电子垃圾拆解区土壤-农作物系统中镉元素的空间分布特征及其风险评价

随着电子垃圾的与日俱增,电子垃圾拆解活动导致的土壤重金属污染受到众多研究者的关注.为了探究电子垃圾拆解区周边土壤-农作物系统中镉的污染状况和空间分布特征,本研究采集了171对土壤和农作物样品进行系统解析.结果表明,根茎类、叶菜类、茄果类和水果类农作物土壤中镉含量分别为（1.292±0.647）、（1.010±0.201）、（0.921±0.125）和（0.861±0.135） mg·kg^-1,均值分别是浙江省土壤镉含量背景值的10.0、7.8、7.1和6.3倍,是农用地土壤污染风险筛选值的4.31、3.4、3.07和2.72倍,说明镉在土壤中累积明显.而农作物只有少部分超过食品安全限值,而且不同种类农作物对镉的富集能力的大小顺序为：叶菜类 > 根茎类 > 茄果类 > 水果类.单因子污染指数和潜在生态风险评价结果显示,研究区土壤镉污染严重且有高度的潜在生态风险.健康评价模型发现,手-口摄入重金属是造成当地居民健康风险的主要途径,而且重金属镉暴露对儿童造成的健康风险高于成人,但是该地区单一重金属镉污染暂时不会威胁到当地居民的身体健康.Moran''s I指数以及克里格插值结果揭示了镉具有显著的空间自相关性,存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,且高值主要集中在电子垃圾拆解区周围,与电子垃圾拆解活动存在显著相关性.     

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd²⁺吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径（180~250、50~75和≤20 μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3）玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd²⁺浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd²⁺的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为：BC-1（540 min）>BC-2（360 min）>BC-3（80 min）.Langmuir模型能更好拟合Cd²⁺在不同粒径生物炭上的吸附等温过程（R²>0.97）,Cd²⁺最大吸附量随粒径减小而增大,表现为：BC-3（74.43 mg ·g^-1）>BC-2（45.71 mg ·g^-1）>BC-1（44.59 mg ·g^-1）.生物炭吸附Cd²⁺主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.     

产多胺细菌提高小麦Cd抗性和消减Cd吸收机制

为了探究重金属固定植物促生细菌强化作物消减对重金属的吸收及其机制,以产多胺细菌Enterobacter bugandensis YX6和小麦为研究对象,通过水培试验研究Cd胁迫下菌株YX6对小麦生长和Cd吸收以及Cd在小麦根系中亚细胞分布的影响,同时借助非标记蛋白质组学技术研究菌株YX6对小麦根系蛋白质表达的影响.结果表明,与单独3 mg·L^-1Cd处理相比,Cd胁迫下接种菌株YX6显著提高了小麦根（42.71%）和叶片（82.83%）的干重,显著降低了小麦根（48.56%）和叶（61.41%）中Cd的含量.同时,菌株YX6的接种显著提高了小麦根和叶中多胺的含量,进而增强了小麦对Cd的抗性.此外,YX6+Cd处理组中小麦根细胞器和可溶性部分中Cd的比例显著低于单独Cd处理中的比例,而细胞壁中Cd的比例则要高于单独Cd处理中的比例.非标记蛋白质组学显示,Cd胁迫下菌株YX6提高了小麦根系中与DNA修复（蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合物）和激素（脱落酸和茉莉酸）合成相关蛋白质的表达,从而提高了小麦对Cd的抗性和消减Cd吸收.结果可为阐明产多胺细菌消减小麦Cd吸收的分子机制和保障小麦安全生产提供科学依据和技术途径.     

垃圾焚烧中吸附剂对Cd、Pb迁移分布的影响

利用管式炉和模拟垃圾,研究了焚烧过程中SiO₂、Al₂O₃、CaO等吸附剂对重金属Cd、Pb迁移分布的影响规律,考察了不同吸附剂添加量、管式炉反应温度和停留时间的影响.结果表明,在各反应温度下,SiO₂、Al₂O₃、CaO均有利于Cd停留在底渣中;对于Pb,SiO₂、Al₂O₃亦使其易于停留在底渣中,而CaO在高温时表现为使Pb更易于向飞灰迁移.上述影响的程度均随着吸附剂添加量的增加而增加.当反应炉温度为850℃时,各吸附剂对于Cd的吸附效果顺序为CaO>Al₂O₃>SiO₂,对Pb的顺序为Al₂O₃>SiO₂>CaO.反应炉温度和停留时间的增加,也都易于使Cd、Pb向飞灰迁移.     

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

为研究Cd污染土壤的钝化修复技术,同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响,选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料,开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果,并从农田土壤功能角度出发,探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明,采用钝化剂处理污染土壤后,Cd的浸出浓度明显下降,钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上,钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后,土壤pH均有所增加,增幅在2.36~7.51之间,其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比,添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%,添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化,另外,添加牛粪后,w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此,有机材料能显著提升土壤养分指标等级,而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示,钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果,也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能,满足了农田土壤生态安全的要求,在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.      

磷酸盐、腐殖酸与粉煤灰联合钝化处理模拟铅镉污染土壤

本研究利用过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理人工模拟Pb、Cd污染土壤,并采用CaCl_2浸取法、三乙三胺五乙酸(DTPA)浸取法以及BCR形态分级实验评价钝化效果,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEMEDS)分析土壤表面微观形态与结构,进一步探究其钝化机制.结果表明,除了腐殖酸单一处理,其他不同钝化处理均能降低土壤CaCl_2和DTPA提取态Pb、Cd含量,其中先添加过磷酸钙和腐殖酸,然后再添加粉煤灰的联合处理实验组效果最佳.土壤pH值与CaCl_2、DTPA提取态Pb含量存在微弱的正相关关系,与CaCl_2、DTPA提取态Cd含量存在负相关关系,速效磷含量与二者都存在显著的负相关关系,说明速效磷含量是控制土壤Pb、Cd活性的主要因素.施用磷酸盐、腐殖酸和粉煤灰可以促进Pb、Cd由活性较高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,从而有效降低Pb、Cd的迁移能力.XRD和SEM-EDS分析表明,过磷酸钙钝化重金属的机制主要是通过离子交换作用将重金属转化为难溶的Ca-重金属混合磷酸盐,3种钝化剂联合作用机制主要通过溶解/沉淀以及表面吸附作用将重金属转化为稳定的磷酸铅沉淀[Pb_3(PO_4)_2]或者混合重金属矿物[PbFe_3(SO_4)(PO_4)(OH)_6],从而有效钝化重金属.     

镉和乙草胺、苄嘧磺隆对水稻吸收能力的影响

为探讨镉和两种常用除草剂的复合污染对水稻吸收必需矿质元素影响,采用水培法研究了镉(Cd)、乙草胺(AC)和苄嘧磺隆(BSM)在单一及复合污染条件下处理水稻幼苗72h及解除污染并恢复培养96小时后,水稻基本营养元素含量的变化,并对水稻幼苗根系损伤情况也进行了研究。研究发现:Cd和AC、BSM单一和复合处理降低了水稻根系Mn、Cu、Zn的含量。AC单独处理增加了水稻根系Fe的含量,Cd与AC、BSM联合作用时则降低了水稻根系Fe的含量。AC单一及Cd与AC和BSM的复合作用能增加水稻地上部分Fe的含量,最高可达对照的4.5倍。Cd降低了水稻幼苗对Mg的吸收,而AC和BSM却能促进对Mg的吸收。水稻幼苗经96h的恢复培养后,其根和地上部分叶营养元素含量也发生了一些重要的变化,水稻幼苗地上和地下部分Cd的含量发生了显著性下降。Cd和乙草胺、苄嘧磺隆在单独和联合作用下根系和叶片相对电导率、MDA含量都较对照有所升高,而根系活力下降。     

土壤镉污染毒性效应的多指标综合评价

以草甸棕壤为供试土壤,以蚕豆幼苗根尖有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率,幼苗叶片内抗氧化酶活性、植物内源激素含量为指标,采用盆栽方法研究了0～10 mg·kg^-1镉胁迫对植物细胞的遗传和生态毒性效应.结果表明,在此浓度范围内,蚕豆根尖细胞有丝分裂指数、染色体畸变率以及微核率均随镉浓度增加呈显著的剂量-效应正相关关系,其中微核率变化最为明显,处理组微核率分别为对照组的1.43～3.22倍;蚕豆幼苗叶片内的SOD和POD活性变化呈先升高后下降的趋势;而CAT活性随镉浓度增加其变化规律与SOD、POD相反.此外,镉胁迫下植物激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA₃)与细胞分裂素类的玉米素和玉米素核苷总含量(Z&ZR)均表现出低浓度下诱导和较高浓度下诱导率降低的趋势,在镉浓度为2.5 mg·kg^-1时３种植物激素含量均达到最高值,分别比对照组增加了6.6%、 4.0%和12.6%.研究表明,各指标对污染物的毒性具有响应且响应的域值及其敏感度不同,将各指标综合使用可使土壤镉污染的遗传和生态毒性诊断更为有效.     

Spatial distribution of soil heavy metal pollution estimated by different interpolation methods: accuracy and uncertainty analysis

Mapping the spatial distribution of contaminants in soils is the basis of pollution evaluation and risk control. Interpolation methods are extensively applied in the mapping processes to estimate the heavy metal concentrations at unsampled sites. The performances of interpolation methods (inverse distance weighting, local polynomial, ordinary kriging and radial basis functions) were assessed and compared using the root mean square error for cross validation. The results indicated that all interpolation methods provided a high prediction accuracy of the mean concentration of soil heavy metals. However, the classic method based on percentages of polluted samples, gave a pollution area 23.54-41.92% larger than that estimated by interpolation methods. The difference in contaminated area estimation among the four methods reached 6.14%. According to the interpolation results, the spatial uncertainty of polluted areas was mainly located in three types of region: (a) the local maxima concentration region surrounded by low concentration (clean) sites, (b) the local minima concentration region surrounded with highly polluted samples; and (c) the boundaries of the contaminated areas.     

原子吸收法测定水中镉的质量控制指标研究

通过全国多家实验室的大量监测数据,研究分析了镉测定的质量控制指标,并与《水质镉的测定双硫腙分光光度法》（GB/T 7471-1987）和《环境水质监测质量保证手册》（第二版）进行了比较,旨在为环境监测工作提供质量控制依据和质量控制指标。研究表明,标准样品的精密度质量控制指标范围：RSD≤5.0%和RSD’≤8.0%;准...