黏土矿物原位修复镉污染稻田及其对土壤氮磷和酶活性的影响

分别以黏土矿物坡缕石和海泡石作为钝化材料,对重金属镉污染的酸性水稻土壤进行原位钝化修复田间示范试验,考察了两种黏土矿物在不同添加剂量下对稻谷产量、糙米镉含量及土壤中有效态镉含量等变化的影响,用以表征修复效果.同时,深入研究了两种黏土矿物对土壤pH、土壤水解氮、有效磷含量及相关酶活性的影响以表征其对土壤环境质量的影响,并对各项理化指标之间的相关性进行分析.结果表明,田间示范条件下两种黏土均提高了土壤pH,降低了土壤中镉的生物有效性,明显降低了糙米中镉含量.其中,经2.00 kg·m-2坡缕石和2.25 kg·m-2海泡石处理后,糙米镉含量最大降幅分别为54.6%和73.5%,分别降低至0.32和0.18 mg·kg-1.土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶及蔗糖酶的活性均得到不同程度的提高,表明经钝化修复后土壤中相关代谢反应得到恢复;两种黏土矿物对土壤中水解氮含量无明显影响,但降低了土壤有效磷含量.综合总体表现,两种黏土矿物可被推荐作为镉污染酸性稻田土壤的原位钝化修复材料.     

硒对镉胁迫下菠菜生理特性、元素含量及镉吸收转运的影响

为了探讨硒(Se)对菠菜中的镉(Cd)胁迫造成毒害的缓解作用,采用盆栽试验,研究了不同浓度Se(0、0.5、2.0、4.0 mg·L-1)对不同浓度Cd(0.5和2.0 mg·kg-1)胁迫下菠菜生理特性、元素含量及Cd吸收转运的影响.结果表明:不同浓度的Se可使丙二醛(MDA)积累量显著降低,最佳作用下分别为两种浓度Cd单一胁迫下的53.93%和41.79%;不同浓度的Se可以缓解Cd胁迫对菠菜地上部和根部的抑制作用,最佳缓解条件下,菠菜地上部和根部的鲜重分别为两种浓度Cd单一胁迫时的1.13倍、1.29倍和1.31倍、1.37倍,干重分别为1.78倍、2.09倍和3.03倍、4.36倍;叶绿素含量显著提高,在最佳缓解浓度下分别是两种浓度Cd单一胁迫时的1.51倍和1.35倍;与两种浓度Cd单一胁迫相比,最佳缓解浓度下超氧化物歧化酶(SOD)活性分别提高了36.0%和42.8%;外源Se可以使地上部和根部的K、Na、Ca和Mg等元素的含量不同程度的增加;施Se可以有效的抑制菠菜根部对Cd的吸收、富集和向地上部的转运,使菠菜地上部和根部Cd含量显著降低,分别为两种浓度Cd单一胁迫下的65.77%、75.92%和46.11%、70.01%,表明外源Se能有效的减轻Cd胁迫对菠菜的毒害作用.对本研究所用的两种浓度Cd来说,最佳的缓解浓度为2.0 mg·L-1和4.0 mg·L-1.     

巯基硅烷改性多壁碳纳米管的合成及其对Cd2+的吸附性能研究

利用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)作硅烷偶联剂对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,制备巯基硅烷改性多壁碳纳米管(SHMWCNTs),并进行了SH-MWCNTs对Cd~(2+)的批量吸附实验.同时,利用扫描电镜(SEM)、X射线光子能量仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)对SHMWCNTs进行表征,探究了溶液初始pH、吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始Cd~(2+)浓度等因素对吸附效果的影响,分析了吸附动力学特征及吸附等温线特征,初步探讨了吸附机理.SEM、EDS与FT-IR图谱显示,MPTMS已成功接枝到MWCNTs表面,表明SH-MWCNTs制备成功.吸附时间为90 min,pH为4时的吸附效果最佳,吸附量随SH-MWCNTs投加量、Cd~(2+)浓度的增加而增大.吸附动力学和吸附等温线研究表明,SHMWCNTs对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级线性方程,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir 2种模型,吸附以单分子层吸附为主,也存在层间扩散的多层吸附.     

不同铁营养状况下根系特征及蒸腾对黄瓜幼苗吸收镉的影响

采用营养液培养方法,研究了不同铁营养状况下的根系形态变化及蒸腾作用对不同品种黄瓜幼苗吸收镉的影响.结果表明,不加铁处理对地上部生物量的影响大于对根系的影响,并且不同品种间生物量差异显著.不加铁处理和低水平铁处理时,黄瓜根长变长、根表面积变大.与不加铁处理相比,加铁处理显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收,中农5号(缺铁敏感黄瓜品种)和津春4号(缺铁不敏感黄瓜品种)每克根对镉的吸收量分别降低了25.5%~45.5%和28.8%~55.0%;但却增加了镉向地上部的转运,镉在叶中的分配系数分别增加了2.2~3.6倍(中农5号)和2.6~3.7倍(津春4号).缺铁敏感的中农5号吸镉总量与根长、根表面积都呈显著正相关性,而缺铁不敏感的津春4号吸镉总量与根长、根表面积之间的关系不显著.不管是中农5号还是津春4号,其蒸腾速率与每克根吸收镉的量均呈显著的正相关关系.不同铁营养状况影响了黄瓜幼苗的根系形态和蒸腾速率,从而影响了根系对镉的吸收,高铁水平显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收.     

速生树种竹柳对复合污染土壤中镉和锌的吸收、积累与生理响应特性

为探讨竹柳在重金属复合污染(镉、锌)土壤中生长的生理变化及重金属在植株内的转移情况,以竹柳(Salix sp.)三号及竹柳五号为试验材料,以重金属复合污染的水稻土为供试土壤,通过盆栽试验研究了重金属对竹柳生理指标、重金属吸收与积累量、富集系数(BCF)和转运系数(TF)的影响.结果表明:竹柳各器官重金属含量和转移情况不同,其中,叶片中Cd、Zn含量最高,分别达61.4和1940 mg·kg~(-1);竹柳三号对Zn的转运能力大于竹柳五号,而竹柳五号的净光合速率更高;生长100 d后,重金属在竹柳叶片中的积累量和转移系数均高于其他部位,竹柳吸收的重金属主要分布在叶片中,可通过集中处理叶片达到去除土壤中重金属污染的目的.     

不同生物质炭对酸雨及氧化性沉降下花生生长及累积砷镉的影响

通过温室盆栽试验,研究了普通生物质炭和铁基生物质炭对酸雨及氧化性沉降下不同生育期花生生长及累积砷、镉(As、Cd)的影响.结果表明,酸雨及50μmol·L-1H2O2沉降处理对处于花期及成熟期中花生的生物量、根瘤数和瘤干重的影响不显著(p0.05),但却显著增加了花生籽粒中Cd的含量和花生壳中As的含量(p0.05).其中,铁基生物质炭可显著降低酸雨及氧化性沉降下花生地上部、根部、籽粒、壳中累积As、Cd含量(p0.05),且作用效果明显强于普通生物质炭.由此可知,酸雨及氧化性沉降增加了花生对土壤重金属As、Cd的富集,而施加铁基生物质炭可有效降低作物的As、Cd累积,为有效防控酸雨及氧化性沉降区域的花生砷、镉重金属污染具有重要现实意义.     

Cancer and Non-Cancer Health Risk from Eating Cassava Grown in Some Mining Communities in Ghana

Food crops such as cassava, cocoyam and other tuber crops grown in mining communities uptake toxic or hazardous chemicals such as arsenic, and cadmium, from the soil. Cassava is a stable food for Ghanaians. This study evaluated human health risk from eating cassava grown in some mining communities in Ghana such as Bogoso, Prestea, Tarkwa and Tamso, which are important mining towns in the Western Region of Ghana. The study evaluated cancer and non-cancer health effects from eating cassava grown in the study areas in accordance with US Environmental Protection Agency’s Risk Assessment guidelines. The results of the study revealed the following: cancer health risk for Tamso, 0.098 (RME – Reasonable Maximum Exposure) and 0.082 (CTE – Central Tendency Exposure). This means that approximately 10 and 8 out of 100 resident adults are likely to suffer from cancer related cases by RME and CTE parameters respectively. For Prestea, we have 0.010 and 0.12, which also means that approximately 1 out of 100 and 10 resident adults out of 100 are also likely to suffer from cancer related diseases by RME and CTE parameters. The results of the study obtained were found to be above the acceptable cancer risk range of 1× 10⁻⁶ to 1× 10⁻⁴, i.e., 1 case of cancer out of 1 million or 100,000 people respectively.     

Biomonitoring in the Boulder River Watershed, Montana, USA: Metal Concentrations in Biofilm and Macroinvertebrates, and Relations with Macroinvertebrate Assemblage

Portions of the Boulder River watershed contain elevated concentrations of arsenic, cadmium, copper, lead, and zinc in water, sediment, and biota. We measured concentrations of As, Cd, Cu, Pb, and Zn in biofilm and macroinvertebrates, and assessed macroinvertebrate assemblage and aquatic habitat with the objective of monitoring planned remediation efforts. Concentrations of metals were generally higher in downstream sites compared with upstream or reference sites, and two sites contained metal concentrations in macroinvertebrates greater than values reported to reduce health and survival of resident trout. Macroinvertebrate assemblage was correlated with metal concentrations in biofilm and macroinvertebrates. However, macroinvertebrate metrics were significantly correlated with a greater number of biofilm metals (8) than metals in invertebrates (4). Lead concentrations in biofilm appeared to have the most significant impact on macroinvertebrate assemblage. Metal concentrations in macroinvertebrates were directly proportional to concentrations in biofilm, indicating biofilm as a potential surrogate for monitoring metal impacts in aquatic systems.     

Cd、Pb污染对几种叶类蔬菜生长的影响及其毒害症状

通过生物盆栽试验,研究了重金属Cd、Pb污染对3种叶类蔬菜(青菜、白菜、菠菜)生长的影响.结果表明,1)重金属污染对叶类蔬菜生长的影响及毒害症状因重金属种类和蔬菜品种而异.其中青菜对Pb污染敏感性最低,仅在高浓度污染时才表现出生长抑制作用.较低浓度Cd、Pb对蔬菜生长还具有一定促进作用.青菜、白菜和菠菜体内Cd累积量与土壤中Cd投加量呈显著线性关系(r2分别为0.995、0.992、0.958);2)蔬菜在不同重金属污染浓度下的吸收和富集能力存在差异.青菜和白菜在300mg·kg-1Cd投加量时表现出最大的富集能力(p<0.05).Pb处理下,白菜Pb富集系数始终低于青菜和菠菜,青菜的最大Pb富集系数出现在Pb投加量为2900mg·kg-1时;而菠菜则在Pb投加量1500mg·kg-1时表现出最强的Pb富集能力.     

LB复合膜选择性检测水中痕量镉离子的方法研究

开发了一种利用LB复合膜选择性地检测水中痕量镉离子的技术方法,研究了最佳LB复合膜检测器的制作条件.用表面活性剂十二烷基-(2-噻唑偶氮)间苯二酚(DTAR)作显色剂,对乙烯基硬脂酸盐(PVS)、十八烷基异丁烯酸盐(PMOA)、乙烯基-N-氨基甲酸十八烷基酯(PVOC)和顺丁烯二酸酐-1-十八烯(PMO)4种聚合物进行了强度实验,得出稳定的检测器结构,即偶数层DTAR上附着单层PVOC的LB复合膜.经过灵敏度实验,制作出最佳LB复合膜检测器DTAR6-PVOC1,在pH为7.5,温度40℃且搅拌的反应条件下,该检测器可以在10 min之内检出10-7mol/L镉,并可目视定性及半定量检测出水中痕量镉离子.水中可能共存的离子中只有CU2+和Zn2+会干扰镉离子的检测,需要抑制.