区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉 (Cd) 污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛 (Monte-Carlo) 随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值 (0.6 mg·kg⁻¹) ,84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准 (0.1 mg·kg⁻¹) 。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

白腐真菌GanodermaSinense对镉和蒽的去除能力

重金属和有机物复合污染是水处理中的难题。本研究发现一株白腐真菌Ganoderma Sinensis不仅可以通过富集作用去除重金属镉(Cd),而且对蒽具有降解能力。当Cd的浓度为10~30 mg/L时,该菌株对Cd的去除率为6.78%~21.9%;当蒽的浓度为10~30 mg/L时,菌株对蒽的降解率为18.25%~33.3%;当Cd和蒽同时存在于培养基中时,随着Cd浓度的增加(10~30 mg/L),对菌株的生物量及蒽降解的抑制作用也在增大;而随着蒽浓度的增加(10~30 mg/L),菌株的生物量及Cd的富集能力并未受到显著的影响。实验结果表明,该菌株有望用于镉和蒽复合污染的水体处理。     

氮素形态对烟草根际镉的有效性及镉吸收的影响

采用盆栽实验,研究了不同氮素形态对酸性紫色土和中性紫色土中烟草根际有效镉含量及烟草吸收镉的影响。结果表明,氮素形态对烟草根际有效镉含量的影响不显著,但铵态氮(AN)和铵态氮+硝化抑制剂双氰胺(AN+DCD)使非根际有效镉含量显著提高。2种土壤中,烟草的生物量均以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉含量在酸性紫色土中以硝态氮(NN)处理最高,中性紫色土中则以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉累积量均以AN+DCD和AN+NN处理最高。从植物修复角度,2种土壤宜以铵态氮与硝态氮混合或铵态氮与双氰胺混合方式施用。     

外源钙对镉胁迫下苎麻生长及生理代谢的影响

以苎麻为实验材料,采取营养液栽培方式,研究了不同浓度的钙(0、1、5和10 mmol·L-1)在5 mg·L-1 氯化镉胁迫下,对苎麻幼苗生长及植物体内重金属的积累、光合作用、抗氧化作用等的影响。研究结果显示,中浓度钙处理(5 mmol·L-1)能明显缓解镉胁迫对苎麻的毒害作用。与单独镉处理相比,外源5 mmol·L-1钙处理苎麻地上部分和根部的生物量分别为单独镉胁迫下的1.21倍和1.32倍,叶绿素含量增加了19.77%,丙二醛和过氧化氢含量分别下降了19.09%和29.02%,抗氧化酶的活性也发生了相应变化;低浓度钙处理(1 mmol·L-1)显著提高了苎麻茎叶中镉的含量,分别为单独镉胁迫下的2.54倍和3.59倍。由此表明,外源钙和镉的交互作用与外源钙的浓度密切相关。     

产酸内生菌荧光假单胞菌R1对东南景天生长和吸收、积累土壤中重金属锌镉的影响

研究了从东南景天（Sedum alfredii）的根系分离和纯化的内生菌荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）R1（菌株R1）在溶解氧化锌（ZnO）和氧化镉（CdO）过程中的生长代谢特征,分析了代谢产物中有机酸的组成及含量;通过盆栽实验,进一步探讨了土壤接种菌株R1对东南景天的生长、吸收和积累锌、镉的影响。结果发现,菌株R1在生长代谢过程中分泌苹果酸、琥珀酸、乙酸、柠檬酸、草酸等有机酸是导致ZnO和CdO溶解的主要原因,且反应体系中增加ZnO和CdO能够提高有机酸的分泌量,加速ZnO和CdO的溶解。菌株R1接种到未灭菌或灭菌的锌、镉污染土壤中均能在一定程度上促进东南景天的生长和吸收Zn、Cd。在未灭菌ZnO土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Zn积累量分别增加了15.56%、9.74%和29.84%;在灭菌ZnO土壤上,接种菌株R1使东南景天地上部的干物质质量和Zn积累量分别增加9.56%和8.97%。在未灭菌CdO土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加30.30%、6.15%和27.21%;在灭菌CdO土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加5.08%、8.82%和26.14%。     

外源螯合剂CA和NTA对苎麻修复铅镉复合污染土壤的影响

采用盆栽实验,研究了在两组铅镉复合污染（Cd（10 mg·kg-1）/Pb（100 mg·kg-1）和Cd（50 mg·kg-1）/Pb（500 mg·kg-1））条件下,不同浓度的柠檬酸（CA）和氮三乙酸（NTA）（0,1,5,10 mmol·kg-1）对苎麻生物量、地上部分丙二醛（MDA）含量和抗氧化酶活性、苎麻各部分对Pb和Cd的积累的影响。结果表明,CA和NTA的应用均能促进苎麻的生长和提高Pb和Cd在苎麻体内积累。CA在促进苎麻生长、增强了苎麻对Cd的吸收和转移方面效果显著,但是,CA对Pb的提取和转移促进效果不显著。NTA促进苎麻对Pb的吸收和转移,并且同样有助于Cd的植物修复。苎麻体内CAT,SOD,POD活性和MDA含量变化表明CA和NTA缓解了Cd和Pb对苎麻的氧化胁迫。因此,外源螯合剂CA和NTA的应用有利于铅镉复合污染土壤的植物修复。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。     

模拟酸雨对磷酸二氢钾钝化污染土壤Cu、Cd、Pb和P释放的影响

以磷酸二氢钾(PDP)钝化后的重金属污染土壤为研究对象,通过室内土柱淋溶实验,考察在pH为3.5、4.5和5.6的模拟酸雨作用下土壤Cu、Cd、Pb和P的释放特征。结果表明:PDP处理较对照处理显著增加了淋出液中pH、电导率(EC)和总有机碳(TOC)含量,但不同pH模拟酸雨对对照和PDP处理淋出液pH、EC和TOC含量影响较小。对照处理中,正磷酸盐含量维持在较低水平(0.02~0.13 mg·L-1);PDP处理下,正磷酸盐含量在1~3 L和4~12 L分别是《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)五类水标准(总磷含量0.4 mg·L-1)的55.1~819倍和9.46~46.6倍,对地表水表现出较大的富营养化风险。PDP处理较对照处理显著降低了淋溶初期淋出液中的Cu、Cd和Pb含量,但是随模拟酸雨pH降低,对照和PDP处理的土壤淋出液中Cu、Pb含量均未表现出显著差异。因此,PDP处理能够显著钝化污染土壤中的Cu、Cd和Pb,但需关注酸雨淋溶下过量磷释放对地表水富营养化的潜在风险。     

PRB技术同步去除地下水中硝酸盐和镉

为评估可渗透反应墙(PRB)技术同步去除复合污染地下水中硝酸盐和重金属的可行性,选取蛭石、活性炭、固定化微生物为PRB反应介质,采用批实验和柱实验在不同填装方式及不同水力停留时间等条件下,考察PRB技术对硝酸盐和Cd2+的同步去除效果。结果表明：PRB介质为蛭石或活性炭与固定化微生物组合型填料时,Cd2+对PRB去除复合污染水体中的硝酸盐影响甚微,可实现高效的同步去除;当进水NO3-N浓度为50 mg·L-1、Cd2+浓度为10 mg·L-1时,活性炭与固定化微生物的组合型反应介质对NO3-N和Cd2+去除率分别可达93.13%和95.80%,蛭石与固定化微生物的组合型反应介质对NO3-N和Cd2+去除率分别可达92.70%和99.50%,经处理后的水质可达到地下水Ⅲ级质量标准(GB/T 14848-2017)。以蛭石+固定化微生物、活性炭+固定化微生物作为反应介质的PRB技术可以实现NO3-N和Cd2+的同步去除,该技术可应用于处理硝酸盐和重金属复合污染地下水。     

有色金属冶炼厂镉污染土壤淋洗除镉

以云南省某废弃有色金属冶炼厂镉污染土壤为研究对象,分别采用单一淋洗和复合淋洗方法探究盐酸、FeCl3、鼠李糖脂淋洗剂及淋洗条件对土壤中镉去除效果的影响。结果表明,在盐酸(1 mol·L-1)+鼠李糖脂(2%)配比为2∶1,液固比为8∶1,淋洗时间为24 h的条件下,土壤中镉的去除率可达86.78%,可将镉污染强度为1 180 mg·kg-1的土壤修复至满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600-2018)第二类用地管制值(Cd-1)的要求。该方法可有效去除土壤中活性态镉,使土壤生物毒性明显降低。