厂和尾砂库,另一处为位于两者之间的过渡区.采用蛇形采样法在稻田内采集33个成熟水稻及土壤样品,分析水稻不同部位(包括根、茎叶、籽粒)及土壤中As、Cd、Pb、Zn、Cu5种重金属和其他16种元素的含量.结果表明,3个采样区之间土壤中的As、Cd、Pb、Zn和Cu含量均存在显著性差异;各采样区水稻中除根际和籽粒中Cd含量外,各部位重金属含量也均有显著差异.靠近冶炼厂的水稻茎叶中As、Pb含量高于离冶炼厂较远的采样区水稻茎叶.尽管As、Pb在靠近尾砂库采样区土壤中含量最高,但在该区水稻茎叶中的含量却最低;在除As、Cd、Pb、Zn、Cu5种重金属以外的其他16种元素中,水稻根部仅有5种元素含量在各采样区之间存在差异,指示相同的土地利用类型及土壤母质条件;而在茎叶和籽粒中则分别有多达11和10种元素含量出现采样区差异,指示重金属污染来源影响水稻茎叶及籽粒中元素的含量平衡.多元统计分析结果显示,3个采样区水稻茎叶中元素含量平衡存在显著的分异,显示出明显的采样区属性.结合采样区域空间位置、污染物来源、水稻对重金属的富集与转运特征分析,3个采样区重金属主要污染特征可分别确定为水-气混合来源型、大气来源型和尾砂来源型.论文结果证明利用水稻茎叶指示矿冶周边重金属污染来源是可行的.     

矿区周围稻米重金属积累及健康风险分析

选用杂交稻、常规稻和糯稻3个水稻品系共21个水稻品种在广东大宝山矿区周围重金属污染土壤中进行大田试验,研究Cu、Zn、Pb、As和Cd 5种重金属元素在不同水稻品种(品系)稻米中的积累状况,并进行健康风险评价分析。结果表明,供试水稻稻米中Cd和Pb超标率很高,分别为100%和71.43%;Cu和As超标现象不严重,超标率分别为4.76%和14.29%;Zn含量均不超标。供试水稻品系中常规稻和糯稻稻米对Cu、Zn、Pb、Cd的积累能力较高,杂交稻则较低;但杂交稻稻米对As的积累能力高于其他2个品系。稻米中Cu、Zn、Pb、As和Cd含量与稻谷生物量均呈负相关关系,其中Pb含量与稻谷生物量呈显著负相关。供试水稻稻米对5种重金属的富集能力由高到低排序为Cd>Zn>Cu>As>Pb。本研究表明供试土壤中Cd和Pb对人体健康存在比较严重的潜在威胁,Cu、Zn和As对人体健康的潜在危害较小,应重点关注大宝山矿区稻米Cd和Pb的重金属污染问题及其对人体健康的潜在危害。     

长期温室菜地土壤重金属累积状况及污染评价

为研究温室菜地种植对土壤重金属含量的影响,以中国农业大学曲周实验站长期定位试验土壤为研究对象,分析了土壤重金属含量累积变化特征并对其进行了污染评价.结果表明,与河北省重金属土壤背景值相比,0—40 cm土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Pb的含量均有不同程度的累积,其中Cd和Cu累积程度最高;除As和Ni外,0—20 cm土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Pb的含量均有随种植年限的增长而增加的趋势;0—20 cm土壤Cd、Cu、Zn含量均分别显著高于20—40 cm土壤Cd、Cu、Zn含量(P0.05),0—20 cm土壤As含量显著低于20—40 cm土壤As含量;0—20 cm土壤中,重金属Cu、Pb、Ni、Cr与土壤p H呈显著负相关关系(P0.05).根据《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准限值评价,2016年曲周实验站温室菜地0—20 cm土壤重金属环境质量处于轻污染状态,其中重金属Cd是主要的污染因子.     

浙北地区农用地和建设用地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为了研究浙北地区农用地和建设用地2种不同土地利用方式下土壤重金属污染情况,采集并分析了159个表层(0～20 cm)土壤样品中的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni 8种重金属含量,采用主成分分析法(PCA)进行来源解析,并运用单因子污染指数法、污染负荷指数法、潜在生态风险及预警指数法进行综合评价。结果显示,农用地和建设用地8种重金属元素的平均质量分数均未超过相关评价标准筛选值,但均超过浙江省土壤环境背景值,其中农用地中Cd和Hg污染,建设用地Cd、Cu、Pb和Zn污染明显。研究区农用地和建设用地土壤重金属综合污染负荷指数(PLI)均为轻度污染状态,且对土壤污染贡献率最大的重金属元素均为Cd,可为研究区土壤重金属的污染防治、风险管控提供依据。研究区农用地除Cd为中度污染外,其他7种重金属均为轻微污染;建设用地Cd为重度污染,Cu、Zn、Pb为轻度污染,Cr、Hg、As、Ni为轻微污染。研究区农用地土壤Ni、Zn、Cu、Cr主要受土母质影响,Cd和Pb主要来源可能为交通运输,Hg和As主要受人类活动影响;建设用地Cd、Hg、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni可能具有不同程度的相同来源...     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对cu2＋耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关.以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性.样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(...     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对Cu2+耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对Cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出Cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

蔬菜土壤微生物种群数量与土壤重金属含量的关系

对呈贡县蔬菜土壤微生物种群数量和土壤重金属质量分数进行大田调查分析，结果表明，土壤微生物种群数量和微生物多样性指数变化较大，土壤微生物种群数量总体水平较高，但微生物多样性指数偏低，其中以细菌占较大的优势；土壤重金属对土壤微生物数量和微生物多样性均有一定的影响，其中土壤中Pb和Cu的质量分数与土壤微生物种群数量显著相关；土壤重金属综合污染指数与真菌／细菌个数比例、真菌／放线菌个数比例与微生物多样性指数均呈显著的指数相关。随着重金属综合污染指数的增加，微生物多样性指数呈指数式地迅速下降。     

铁循环微生物对环境中重金属的影响研究进展

铁循环微生物包括铁氧化菌(Fe(Ⅱ)-oxidizing bacteria,FeOB)和铁还原菌(Fe(Ⅲ)-reducing bacteria,FeRB),在由它们介导Fe²⁺(Fe³⁺)氧化(还原)的过程中,往往也伴随着一系列重金属元素的迁移转化,对重金属在环境中的生物有效性和迁移性方面有重要作用.本文综述了环境中的铁循环微生物,针对铁循环微生物驱动重金属迁移转化的作用机制,分别从铁氧化菌氧化亚铁生成铁矿物对重金属的固定,铁还原菌介导铁矿物还原溶解及次生矿物生成,以及铁循环微生物代谢耦合重金属形态转化方面进行阐述;进一步通过研究实例综述了铁循环微生物对环境中砷、镉、铬、铜、铅等重金属的作用及修复潜力;未来的研究可关注特定微生物的成矿机制,生物成矿对重金属固定的调控,以及重金属复合污染场地的铁循环微生物修复应用等方面.本文以期为基于铁循环微生物的重金属污染修复提供理论指导和应用依据.     

不同来源重金属在土壤中的形态分布差异

试验表明：不同来源的Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ复合污染物在土壤中的形态分布有明显的差异，在废矿水和尾矿砂污染的土壤中，Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ主要以残渣态存在，而添加土壤中的Ｐｂ主要以弱专性吸附态和有机结合态存在，Ｚｎ和Ｃｄ主要以交换态存在，大豆苗对添加土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力较强，而对废矿水污染和尾矿砂污染土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力相对较弱。     

Plant diversity reduces the effect of multiple heavy metal pollution on soil enzyme activities and microbial community structure

It is unclear whether certain plant species and plant diversity could reduce the impacts of multiple heavy metal pollution on soil microbial structure and soil enzyme activities. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) was used to analyze the genetic diversity and microbial similarity in planted and unplanted soil under combined cadmium (Cd) and lead (Pb) pollution. A metal hyperaccumulator, Brassica juncea, and a common plant, Festuca arundinacea Schreb, were used in this research. The results showed that microorganism quantity in planted soil significantly increased, compared with that in unplanted soil with Cd and Pb pollution. The order of microbial community sensitivity in response to Cd and Pb stress was as follows: actinomycetes>bacteria>fungi. Respiration, phosphatase, urease and dehydrogenase activity were significantly inhibited due to Cd and Pb stress. Compared with unplanted soil, planted soils have frequently been reported to have higher rates of microbial activity due to the presence of additional surfaces for microbial colonization and organic compounds released by the plant roots. Two coexisting plants could increase microbe population and the activity of phosphatases, dehydrogenases and, in particular, ureases. Soil enzyme activity was higher in B. juncea phytoremediated soil than in F. arundinacea planted soil in this study. Heavy metal pollution decreased the richness of the soil microbial community, but plant diversity increased DNA sequence diversity and maintained DNA sequence diversity at high levels. The genetic polymorphism under heavy metal stress was higher in B. juncea phytoremediated soil than in F. arundinacea planted soil.     

韶关矿产资源开采地区土壤生态系统的微生物生态效应研究

韶关地区大宝山铁多金属矿产资源的开采给环境带来了严重的危害。采选冶产生的废液及固体废弃物堆积的淋滤酸水,携带浸滤出的大量重金属离子排入下游河道,严重影响矿区及酸水流域的生态环境。通过对该铅锌矿区土壤重金属分布、土壤微生物数量与植物重金属积累特征进行采样分析研究,结果表明：铅锌矿区土壤各重金属元素质量分数均高于对照土壤,矿区土壤均受到不同程度的污染;五节芒（Miscanthusfloridulus）植物中的元素质量分数表现为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn与土壤元素的相关性最为显著,其次为Pb;与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降了68．43％-80．32％,各主要生理类群数量均呈下降趋势。矿区土壤生态系统处于不利于有益微生物的繁殖和活动的境地,从而大大削弱了土壤中C、N营养元素循环速率和能量流动。