北京城区公园及其邻近道路国槐叶面尘分布与重金属污染特征

叶面尘可以反映一段时间、一定区域内空气颗粒物的污染状况.为了探究城市公园环境和道路环境的空气颗粒物污染差异,同时采集了北京市12座公园及邻近道路的国槐(Sophora japonica)叶面尘,对比分析其滞尘量、粒径分布、重金属含量的差异,并探讨了重金属的可能来源,结果表明:行道树国槐滞尘量显著高于公园国槐(p =0.041),但后者富集了更多粒径范围在2～ 20 μm之间的颗粒物.叶面尘中的重金属污染程度表现为Cu ＞Pb ＞Zn ＞Cr＞ Ni＞ Mn,其中,Cu、Pb和Zn达到中度污染水平,公园国槐叶面尘重金属元素的含量一般高于行道树国槐.公园国槐叶面尘重金属主要来源于交通排放,其次来自土壤母质,小部分来自工业排放和化石燃料燃烧排放等;行道树国槐叶面尘重金属最重要的来源是交通排放,其次是非特定源(工业排放、化石燃料燃烧排放、地面灰尘的二次扬尘及土壤母质等).本文的研究结果表明,严格控制交通排放是缓解北京城市灰尘污染的重要途径.     

外源植物激素喷施对三叶鬼针草修复镉污染土壤的影响

为了探究外源植物激素喷施对超积累植物吸收重金属的影响,以三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）为供试植物,通过叶面喷施3种不同浓度的6-苄基腺嘌呤（6-BA）、水杨酸（SA）和24-表油菜素甾醇（24-EBR）,研究外源植物激素喷施对三叶鬼针草修复镉（Cd）污染的影响.结果表明,分别喷施适宜浓度的3种外源植物激素：①高效强化三叶鬼针草修复Cd污染土壤效果,使植株叶部Cd含量分别增加4.21%、31.79%和14.89%,使转运系数（TF）分别提高9.67%、18.83%和17.85%,使植株提取效率（PR）分别提高15.36%、32.33%和64.38%;②显著促进三叶鬼针草的生长,使植株地上部干重分别增加了37.53%、74.50%和104.02%;③显著增强三叶鬼针草的光合作用,使植株叶绿素a含量分别提高了79.31%、92.27%和51.12%,此时光化学猝灭系数（qP）分别提高11.32%、89.16%和78.43%,非光化学猝灭系数（NPQ）分别提高51.71%、241.12%和27.85%;④显著强化三叶鬼针草抗氧化能力,使得植株丙二醛（MDA）浓度分别降低了62.41%、68.67%和46.76%,使超氧化物歧化酶（SOD）活性分别提高了68.33%、10.28%和6.17%,过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了31.43%、37.87%和37.31%.综上所述,Cd胁迫下喷施适宜浓度的外源6-BA、SA和24-EBR可显著提高三叶鬼针草生物量,促进重金属在植株体内富集;提升植株光合作用能力,降低重金属胁迫对植株的氧化损伤,增强抗氧化能力,提高植株对于Cd的吸收和耐受性;促进植株根部Cd向地上部转移,提高植株对重金属Cd的提取效率,高效强化植株修复效果,其中以30 mg ·L^-1 SA叶面喷施效果最佳.     

开封市不同功能区叶面尘重金属含量及潜在生态风险

以开封市5个功能区(文教区、旅游区、居民区、闹市区、工业区)叶面尘为研究对象,获得冬青(Ilex chinensis Sims.)及石楠(Photinia Lindl.)叶面尘样品22个.采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定叶面尘Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Ni含量,用相关性分析对叶面尘重金属来源进行解析,同时应用地积累指数及潜在生态风险评价法分析不同功能区叶面尘重金属污染及潜在生态风险.结果表明:叶面尘Cd、Pb、Zn、Cu和Cr含量均显著高于开封市周边灰尘背景值.叶面尘Pb、Zn、Cd属于人为源重金属,Cr、Cu、Ni属于混合源重金属.叶面尘不同重金属地积累指数的大小顺序为CdPbZnCuCrNi,Cd为重污染,Pb和Zn为中污染,Cu和Cr为偏中污染,Ni无污染.7种重金属的单项潜在生态风险指数(Er)的顺序依次为CdPbCuZnCrNi,Cd达到极高生态风险,Pb达到中等生态风险,其余重金属为低生态风险.不同功能区潜在生态风险(RI)的顺序为工业区闹市区居民区文教区旅游区.所有功能区的RI均属于极高生态风险,Cd是最主要的致险因子.     

叶面喷施硅铈复合溶胶对水东芥菜重金属含量及其他品质的影响

田间小区试验研究了叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理对水东芥菜生长、地上部重金属Cd、As、Pb、Cr、Hg含量,以及维生素C（Vc）、可溶性糖、硝酸盐、亚硝酸盐含量等品质的影响。结果表明：叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理,均可以促进水东芥菜生长,增加水东芥菜地上部鲜物质和干物质重量;尤其是叶面喷Si+Ce处理后水东芥菜地上部鲜物质和干物质重量比对照分别增加了6.2%和16.2%;差异达到显著水平。与对照相比,叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理后水东芥菜地上部Cd含量分别下降了24.5%、22.9%、42.6%;As含量分别下降了26.4%、26.0%、40.0%;Pb含量分别下降22.5%、32.5%、36.8%;差异都达到显著水平。但是各处理对水东芥菜地上部 Cr 和 Hg 含量并无显著影响。与单独喷 Si 或单独喷Ce相比,叶面喷Si+Ce复合处理对降低水东芥菜地上部Cd和As含量效果更佳。叶面喷Si、喷Ce以及喷Si+Ce处理,还可以显著增加水东芥菜地上部Vc、可溶性糖含量,显著降低其硝酸盐、亚硝酸盐含量;同时叶面喷施Si+Ce处理后水东芥菜地上部亚硝酸盐含量是分别单独喷Si、喷Ce的80.3%和79.1%,差异达到显著水平。因此,叶面喷施Si+Ce复合处理在促进水东芥菜生长,降低水东芥菜体内重金属含量以及提高水东芥菜品质等方面的性能要优于单独喷施Si或单独喷施Ce。     

叶面喷施硒硅复合溶胶抑制水稻砷积累效应研究

砷是一种毒性较强的类金属元素,稻米砷污染是近年来环境科学关注的难点和热点问题。为了控制稻米对砷的吸收积累,利用水热合成法制备了一系列浓度硒掺杂硅复合溶胶。采用盆栽和大田试验结合的方法,研究了硒掺杂纳米硅溶胶对水稻（Oryza sativa L.）砷吸收积累的影响。结果显示,叶面喷施硒掺杂纳米硅溶胶可以有效缓解水稻砷毒害,增加稻米硒含量,抑制稻米砷积累。盆栽试验结果表明：叶面喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量比对照增加了43.8%,砷含量下降了46%,硒含量由对照的0.050 mg·kg-1增加到0.272 mg·kg-1。且与喷施亚硒酸钠相比（1%Se处理）,喷施硒掺杂纳米硅溶胶更有利于水稻生长,抑制稻米砷积累。与喷施硒质量分数1%的亚硒酸钠（1%Se处理）相比,喷施质量分数1%的硒掺杂纳米硅溶胶（1%Se-Si处理）后,水稻籽粒干质量增加了65.4%,砷含量下降了33.1%。大田试验结果也表明：叶面喷施硒硅复合溶胶可以显著抑制稻米砷积累,且随着硒掺杂量的增加,稻米砷含量显著降低、硒含量显著增加;硒的最佳掺杂量质量分数为0.5%,叶面喷施这种硒掺杂硅溶胶,稻米总砷质量分数由对照的0.25 mg·kg-1下降到0.14 mg·kg-1,稻米中硒的质量分数为0.26 mg·kg-1,符合富硒大米标准。砷污染稻田上,叶面喷施硒硅复合溶胶不仅使稻米砷含量达标,而且可以生产出富硒大米。因此,叶面喷施硒硅复合溶胶可能是治理稻米砷污染的新途径。     

叶施L-半胱氨酸对水稻镉和矿质元素含量的影响

为评估将L-半胱氨酸（L-Cys）作为水稻降Cd叶面调理剂的可行性,通过湖南的田间试验,采用小区试验法研究了L-Cys对水稻籽粒中Cd和矿质元素含量的影响,并通过检测水稻各营养器官的Cd分布和Cd赋存形态的变化,探究了L-Cys调控水稻籽粒Cd积累的作用机制.结果表明,在开花期叶面喷施一次L-Cys即可使水稻籽粒Cd含量显著降低,同时提高其Mg和K的含量,对Ca、Mn和Zn的含量无显著影响.L-Cys的降Cd效果随喷施浓度增加而增强,当浓度为10 mmol·L^-1时,籽粒中Cd含量降至我国食品安全标准0.2 mg·kg^-1以内,降幅达59.2%,同时显著降低了水稻营养器官穗轴、第一节、穗颈、旗叶、第二节间、第二节、第二叶、基部茎叶和根中的Cd含量,降幅分别为58.3%、56.0%、62.7%、67.0%、59.3%、61.5%、60.2%、54.9%和50.3%.水稻不同部位间的Cd转移因子显示,第一节是水稻营养体拦截有害元素Cd的关键器官.叶面喷施L-Cys提高了Cd从旗叶到第一节和第二节间到第一节的转移因子,增幅最高达105.4%和45.8%,并抑制了Cd从第一节继续向上到穗颈的转运,降幅最高达27.5%.在水稻第一节中,L-Cys处理同时降低了无机态、水溶态和残渣态Cd的含量,并提高了其中残渣态Cd的比例至94.4%.由此可见,叶面喷施L-Cys能够降低水稻各营养器官Cd积累量,并促进水稻中Cd向第一节的转运及其对Cd的固定作用,进而提高关键器官第一节对Cd的拦截能力,最终显著抑制Cd向籽粒中的转运积累,同时,叶面喷施L-Cys不降低水稻籽粒中矿质营养元素的含量,具有较好的应用前景.     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.     

土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了土施和喷施不同用量Zn SO4对镉(Cd)低积累油菜生长、Cd吸收及微量元素含量的影响,并通过分析Cd在油菜体内的累积分配规律及土壤Cd有效性变化来揭示其作用机理.结果表明,土施锌(Zn)肥可以显著提高Cd低积累油菜的地上部生物量,最大可使其比对照处理增加71.4%;而喷施Zn肥对Cd低积累油菜地上部生物量没有显著影响.土施和喷施Zn肥都可显著降低Cd低积累油菜的地上部Cd含量,最大降幅为41.4%;在Zn肥用量相差8~10倍的情况下,二者降低油菜地上部Cd含量的效果无显著差异.土施Zn肥可使Cd低积累油菜地上部Cu和Fe含量显著升高,而喷施Zn肥对其没有显著影响,土施和喷施Zn肥都使Cd低积累油菜地上部Mn含量显著降低.土施Zn肥可显著提高土壤有效态Zn含量,但对土壤有效Cd含量没有显著影响;土施和喷施Zn肥可以显著降低油菜根部Cd净吸收量和Cd转运系数,油菜地上部Cd含量与根部Cd净吸收量呈显著的正相关关系(p0.01),而与Cd转运系数无显著的相关性,这表明施用Zn肥降低油菜地上部Cd含量主要是由于抑制根部Cd吸收引起的.总之,喷施Zn肥是调控Cd低积累油菜安全生产的较好措施.     

叶面调理剂对复合污染农田小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应

针对麦田土壤镉（Cd）、砷（As）和铅（Pb）复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn（0.2% ZnSO₄）、Mg（0.4% MgSO₄）和Mn（0.2% MnSO₄）处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应,最终筛选出适用于北方重金属复合污染区有效阻控小麦籽粒中Cd、As和Pb累积的叶面调理剂.结果表明,与对照相比,叶面喷施Zn+Mg+Mn复配溶液能够显著降低小麦籽粒中Cd、As和Pb含量,降幅分别为18.96%、23.87%和51.31%,TF_{籽粒/秸秆}分别降低了14.62%、27.73%和47.70%,该叶面调理剂能够通过抑制Cd、As和Pb从小麦茎叶到籽粒的转运进而降低其在籽粒的累积;研究还发现,对照的籽粒中Cd和As主要分布在中心胚乳（34.08%~37.08%）,而Pb主要分布在果皮和种皮（27.78%）.喷施Zn+Mg+Mn复配溶液可显著降低Cd和As在糊粉层含量,分别比CK降低81.10%和82.24%,而Pb除果皮和种皮、中心胚乳外,各层次Pb含量均显著降低（降幅为42.85%~91.15%）,各层次面粉只有糊粉层（P2）重金属含量与Zn含量呈显著负相关.综上所述,对于北方石灰性土壤Cd、As和Pb中度复合污染农田,于小麦拔节期、孕穗期和灌浆初期各喷施一次Zn+Mg+Mn复配的叶面调理剂,可有效阻控Cd、As和Pb在小麦籽粒尤其是糊粉层的累积.在此基础上,可通过去除麦麸来进一步降低重金属尤其是Cd的污染,保证小麦安全生产和粮食安全.     

叶面喷施纳米MnO2对水稻富集镉的影响机制

镉（Cd）容易被水稻富集,从而造成稻米中Cd含量超标,严重威胁人类健康.锰（Mn）是植物必需元素,为了探究叶面喷施纳米MnO₂对水稻富集Cd的影响机制,本研究在酸性Cd污染土壤上进行田间小区试验,在水稻抽穗早期叶面喷施0.1%、0.3%和0.5%的纳米MnO₂溶液.结果表明与对照组相比,叶面喷施不同浓度的纳米MnO₂可以有效降低水稻叶、壳和糙米中的Cd含量,增加所有部位的Mn含量,但对水稻的产量影响不大.叶面喷施纳米MnO₂后,提高了叶片光合作用效果,抑制了叶片脂质过氧化,增加了氧化应激酶的含量,从而缓解Cd对水稻的胁迫.此外,叶面喷施纳米MnO₂增加了水稻根表铁锰胶膜的含量,强化了铁锰胶膜对Cd的吸附/共沉淀作用,从而限制水稻根系吸收Cd.因此,在水稻抽穗早期叶面喷施纳米MnO₂是一种增加糙米中Mn含量和减少Cd含量的有效措施.