广西重金属镉的区域性分布特征与土壤污染状况评价

以实地土样分析检测结果和公开发表的研究资料数据为基础,开展广西壮族自治区重金属镉(Cd)的区域性分布特征与污染状况评价。讨论了5种功能类型土地土壤中Cd的含量现状,分析了土壤Cd含量的区域性分布特征,评估了Cd的土壤污染形势。结果表明:广西壮族自治区不同类型土地土壤中Cd均存在较高含量超标现象;Cd高含量地块以河池、崇左、百色、来宾、柳州、桂林等区域集中分布;土壤污染程度以中-重度污染为主(单因子污染指数P_i>2的点位比例达到60.20%),矿冶工业发达、自然地质背景高、人为活动影响强烈是造成全区土壤高Cd现象发生的主要原因。     

Cd2+与环丙沙星共存时在石英砂中的吸附特征及作用机理

为探讨重金属与兽药抗生素共存时在土壤及地下水砂层中的吸附行为及机理,以重金属镉（Cd）和环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为研究对象,石英砂为介质,通过批平衡实验法,研究不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度等因素下Cd²⁺与环丙沙星共存时在石英砂上的吸附行为及其交互影响.结果表明：①环丙沙星在石英砂上的吸附可分为两个阶段,6 h内为快速吸附,6~24 h为慢速吸附,24 h后达到吸附平衡;Cd²⁺在石英砂上的吸附表现为瞬时吸附,且吸附行为不受环丙沙星浓度的影响;环丙沙星在石英砂上的吸附动力学过程用伪二级动力学模型拟合效果最优,其次是伪一级动力学方程,颗粒内扩散方程拟合效果最差.②不同Cd²⁺浓度对环丙沙星吸附的影响不同,当Cd²⁺浓度较低（5、20 mg·L^-1）时,Cd²⁺的存在对吸附起促进作用;当Cd²⁺浓度为100 mg·L^-1时,Cd²⁺的存在对吸附起抑制作用;pH越高,离子强度越大,石英砂对环丙沙星的吸附量越低,而石英砂对Cd²⁺的吸附则表现为pH越高,吸附量越大,离子强度越高,吸附量越小;不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度对CIP吸附的影响程度与CIP浓度有关,CIP浓度越低,影响越显著;除了pH为7的条件外,CIP对Cd²⁺在石英砂上的吸附基本没有影响.③Freundlich方程能较好地拟合不同条件下CIP在石英砂中的吸附曲线,R²均大于0.949,且大部分n值在0.326~0.651之间,说明石英砂对CIP的吸附是非线性的.④Cd可与CIP中的羧基（—COOH）和羰基（C=O）发生络合作用形成络合物而被石英砂所吸附.     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

稻田镉污染原位钝化修复及磷积累与迁移特征

选择苏南某镉（Cd）污染稻田,研究钙镁磷肥和钙铝水滑石2种钝化修复材料对Cd污染土壤原位钝化修复的效果,并且探讨含磷钝化剂的使用对水土环境磷累积与迁移特征的影响.结果表明：施用2种钝化剂后均能有效降低土壤中有效态Cd的含量,且随着钝化时间的推移,有效态Cd含量均呈现稳定缓慢降低的趋势,在施加钝化剂16周后达到最低,不同处理的钝化效果依次为：1500kg/hm²钙镁磷肥>6000kg/hm²钙铝水滑石>750kg/hm²钙镁磷肥,各处理有效态Cd比施加前分别降低了54.5%、50.3%以及46.9%.各处理在不同阶段的土壤pH值与有效态Cd含量呈显著负相关.施用钙镁磷肥作为钝化剂会加快土壤中磷的累积,且随着施用量的增加60~90cm深度渗漏水中总磷和溶解性磷酸盐含量有明显升高趋势.     

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.     

两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

利用水培试验研究了不同浓度镉(cadmium,Cd)胁迫条件下(0、2和5 mg·L~(-1))两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号(QY-1)和三月黄(SYH)]生长状况与Cd富集特征的差异,并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制,并通过田间试验进行验证.结果表明,水培条件下,这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd(2 mg·L~(-1))处理下,两种油菜地上部Cd含量无显著差异,在高浓度Cd(5 mg·L~(-1))胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1,分别提高32. 05%和99. 57%,同时其根部生物富集系数(BCF)也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明,随着Cd处理浓度的增加,QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143. 69%、118. 91%和63. 34%、118. 91%,由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时,高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4. 41倍,可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果,发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制,而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明,SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1,分别是QY-1的2. 34和1. 43倍.综上所述,SYH具有更高的Cd提取量和富集能力,具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.     

S-烯丙基-L-半胱氨酸缓解水稻种子幼根和幼芽镉胁迫机制

土壤Cd污染对水稻种子萌发和植株生长发育都具有毒害作用,最终可能导致稻谷产量下降及Cd含量超标.本文采用种子萌发试验研究了来源于大蒜提取物的天然含硫有机化合物S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的潜在机制.本试验过程中选用我国南方稻区主栽水稻品种"中早35"种子作为试验材料,首先研究了SAC对水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的缓解效应;在此基础上,通过研究SAC对种子幼根和幼芽生理生化系统及Cd含量影响,探索了SAC缓解水稻种子幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的生理机制;利用实时荧光定量PCR技术研究了SAC对水稻Cd转运蛋白编码基因表达水平的影响,探讨了SAC缓解Cd²⁺胁迫的分子机制.结果表明,当Cd²⁺胁迫浓度达到50 μmol·L^-1时水稻种子幼根和幼芽发育会受到显著抑制;当SAC添加浓度达到200 μmol·L^-1时,幼根的总根长、根表面积和根体积与50 μmol·L^-1Cd²⁺胁迫处理组相比分别增加173.5%、65.52%和37.04%;幼根和幼芽中CAT、SOD活性分别增加212.42%、110.76%和31.41%、47.31%;幼根和幼芽中MDA、GSH含量分别降低43.09%、34.12%和33.97%、35.74%;幼根和幼芽中Cd含量分别降低35.91%、28.86%.实时荧光定量PCR分析结果表明,添加SAC处理后Cd转运蛋白编码基因OsNramp5和OsHMA2的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比分别显著降低了33.38%和34.99%,OsHMA3的相对表达量与Cd²⁺胁迫处理组相比显著升高了33.96%.由以上试验结果可见,SAC降低水稻幼根和幼芽Cd²⁺胁迫的主要机制是SAC调控了Cd转运蛋白编码基因的表达水平,降低了Cd向幼根和幼芽中的转运,同时增加了Cd向液泡中的转运.     

调理剂对磷镉富集土壤中两种元素交互作用的影响

以磷镉富集的农业土壤（总Cd：0.94mg·kg^-1和全P：0.86g·kg^-1）为研究对象,按照湖北地区中稻生育期及至下茬作物播种期的时长进行室内培养试验,探究生物质炭（BC）、钙镁磷肥（CMP）和粉煤灰（FA）影响下土壤磷与镉的生物有效性、二者形态变化及其耦合作用效应.结果表明：①培养至140d时,添加调理剂处理土壤有效磷含量与未添加调理剂的对照土壤相比均显著增加,有效磷水平可达22.47~37.81mg·kg^-1,在不额外施用磷肥条件下可满足水稻最适生长需求,且添加BC处理的效果最佳.②供试土壤中的磷主要为无机正磷酸盐,且不同形态无机磷含量在调理剂作用下均有所提高,并随着时间土壤中固定态的O-P和Ca₁₀-P逐渐向活性较高的Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P形态转变.③添加调理剂处理土壤有效态Cd含量在对照处理基础上显著降低8.74%~17.48%,这与3种调理剂对土壤pH的提高作用相关联.与此同时,添加调理剂的处理与对照相比,可交换态Cd显著降低,碳酸盐结合态Cd和残渣态Cd均有所提高,这与土壤有机质在BC的促进效应下,其表面富含的活性基团能够与Cd²⁺吸附螯合有关.结果初步证明,3种调理剂均能实现供试磷镉富集土壤中磷活化和镉钝化的双重功能,并以生物质炭和钙镁磷肥效果为佳,其效果可覆盖整个水稻生长时段并可延续至其下茬作物播种期.     

土壤-蔬菜系统中镉的生物富集效应及土壤阈值研究

为保障蔬菜质量安全,避免重金属Cd污染,通过野外调查采集土壤-蔬菜样品224对,分析土壤和蔬菜中的Cd含量,研究不同种类蔬菜对Cd富集的差异及影响因素,并探讨了不同种类蔬菜的土壤Cd阈值。结果表明:蔬菜对Cd的富集受土壤Cd含量影响,与其呈显著性正相关关系,同时与土壤pH和有机质呈负相关关系。各蔬菜可食用部分中Cd的富集系数为0. 001～4. 901,平均值为0. 16。不同种类蔬菜对Cd的富集不同,其富集大小顺序为叶菜类茎菜类根菜类果菜类。利用log-logistic模型对研究数据进行拟合,并结合《食品中污染物限量》(GB2762-2017)中规定的蔬菜中污染物标准限值得到叶菜类、根菜类、茎菜类和果菜类蔬菜对应的土壤阈值分别为0. 25、0. 31、0. 33和0. 50 mg/kg。     

贵阳市“两湖一库”周边蜘蛛体内镉含量及暴露风险

调查了高镉地质背景区蜘蛛(肖蛸科、园蛛科、蟹蛛科和络新妇科)及其生境水体、土壤和植物中的镉含量,探讨了蜘蛛体内镉的来源、影响因子及存在风险。结果表明,研究区蜘蛛体内的平均镉含量为1. 82±1. 37μg/g(n=130),表现为园蛛科肖蛸科络新妇科≈蟹蛛科。蜘蛛体重与体内镉含量表现出弱的负相关关系(r=-0. 17,p=0. 08),暗示了蜘蛛生长发育过程中的生物稀释效应。狩猎型蟹蛛科和结网型园蛛科蜘蛛体内镉含量与对应土壤镉含量呈显著正相关关系(r=0. 61,0. 97),并且它们对土壤的生物富集因子均大于1,表明这两类蜘蛛可以用来指示土壤镉污染。生物有毒物质残留指数显示,研究区蜘蛛受高镉地质背景影响,体内存在着一定的镉暴露风险。