Iron oxidation-reduction and its impacts on cadmium bioavailability in paddy soils: a review

Redox conditions in paddy soils may vary as they are submerged and drained during rice growth. This change may bring about reductive dissolution of iron (Fe) oxides and subsequent formation of secondary Fe-bearing minerals in rice paddies. The mobility and bioavailability of metal contaminants such as cadmium (Cd) in paddy soils are closely related to the chemical behaviors of Fe. Therefore, in this paper, advances in the study of paddy Fe redox transformations and their effects on Cd availability to rice are briefly reviewed. Current concepts presented in this review include the forms of Fe in paddy soils, the reactions involved in Fe oxidation-reduction, chemical factors affecting Fe redox processes, Cd availability to rice and the impacts of Fe transformation on Cd uptake and translocation in rice. Prospects for future research in this area are also discussed.     

镉与除草剂草甘磷的交互作用对小麦的毒性

种子发芽试验、根伸长抑制试验及植物早期生长试验是目前所建立的3种高等植物毒性试验，这些试验通过研究植物在污染条件下根系发育状况、生物量减少程度或植物耐污特性等方面而对污染物的环境效应进行诊断。文章研究了镉与草甘磷交互作用对小麦发芽率以及发芽后小麦的根长和芽长的影响。结果发现，镉对小麦发芽率没有明显影响，而草甘磷对小麦发芽率、根长和芽长有明显抑制效应。镉在一定程度上降低了草甘磷对小麦发芽的毒性，但对小麦生长仍有明显毒害。当镉与草甘磷共同作用于小麦时，镉的存在增加了低浓度草甘磷的生物毒性，而降低了高浓度草甘磷的生物毒性或没有影响。但是，随着镉浓度增加它们的联合毒件又逐渐增加。     

Effects of salinity on the uptake of lead and cadmium by two mangrove species Rhizophora apiculata Bl. and Avicennia alba Bl.

The uptake of lead (Pb) and cadmium (Cd) by Rhizophora apiculata and Avicennia alba under various salinity levels was examined using hydroponic cultivations. After 3 months of exposure at four levels of Pb (0, 0.03, 0.3 and 3 mg·L^?1) and four levels of Cd (0, 0.005; 0.05 and 0.5 mg·L^?1) at different salinities (0, 15 and 30), uptake of the metals was shown to be differently affected by salinity. For uptake of Pb by R. apiculata, the salinity effect was not significant for the leaves and was most significant in the stem, whereas for A. alba, the effect of salinity was significant only in the stem. Uptake of Pb in the roots and stems of both species was similar, but a higher concentration was recorded in the leaves of A. alba. Salinity was shown to affect the uptake of Cd by all tissues of R. apiculata, but most significantly roots. For A. alba, salinity significantly affects the total uptake of Cd, but this is most significant in the roots. The two mangrove species demonstrated different mechanisms of metal distribution into their organs which may be related to different adaptation mechanisms to saline conditions.     

Cd对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)主要组织器官SOD和POD同工酶的影响

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)的方法,研究了5种浓度的镉(Cd:7.25,14.5,29,58,116mg/L)对河南华溪蟹(Sinopotamonhenanense)肝胰腺、鳃和心脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)同工酶的影响。结果显示,在实验剂量范围内,随着Cd浓度的增加,肝胰腺和鳃中SOD同工酶和POD同工酶有显著的变化,包括新酶带的出现和酶带强度的变化.Cd对肝胰腺和鳃中SOD同工酶具有明显的激活效应,但是对POD同工酶却有抑制作用.Cd对心脏中SOD同工酶的影响不明显,基本没有变化,但却可以抑制POD同工酶的相对活性,包括酶带数和酶带强度的变化.表明SOD和POD同工酶的变化可以灵敏地反映Cd对河南华溪蟹的胁迫程度及毒性大小.     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。     

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应(Ecotoxicological Effect of Cd-Cu-Pb Compound Pollution on Loquat Soil Microbe)

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.     

镉胁迫下柳树5个无性系生理特性的变化

柳树(Salix)以其自己特有的生物学特性,对环境Cd污染具有一定的吸收蓄积能力.以5个金丝柳无性系为材料,用盆栽方法研究了镉胁迫对柳树生理特性的影响,以主成分分析法分析7个生理指标的重要性,并以隶属函数法评价了金丝柳5个无性系镉耐性的强弱.研究结果表明,在10～150 mg.kg-1镉胁迫范围内,金丝柳5个无性系生理变化程度不同,但变化规律基本一致.在Cd胁迫下,金丝柳各无性系植株生长受到抑制;叶绿素质量分数降低;叶片细胞膜透性和游离脯氨酸积累量增加,丙二醛和可溶性蛋白质量分数降低.主成分分析表明本试验中选取的5个成分在评价柳树Cd耐性方面有重要作用,它们分别是地径生长率、叶绿素质量分数、MDA质量分数、脯氨酸质量分数和可溶性蛋白质量分数.用隶属函数法以评定金丝柳5个无性系Cd耐性的强弱顺序为4号＞6号＞5号＞7号＞2号.     

小麦籽粒中镉对锌的拮抗作用与有机肥的调控

研究不同的镉、锌复合污染水平对小麦籽粒锌吸收的影响及有机肥的调控作用。试验结果表明,随着土壤中外源Zn浓度的提高,小麦籽粒Zn含量显著增加;Cd和Zn复合污染的土壤上,小麦籽粒对Zn的吸收累积除受到土壤中外源Zn水平的影响外,还受到外源Cd的影响,高浓度Cd(100 mgkg-1)减少了Zn在小麦籽粒中的累积,说明Cd对小麦吸收Zn有拮抗效应;施用有机肥显著降低了1000 mgkg-1Zn污染土壤上小麦籽粒Zn含量及1000 mgkg-1Zn与100 mgkg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量,而显著增加了500 mgkg-1Zn与Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量。因此,有机肥对Cd和Zn复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量的影响与外源Cd、Zn的浓度组合有关。     

天然沸石对土壤镉及番茄生物量的影响

为了探索沸石对轻度镉污染土壤的修复效果及对番茄生长的影响,利用盆栽试验研究了不同沸石添加量及不同沸石粒级等因素对不同生长时期番茄（Solanum lycopersicum）植株生物量、果实产量和土壤镉质量分数的影响。结果表明,添加沸石均不同程度地提高不同生长期番茄地上部生物量和果实产量;每千克土壤添加10 g的大粒级（MX）沸石使得土壤全镉和有效镉增加最多,同时也使番茄果实增产最多,每千克土壤添加18 g的小粒级（MN）沸石使得土壤全镉质量分数有所降低,土壤有效镉质量分数增加最少,同时也可使番茄果实增产42.9%以上。小粒级（MN）沸石为削减土壤重金属镉的最佳沸石粒级,18 g.kg-1为削减土壤重金属镉的最佳沸石添加量。     

不同生育期镉胁迫对两种水稻的生长、镉吸收及糙米镉含量的影响

采用分阶段加镉水培试验,对杂交水稻“威优1126”和常规水稻“浙辐802”不同生育期对Cd胁迫的生长反应及其对Cd吸收、积累与分配特性进行了比较研究。结果表明,水稻对Cd胁迫的反应因生育期不同而异,幼穗分化之前(前期),镉毒害主要表现为降低光合生产力;幼穗分化至抽穗期(中期)主要抑制幼穗的分化与发育过程;抽穗之后(后期)主要阻碍碳水化合物和NP养分向穗部迁移和转化。从对产量形成影响来看,幼穗分化—抽穗期是水稻对Cd胁迫反应最敏感时期。水稻吸Cd速率为中期>后期>前期。糙米中Cd的含量受水稻植株吸收Cd的总量和茎叶Cd向籽粒转移效率的双重影响。杂交稻对Cd的吸收能力与常规水稻相近,但Cd在地上部分累积的比例比常规水稻高4.9%~21.8%,籽粒部分的镉与茎叶部分镉的比例比常规稻高49%~95%,糙米Cd含量比常规稻高33%~72%。从减产效应和对稻米卫生品质损害来看,杂交水稻对环境Cd污染比常规水稻更加敏感。