太湖地区某地农田土壤及农产品中重金属污染及风险评价

对江苏省太湖地区某冶炼厂周围的稻田、菜地土壤及水稻等17种农产品中的Pb、Cd、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Cr、Se等9种重金属元素进行采样分析,参照<国家土壤环境质量二级标准>和<食品中重金属限量卫生标准>进行评价,同时,依据美国联邦环境保护署推荐的RfD值和我国居民平均食物消费结构评估了农产品对当地人群的重金属暴露风险.结果显示,供试稻田土和菜地土中的重金属Cd、Pb污染严重;农产品样品中Cd、Pb含量全部超过国家食品中重金属限量卫生标准,且Cd、Pb、As对人群的暴露风险系数甚高.17种农产品中,对重金属富集能力最强的是茼蒿、空心菜、菠菜等茎叶类蔬菜,它们不适宜在该地种植.研究表明,在局部范围内,点源污染可能带来土壤环境的重金属污染及农产品重金属食物安全问题.     

镉胁迫对不同杂交水稻品种Cd、Zn吸收与积累的影响

土壤-作物-食品是人类摄取Cd的重要途径.水稻是Cd积累能力最强的粮食作物,且水稻对Cd的吸收常伴随Zn缺乏,这对人类健康具有潜在的暴露风险.因此,本文选择2种杂交水稻(普通杂交稻材料"J196"和超级稻品种"中浙优1号")为供试水稻,以红壤性水稻土为供试土壤,采用添加Cd(2.5 mg·kg^-1)和不添加Cd(0 mg·kg^-1)处理进行盆栽试验,研究了水稻在成熟期对土壤中Cd的吸收分配及籽粒中Cd、Zn的积累特点.结果表明,添加Cd处理的水稻籽粒Cd积累量为未加Cd处理的6~10倍.在供试土壤Cd污染条件下,超级稻表现出对Cd具有较强的吸收能力,其籽粒中的Cd积累量也可高达1.83 mg·kg^-1,就地消费人群的籽粒Cd暴露风险水平为人体安全临界摄入剂量水平的数倍,Zn存在相对缺乏的食物安全风险.中浙优1号具有较强的籽粒Cd分配能力和较弱的籽粒Zn转运能力,而加Cd处理下,其对Cd、Zn的根部、茎叶滞留能力更强,这也正是高籽粒含量品种籽粒Cd积累强而Cd/Zn比高的原因.因此,在高产水稻育种中必须考虑水稻对Cd、Zn吸收的品种差异与籽粒Cd暴露、Zn缺乏的风险.为降低镉暴露风险,推广高产杂交水稻时应考虑Cd的吸收特性,同时在土壤-品种间进行合理布局,并进行膳食结构优化以增加人体对Zn的摄入.     

秸秆生物质炭DOM光谱特征及其与Cu2+的相互作用

通过荧光猝灭滴定法探究玉米秸秆炭（MSB）、水稻秸秆炭（RSB）和花生秸秆炭（PSB）中DOM的光谱特征及其与Cu²⁺的络合机理.结果表明：三种生物质炭的DOM均具有较高的亲水性和较低的芳香性,其中RSB-DOM的芳香性相对较强、分子量较大,但DOM含量低,PSB-DOM含量最高,芳香结构中含氧官能团较多.MSB和RSB-DOM中均含类富里酸组分C1和类腐殖酸组分C3、C4,RSB-DOM中还有类色氨酸组分C5,PSB-DOM则由两种类富里酸组分C1、C2和较长波长类腐殖酸组分C4组成,3种DOM均以类富里酸组分为主,占比达54.93%~86.29%.Cu²⁺与类腐殖酸组分的稳定常数（logK_M）高于类富里酸组分,且类腐殖酸组分C4的络合能力（f）最强,类腐殖酸组分的logK_M和f值总体上表现为：PSB-DOM> MSB-DOM>RSB-DOM.二维相关光谱分析发现,类富里酸组分对Cu²⁺最敏感,而Cu²⁺优先与类腐殖酸组分结合.研究结果有助于进一步揭示生物质炭的DOM对Cu²⁺环境行为的影响机制.     

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

农业废弃物生物黑炭转化还田作为低碳农业途径的探讨

生物黑炭是有机废弃物转化的稳定性碳物质.国际农业废弃物生物黑炭转化技术研究日益活跃,并正在进行农田增汇减排的试验示范.文章介绍了生物黑炭技术发展的背景,以及生物黑炭技术转化和应用研究的国际动态,讨论了生物黑炭技术在应对气候变化中对农业生产和固碳减排的潜在作用,并分析将其纳入国际碳贸易市场和国内自主减排碳交易市场的可能性.最后,提出我国开展农作物废弃物生物黑炭转化与农业应用研究的建议.     

南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征

将南京城市建成区分为矿冶区、开发区、商业区、城市广场、风景区、老居民区等6大功能区,选择采集土壤样本56个,用原子吸收光谱仪选择分析了土壤中重金属元素的全量和活性形态含量.结果表明,南京城市土壤中Pb、Cu、Zn和Cd的总量分别为:117.1±103.7mg·kg^-1,39.86±39.9mg·kg^-1,273.3±131.6mg·kg^-1和1.13±0.7mg·kg^-1.矿冶区、老居民区、商业区、新开发区、城市广场和风景区的内梅罗重金属综合污染指数分别为:5.4、4.9、3.4、1.6、2.4和2.3.矿冶区以Pb、Cd的强度积累为特征,但活性形态的比重较小.而城市中心的居民区和商业区Zn的积累最显著,并且所测定的重金属的醋酸盐浸提态含量明显较高.除了风景区和城市市民广场外,城市中心区的重金属均表现出较明显的表聚性.城市活动区土壤Pb、Cd的强烈积累可能已经对人类健康构成了威胁.     

黄泥土和乌栅中不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附与解吸

用平衡吸附法研究了黄泥土和乌栅土的不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附和解吸.结果表明,不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,最大吸附量介于1667-3333 mg·kg-1之间,以粘粒级和粗砂级为最大,其对Cu2 的固持能力高于其它粒径的微团聚体.随着溶液中Cu2 浓度的升高,吸附率出现不同程度的降低.对同一粒径颗粒的Cu2 吸附量来说,乌栅土高于黄泥土,而解吸量则相反.微团聚体颗粒对Cu2 的吸附容量与有机质、游离氧化铁含量呈显著正回归关系,说明团聚体颗粒对重金属的吸附首先受土壤团聚体胶粘剂的控制.     

模拟酸化下水稻土微团聚体Cu2+吸附与解吸的影响

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)微团聚体颗粒,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究了它们在pH2～6范围内pH对Cu2 的静电吸附和专性吸附的影响。结果表明,不同粒径的微团聚体颗粒对Cu2 的吸附等温线可都用Freundlich模型来描述。Cu2 吸附量大小以下序递减,粘粒级、砂粒级、粉砂级、粗粉砂级;吸附量受其中游离氧化铁、氧化铝和有机质含量的控制。吸附量随pH升高而增加。低pH条件下利于静电吸附,吸附过程H 减少使平衡液pH上升;高pH条件下主要是专性吸附所控制,释放H 使平衡液pH下降。     

南京城市土壤的特性与重金属污染的研究

研究了南京市城市土壤母质组成、剖面结构、pH值、土壤质地、土壤有机质、重金属元素全量及其不同形态含量等理化性质和分布规律。结果表明，城市土壤母质来源复杂，剖面层次混乱，土壤反应石灰性、粗粒化、有机质含量升高和表聚现象较明显。城市土壤重金属污染较为严重。不同功能区的污染元素和污染程度有显著差异。综合污染程度以老工业区含量最高。依次为老居民区、商业区、风景区、城市广场、开发区。但各功能区土壤重金属的形态分异不明显。城市土壤的随机空间变异十分突出，无论是土壤性质还是重金属污染积累都如此。城市中可能存在一些高度污染的岛状区域，这在城市环境质量上必须予以密切关注。     

南京城郊零散菜地土壤与蔬菜重金属含量及健康风险分析

采集南京城郊零散菜地土壤和青菜配对样品各18个,用原子吸收光谱仪测定了铜、锌、铅、镉的质量分数。结果表明,南京城郊零散菜地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd质量分数的变化范围分别为39.38±9.85、254.79±132.77、67.77±57.52、1.03±1.28 mg/kg;重金属质量分数在土样之间存在较大的变异性,反映了人为活动已对南京城郊土壤重金属污染产生了明显的影响。在城郊零散菜地土壤上种植的青菜,其叶中Cu、Zn、Pb、Cd质量分数的变化范围分别为5.00±1.57、62.21±16.05、5.90±3.09、0.73±0.39 mg/kg,其中Pb、Cd质量分数全都超过国家食品卫生标准。依据USEPA推荐的RfD值和我国居民平均食物消费结构进行计算,结果表明这些零散菜地的蔬菜重金属污染可能给食用者带来健康风险;食用其中一些污染严重的蔬菜而摄入Pb、Cd引起的健康风险分别高达90.66%和42.17%。