无机钝化剂对镉污染酸性水稻土的修复效果及其机制

以浙江南部重金属镉（Cd）轻度污染酸性稻田为对象,以当地应用最广泛的3种无机钝化剂（硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰）为材料,通过田间试验研究了不同用量（750、1500和2250 kg ·hm^-2）钝化剂阻控土壤酸化与稻米Cd积累的效果与化学机制.结果表明,3种钝化剂可有效地改良土壤酸化和降低水稻稻米Cd积累,施用2250 kg ·hm^-2硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰分别增加土壤pH值0.62、0.65和0.86单位,减少交换性酸总量67%、69%和78%,降低糙米镉含量73%、68%和77%.施用2250 kg ·hm²钝化剂可使Cd轻度污染稻田上种植水稻糙米中ω（Cd）低于0.2 mg ·kg^-1,达到国家食品安全标准;与对照比较,3种钝化剂均显著降低土壤中DTPA提取有效态镉含量,降低弱酸提取态（F1）和可还原态（F2） Cd含量,增加残渣态（F4） Cd含量;相关分析表明糙米Cd含量与土壤pH与交换性阳离子含量呈显著负相关,与DTPA-Cd、F1-Cd、F2-Cd和交换铝含量呈显著正相关.应用最小二乘路径模型分析了糙米Cd含量、Cd有效性和化学形态与土壤性质的关系,土壤交换性阳离子对糙米Cd含量、有效镉和水稻产量直接影响的路径系数分别为-0.566、-0.866和0.873,土壤pH主要通过直接影响有效镉而间接影响糙米镉含量.田间试验证明,这3种钝化剂是实现镉污染酸性水稻土水稻安全生产的有效技术,它们主要通过影响土壤交换性阳离子而直接影响土壤镉生物有效性,进而影响糙米中镉的积累,研究结果可为受污染耕地水稻安全生产和酸化土壤改良提供科学依据.     

Hg2+、Cd2+及其复合胁迫对伊乐藻的毒害

利用水生微宇宙系统研究了不同浓度的Hg2 、Cd2 单一及复合处理对伊乐藻可溶性蛋白质浓度、叶绿素含量、叶绿素a/b比值,以及生产力和呼吸作用的影响.可溶性蛋白质和叶绿素含量在低浓度胁迫时(Hg2 ≤2.5μmol/L,Cd2 ≤10μmol/L,Hg2 Cd2 ≤1.25μmol/LHg2 5μmol/LCd2 )略有升高,之后随胁迫的增强而持续下降,两者呈负相关;叶绿素a/b比值、净生产力、呼吸强度随离子浓度增加不断下降,除呼吸强度外,两者也呈负相关.Hg2 对伊乐藻的毒性是Cd2 的4倍左右(以摩尔浓度计).两者共同作用时,对可溶性蛋白和叶绿素含量以及净生产力的影响有协同效应,对呼吸作用的影响有相加效应.     

锌、镉在紫色土中的竞争吸附

研究了3种紫色土及2种黏土矿物对Zn、Cd的吸附特点.结果表明,中性紫色土中Zn、Cd的吸附特点相似,等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附量分别为147.9,104.7 mg/kg其吸附动力学过程先快后慢,符合一级动力学方程与Elovich方程,快速吸附段的吸附量与易解吸量相近,且符合一级动力学方程,为交换吸附;慢速吸附段的吸附量与难解吸量相近,且满足Elovich方程,可能属于深层吸附或专性吸附,3种紫色土及2种黏土矿物对Zn、Cd的吸附量及其土壤理化性质的相关分析表明,CEC与最大吸附量显著相关,表明紫色土对Zn、Cd的吸附机理为交换吸附所控制.Zn、Cd共存时吸附速度与吸附量降低,表明二者对吸附位的竞争,竞争吸附服从质量作用定律,高浓度者占优,高浓度Zn对Cd的吸附有明显抑制,完善的土壤重金属阈限指标应包含复合污染的考虑.     

不同水分管理模式联合叶面喷施硅肥对水稻Cd累积的影响

在某重度Cd污染稻田(Cd含量2.83 mg·kg~(-1))开展8种水分管理措施联合叶面喷施硅肥的大田试验,研究不同处理对水稻生长及各部位Cd累积的影响.结果表明:①8种水分管理措施联合叶面喷施硅肥处理对水稻株高和分蘖数没有明显影响,但各处理均增加了水稻糙米生物量,增幅为1.7%～25.0%,其中成熟期淹水+叶面喷施硅肥处理(CY)下糙米生物量达到最高.②常规水分管理+叶面喷施硅肥处理(Si)对土壤Cd两种提取态含量无明显影响,而其他处理降低土壤交换态Cd含量7.8%～42.6%,降低土壤TCLP提取态Cd含量20.0%～40.8%.③常规水分管理+叶面喷施硅肥处理(Si)能降低水稻各部位Cd含量,糙米Cd含量下降了19.0%;其他处理显著降低了水稻各部位中Cd含量,其中仅成熟期湿润+叶面喷施硅肥处理(CS)降低糙米Cd含量降幅最大,降低了44.0%,其次为间歇淹水湿润+叶面喷施硅肥处理(JX)和仅灌浆期湿润+叶面喷施硅肥处理(GS),分别降低36.4%和31.8%.④在中重度Cd污染稻田建议采用仅成熟期湿润+叶面喷施硅肥处理(CS)和间歇淹水湿润+叶面喷施硅肥处理(JX),在不影响水稻产量的同时又显著降低糙米Cd含量.     

典型土壤不同提取态Cd与水稻吸收累积的关系

用盆栽试验方法研究典型土壤不同提取态Cd(TCLP-Cd和土壤溶液-Cd)及其与水稻吸收累积的关系.选取典型水稻土红黄泥(第四纪红色黏土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育的紫泥田),添加外源Cd梯度为0、0.5、1、2、5、10mg·kg~(-1),进行水稻盆栽试验,研究水稻不同生育期土壤pH、土壤溶液Cd(SSE-Cd)、TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)及水稻各部位Cd积累量变化.结果表明,水稻生育期红黄泥SSE-Cd范围为0~2.50μg·L~(-1),平均0.57μg·L~(-1),而紫泥田浓度范围为0~1.60μg·L~(-1),平均0.48μg·L~(-1);红黄泥TCLP-Cd范围为0~0.25 mg·kg~(-1),平均0.10 mg·kg~(-1),而紫泥田为0~0.2mg·kg~(-1),平均0.07 mg·kg~(-1).随着水稻生育期的延长,土壤溶液Cd及TCLP提取态Cd均不同程度降低,且红黄泥高于紫泥田.TCLP提取态Cd与土壤溶液Cd呈显著正相关.随着外源Cd浓度的增加,水稻植株Cd累积量逐渐增加.土壤溶液Cd与米Cd、TCLP提取Cd与米Cd及水稻植株Cd累积量均呈极显著正相关.两种不同母质土壤环境容量差异很大,紫泥田土壤中Cd安全阈值是红黄泥的2.06倍,且两种土壤水稻Cd吸收累积差异明显,因而不同母质土壤Cd污染治理可能需要不同的措施.TCLP提取Cd与水稻Cd累积量相关性更高,提取量更大,可以准确评价土壤中Cd的生物有效性.     

土壤—植物系统中的镉研究进展

镉是土壤-植物系统中毒性最强的重金属之一，由镉产生的环境污染问题也日趋严重。近20年来，世界各国对镉在土壤-植物系统中的形态、转化、分布和毒害机理等都进行了广泛深入的研究本文对这些研究取得的成果和存在的分歧进行了综合评述，并提出对镉污染土壤进行综合治理的措施．     

低浓度Pb^2＋对Cd^2＋污染下冬小麦幼苗根微域土壤水解酶活性及与根微域土壤生化特征关系的影响

采用盆栽试验法探讨了Cd^2＋、低于国家“土壤环境质量标准”规定的II类土壤环境基准值300mg-kg^-1干土时的Pb^2＋与Cd^2＋复合处理对冬小麦幼苗根微域土壤磷酸酶、转化酶和脲酶活性及与根微域土壤微生物数量和生化特征关系的影响特征。结果表明：（1）Cd^2＋对冬小麦幼苗根微域土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性表现为显著抑制效应;而低浓度Pb^2＋主要表现为协同Cd抖污染抑制根微域土壤水解酶活性效应;（2）Cd^2＋处理下,磷酸酶活性与微域土壤有机质含量呈极显著正相关;转化酶活性与细菌、真菌和放线菌数量呈显著负相关,与有机质呈显著正相关;脲酶活性与细菌、真菌和放线菌数量及微生物量碳表现为极显著正相关;（3）Pb^2＋／cd^2＋处理下,碱性磷酸酶活性与微生物量碳表现为显著正相关;转化酶活性与全氮含量表现为显著负相关,与有机质含量呈极显著正相关;脲酶活性与全氮呈极显著正相关,与有机质为极显著负相关,总体来讲,Cd^2＋／Pb2＋与Cd^2＋处理之间酶活性与生化特征的关系存在明显差异;同时Pb^2＋／Cd^2＋处理下磷酸酶、转化酶和脲酶活性与土壤微生物数量之间的相关性特点与Cd^2＋处理下也明显不同。     

外源脱落酸(ABA)增强菹草抗镉(Cd2+)胁迫能力

以高等沉水植物菹草(Potamogen crispus)为试验材料,观察4 mg·L-1 Cd2 胁迫条件下外施脱落酸(abscisic acid,ABA)对菹草某些生理生化指标的影响.结果表明,外施ABA可以明显减轻Cd2 毒害作用,使Cd2 胁迫下菹草叶片中叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性提高,过氧化物酶(POD)活性和O(-)/(·)2产生速率降低,且以施用2.5～5 μmol·L-1 ABA效果最好.     

水稻秸秆生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附特性

利用红外（FTIR）光谱、Boehm滴定、比表面积及微孔分析等方法对300℃、400℃、500℃、600℃下制备的水稻秸秆生物炭进行表征,分别记录为RC300、RC400、RC500和RC600,同时研究了4种生物炭在不同平衡时间、pH值、浓度下对Pb（Ⅱ）的吸附特征.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭表面含氧官能团...     

土壤性质对水稻土中外源镉与铅生物有效性的影响

为定量了解土壤理化性质对进入土壤中的外源镉和铅生物有效性的影响,采集了性质相差较大的16个水稻土,通过添加Cd(或Pb)培养和老化处理(Cd的加入量为0、0.2、0.5、1、2和5 mg·kg-1;Pb加入量为0、20、50、100、200和500 mg·kg-1,培养时间为1年),研究了不同土壤中Cd(或Pb)负荷与土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)的关系.结果表明,随着Cd(或Pb)污染水平的提高,土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)均显著增加,但不同土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)随土壤Cd(或Pb)积累的增加幅度有很大的差异.相关分析表明,水稻土中水溶性Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平和pH值有关;而交换态Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平、pH值、CEC及质地等有关.数据显示,pH值较高、质地较黏的土壤可大大减缓因污染引起的CA和Pb生物有效性的提高.