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%。     

镉暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

镉是一种具有强致畸性和致癌性的重金属. 为研究镉暴露对早期胚胎发育的毒性效应,以斑马鱼为模式动物,选取5个镉浓度来处理斑马鱼胚胎4~120 hpf (hours post fertilization, 受精后小时),计算镉的半致死(LC₅₀)浓度,研究7.50 mg/L镉对斑马鱼胚胎8个基因表达的影响. 结果表明:镉暴露导致斑马鱼胚胎产生小头、小眼、躯干弯曲、心脏发育异常以及死亡等异常. 通过原位杂交和定量PCR方法分析镉对抗氧化基因(prdx1和gstp1.2)、转录翻译相关基因(atf3、jdp2b和eif4a1b)、应激反应相关基因(hsp70l和hsp90aa1.1)以及脂肪酸结合蛋白基因(fabp7a)表达的影响,发现镉暴露将改变上述基因在组织和器官的表达及表达水平,这些影响可能与镉导致斑马鱼胚胎嗅球、侧线、神经和心脏的发育异常有关. 研究显示,镉的LC₅₀浓度为15.20 mg/L,7.50 mg/L的镉可影响斑马鱼胚胎的氧化应激、转录翻译和早期神经发育等过程,并通过影响基因表达从而干扰斑马鱼胚胎发育,进而可能造成个体嗅觉、视觉和运动等功能缺陷.      

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

氮素抑制剂对水稻吸收转运镉的影响

在典型镉(Cd)污染稻田上,采用田间小区试验研究脲酶抑制剂N-丁基硫磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂双氢胺(DCD)与尿素同步基施对土壤氯化钙提取态Cd(CaCl₂-Cd)、根表胶膜Cd和水稻各部位Cd含量的影响.结果表明:与对照相比,NBPT、DCD和NBPT+DCD处理均在一定程度上降低土壤CaCl₂-Cd含量,NBPT+DCD处理CaCl₂-Cd含量显著降低15.0%.NBPT与NBPT+DCD处理提高了水稻根表胶膜量.NBPT+DCD处理稻米Cd含量显著降低18.4%,Cd由根向稻米的转运系数(TF_米/根)、茎向叶的转运系数(TF_叶/茎)和茎向稻米的转运系数(TF_米/茎)分别降低20.0%、40.6%和38.1%.Cd的TF米/根和TF米/茎降低是NBPT和DCD配施降低稻米Cd含量的主要原因.NBPT和DCD与尿素同基施是一种降低稻米Cd含量的有效措施.     

镉胁迫对2种酸性土壤地肤生长及其修复镉能力的影响

针对南方农田酸性土壤重金属镉(Cd)污染突出的问题,分别以初始镉(Cd)(1.253, 1.553, 2.153, 2.753, 4.253, 10.253mg/kg)胁迫及pH值6.10(T处理组)、pH值5.00(TS处理组)下的样土为盆栽土壤,选取地肤为修复植物,通过温室盆栽控制实验研究Cd污染土壤中地肤的耐性以及初始土壤p H值和Cd浓度对地肤提取土壤中Cd能力的影响.结果表明,所有处理组成熟期地肤茎生物量均高于地下根系生物量;T处理组地肤的根际土、非根际土有效态Cd含量均高于TS处理组;所有处理组地肤的茎部Cd含量均高于根系(即根茎转移系数大于1),且根系和茎部的富集系数均大于1.通过对地肤种植前后土壤镉含量进行对比分析结果显示,T和TS处理组每盆地肤对Cd的去除率分别为0.84%～1.85%、0.94%～2.38%,说明地肤对酸性土镉污染具有更好的修复效果.在T处理组,当土壤Cd浓度为2.753mg/kg时,地肤对土壤Cd的去除率达到最高,为(0.62±0.16)%;在TS处理组,则是土壤Cd浓度为1.253mg/kg时的去除效果最佳,为(0.79±0.07)%.综合表明地...     

改良剂对镉污染土壤团聚体稳定性和川芎镉积累的影响

为探究土壤改良剂的施用对团聚体稳定性及川芎镉积累的影响，本文基于川芎主产地种植园镉污染土壤设置田间试验，通过施加不同剂量改良剂1(轻质碳酸钙、石灰石、钙基膨润土、纳米磷酸二氢钾、生物炭、硅酸钠、凹凸棒)0.5 t·hm^-2(T1-低)、1.5 t·hm^-2(T1-中)、5.0 t·hm^-2(T1-高)和改良剂2(重质碳酸钙、钙基膨润土、纳米磷酸二氢钾、生物炭、硅酸钠、凹凸棒)0.5 t·hm^-2(T2-低)、1.5 t·hm^-2(T2-中)、5.0 t·hm^-2(T2-高)，研究其对土壤团聚体的稳定性、有效态Cd含量以及川芎根部Cd含量与其生物量的影响.结果表明，在添加两种不同改良剂之后，土壤团聚体稳定性得到提升；土壤有效态Cd以及川芎根部Cd含量都有显著降低.对比空白处理，T2-高和T2-低处理效果最好，使得土壤有效态Cd和川芎根部Cd分别降低了51.43%和56.13%；并且生物量有所提升，T2-低处理效果最好，增幅为53.50%.根据相关性分析，发现...     

羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭对水中Cd2+的动态吸附研究

以羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭为吸附剂,对水中重金属镉进行了吸附实验。研究了pH值、Cd~(2+)质量浓度、吸附剂质量、动态流速等对穿透曲线的影响。结果表明,穿透时间随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着Cd~(2+)质量浓度、动态流速的增加而缩短。Thomas模型常数(K_(TH))随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着初始Cd~(2+)质量浓度、动态流速的增加而减小,由Thomas模型拟合计算获得其对Cd~(2+)的饱和吸附量为43.15 mg/g。Adams-Bohart模型常数(K_(AB))随着初始Cd~(2+)质量浓度、动态流速增加而减小,随着pH值、吸附剂量增加而增大。     

溶解性有机质对土壤镉形态及对莴笋吸收镉的影响

溶解性有机质(DOM)是陆地生态系统和水生生态系统中的一种重要的活跃的化学组分,是具有不同结构及分子量大小的有机物的连续体或混合体.它影响着环境的酸碱特性、营养物质的有效性、污染物质的环境行为特性等.DOM的浓度通常用溶解性有机碳(DOC)来衡量.     

接种微生物对油菜吸收Cd效果的影响研究

采用盆栽土壤模拟试验方法,以油菜（Brassica campestris）为供试植物,通过向土壤中接种微生物,研究了四种菌株JA1,JA2,JA3,JA4对油菜吸收Cd的效果影响。结果表明：菌株JA1,JA2,JA4不仅可以促进植株的生长,分别使油菜的生物量提高17%,28%和32%,而且增强了植株对土壤Cd的吸收,使油菜地上部富集量较对照提高了26.8%,48.8%和65.9%,植物提取量较对照增加了48.9%,76.1%和119%,并且可有效促进土壤Cd的活化,分别使土壤Cd的有效态含量提高了25.9%,59.2%和41.9%;菌株JA3则使其植株地上部富集量、植物提取量和土壤Cd有效态含量降低,较对照降低了14.6%,11.8%和13.6%。各处理的叶绿素和可溶性蛋白含量均略高于对照。     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。