区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉(Cd)污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值(0.6 mg·kg^-1),84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准(0.1 mg·kg^-1)。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

珠三角典型区域农田小区尺度氮、磷、镉、砷输移特征与控制对策

区域氮、磷、镉、砷输移变化是影响农业生产、导致农田面源污染的主要因素。基于土壤表观平衡模型,以珠三角流域佛山市农业科学研究所试验农田为典型研究区域,构建农田小区尺度土壤表观氮、磷、镉、砷平衡模型,对4种元素在土壤中输移结构和平衡进行分析。结果表明：研究区域4种元素的主要输入途径是施肥,而输出的主要形式各有不同。其中,氮、磷主要输出形式是作物富集输出,输出占比分别为57.5%和39.0%;镉、砷主要输出形式分别是地表径流和作物富集输出,输出占比分别为66.7%和10.7%。研究区域4种元素均出现了不同程度土壤富集现象,农田小区尺度氮、磷平衡处于盈余状态,而镉、砷平衡处于亏损状态,4种元素的平衡强度分别为37.40、8.88、-1.35和-20.50 kg/(hm²·a),仅氮、磷未超过当地土壤环境安全阈值。分析试验农田中5类蔬菜各部位镉、砷富集情况发现,砷的富集系数均达到70.0%以上,而镉的富集只在辣椒叶中较为突出,富集系数达到57.5%。研究显示,应重视肥料输入的有效利用,加强农田灌溉水、农作物和地表径流中重金属的监测,以保障区域粮食安全和水环境安全。     

Selection of appropriate organic additives for enhancing Zn and Cd phytoextraction by hyperaccumulators

Chelant-enhanced phytoextraction is one of the most promising technologies to remove heavy metals from soil. The key of the technology is to choose suitable additives in combination with a suitable plant. In the present study, laboratory batch experiment of metal solubilization, cress seeds germination were undertaken to investigate the metal-mobilizing capability and the phytotoxicity of organic additives, including ethylene diamine triacetic acid （EDTA）, citric acid, acetic acid, oxalic acid, glutamine and monosodium glutamate waste liquid （MGWL） from food industry. Experiments in pots were carried out to study the effects of the additives on Zn and Cd phytoextraction. Furthermore, a leaching experiment with lysimeter was performed to evaluate the environmental risks of additive-induced leaching to underground water. The results showed that EDTA had a strong mobilizing ability for Zn and Cd, followed by mixed reagent （MR） and MGWL. MGWL and acetic acid at 5 mmol equivalent per liter resulted in seed germination index less than 2%. Experiments in pots verified the phytotoxicity of acetic acid and MGWL. Addition of the mixed reagent at 6--10 mmol/kg significantly increased Zn phytoextraction by Thlaspi caerulescens. The same for EDTA and the mixed reagent at 10 mmol/kg by Sedum dfredii. But only mixed reagents could significantly increase Cd phytoextraction by the studied hyperaccumulators. This suggested that the strong chelant was not always the good agent to enhance phytoextraction. S. alfredii combined with 2--10 mmol/kg soil MR was preferred for phytoremediation of Cd/Zn contaminated soils in southern China, this could result in high phytoextraction of Cd/Zn and reduce the leaching risk to underground water than EDTA assisted phytoextration.     

不同给水管材对管壁附着生物膜铅、镉的解吸动力学研究

给水管壁生物膜会吸附水中的重金属元素积累在管壁生物膜中,在受到扰动时释放回到水体,危害饮用水水质安全。试验以上海管网末梢水为实验对象,研究了PVC、铸铁和紫铜等三种管材上生物膜对铅、镉的解吸特性。结果表明,PVC、铸铁和紫铜附着生物膜对铅的解吸容量qe分别为:5.92211μmol·m^-2、128.3051μmol·m^-2和21.1808,解吸速率常数k分别为:0.001060 m^2·μmol^-1·min^-1、0.000041 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000503 m^2·μmol^-1·min^-1,对于镉元素三种材质的解吸容量qe分别为:14.71519μmol·m^-2、18.50481μmol·m^-2和2.25225μmol·m^-2;解吸速率常数k分别为:0.000102 m^2·μmol^-1·min^-1、0.001070 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000103 m^2·μmol^-1·min^-1。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

LB复合膜选择性检测水中痕量镉离子的方法研究

开发了一种利用LB复合膜选择性地检测水中痕量镉离子的技术方法,研究了最佳LB复合膜检测器的制作条件.用表面活性剂十二烷基-(2-噻唑偶氮)间苯二酚(DTAR)作显色剂,对乙烯基硬脂酸盐(PVS)、十八烷基异丁烯酸盐(PMOA)、乙烯基-N-氨基甲酸十八烷基酯(PVOC)和顺丁烯二酸酐-1-十八烯(PMO)4种聚合物进行了强度实验,得出稳定的检测器结构,即偶数层DTAR上附着单层PVOC的LB复合膜.经过灵敏度实验,制作出最佳LB复合膜检测器DTAR6-PVOC1,在pH为7.5,温度40℃且搅拌的反应条件下,该检测器可以在10 min之内检出10-7mol/L镉,并可目视定性及半定量检测出水中痕量镉离子.水中可能共存的离子中只有CU2+和Zn2+会干扰镉离子的检测,需要抑制.      

利用隆线溞趋光行为检测水体中五氯酚钠和镉的研究

采用自主选育的隆线溞单克隆体作为试验生物,研究了五氯酚钠(PCP-Na)和镉对隆线溞趋光指数的影响,并与急性毒性试验方法进行了比较.结果表明,在试验浓度范围内,水溞的趋光指数分别随五氯酚钠和镉浓度的升高而降低,呈极显著线性关系,说明隆线溞趋光指数的变化可以指示水体中这2种毒物的生物有效浓度.PCP-Na使隆线溞趋光指数(3h)发生显著改变的下限浓度为0.18 mg·L～,远低于LC50(96 h)(0.59 mg·L-1),上限浓度大于3.20 mg·L-1,也远高于LC50(24h)(0.73 mg·L-1),表明隆线溞趋光指数法比急性毒性试验法的灵敏度高,检测范围大,耗时短.在试验溶液范围内,五氯酚钠和镉之间不存在明确的相互作用关系.     

折光率法和电导率法测定稀土废水中氯化铵

阐述了折光率法与电导率法测定稀土废水中高浓度氯化铵的原理和方法.在恒温和低悬浮物浓度条件下,折光率与氯化铵质量浓度线性关系良好;当保持外界条件不变时,氯化铵质量浓度在5 000 mg/L～60 000 mg/L与电导率显著相关.经t检验,两种方法与银量法差异均不显著,且操作简单,准确快速,适用于水处理过程中的现场实时监测.