施用污泥对土壤重金属形态分布和生物有效性的影响

采用盆栽技术和BCR连续浸提法研究了污泥的添加对土壤Cd、Pb、Cu和Zn形态分布的影响及重金属在黑麦草-施污泥土壤中迁移转化规律.结果表明:污泥的添加使土壤中生物有效态的Cd和Zn含量显著增加,生物有效态Pb含量显著降低,残渣态Pb的比例较CK增加了33.3％～74.5％,而可交换态和可还原态Cu含量在污泥与土壤添加比为1∶1时,仅占总量的0.7％和0.2％.污泥的添加能促进黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,抑制对Pb的吸收.多元线性回归分析结果表明,黑麦草体内Cd、Zn和Cu含量分别与土壤中可还原态Cd、Zn和可氧化态Cu含量存在正相关,草体中Pb的含量则受土壤中可交换态和可氧化态Pb含量共同影响.种植黑麦草后根际土中可氧化态Cd和Cu分别向可交换态Cd和残渣态Cu转化,可交换态和可还原态Zn向可氧化态Zn转化,Pb的生物有效性基本未受影响.     

生长在铅锌矿废水污灌区的长豇豆组织中Pb、Zn、Cd含量的品种间差异

在经铅锌矿废水灌溉约50年的农田中种植24个长豇豆品种,测定植物体内的Pb、Zn、Cd在根、茎、叶及果实中的含量。结果表明,Cd在长豇豆根、茎、叶及果实的平均含量分别为1．212、0．425、1．051mg·kg^-1和0．011mg·kg^-1;Pb则分别是92．53、9．79、33．08mg·kg^-1和0．120mg·kg^-1;Zn分别是130．14、59．40、99．94mg·kg^-1和6．320mg·kg^-1。果实中的Cd、Pb和Zn最大品种间差异分别达4．4倍、4．2倍和1．6倍;各品种3种重金属含量ANOVA分析结果显示了品种间差异具有极显著意义。不同仁色（花仁、红仁及黑仁）长豇豆品种间的3种重金属含量在根部均有显著差异,而Zn及Cd含量在茎组织中也有显著差异;但各组在叶及果实中没有显著差异。尽管污灌区土壤Cd、Pb和Zn浓度均超出了国家土壤环境质量标准二级土壤的最高限值,但绝大多数品种的果实中所含重金属均符合国家食品卫生标准。Pb较易在果实中积累,有一个品种果实Pb浓度超过国家标准。根和茎中的3种重金属含量相互间均具有高度相关性,且果实中的Cd和Pb含量间也有显著相关,表明长豇豆对Cd、Pb和Zn的吸收和积累有协同性,这一特性使得同时低量积累重金属的长豇豆品种的筛选更为容易,特别是在可食部分同时低量积累Cd和Pb的品种。污灌区具有比对照区更高的产量,说明长豇豆能耐受农田中Cd、Pb和Zn的复合污染,因而生产者比较难以从长豇豆的中毒症状发现重金属的污染,导致在污染土壤中生产长豇豆容易受重金属污染。可见,筛选和培育低量积累重金属的长豇豆品种有利于降低人类通过食物链暴露于重金属的水平。     

不同类型土壤小麦-水稻轮作体系施用含重金属污泥的环境效应

采用贵州黄壤、石灰土和浙江水稻土,通过盆栽试验探讨了在3种土壤上施用含不同浓度重金属的污泥对小麦、水稻生长及锌(Zn)镉(Cd)吸收性的影响.结果表明： 不同土壤施用同种污泥所产生的重金属污染风险不同,在黄壤和水稻土上施用高浓度重金属污泥对作物的污染风险较高.一次施用Zn、Cd浓度分别为1789、8.47 mg·kg-1的污泥1.6%,使黄壤小麦籽粒中Zn、Cd浓度分别达109、0.08 mg·kg-1;第二次施用后种植水稻,糙米中Zn、Cd浓度达52.0、0.54 mg·kg-1.而施用污泥后石灰性土壤的两种作物其可食部分均无重金属污染风险.土壤醋酸铵提取态Zn是影响麦粒和糙米中Zn浓度的主要因素,而土壤醋酸铵提取态Cd对麦粒和糙米中Cd浓度无明显影响.施用高浓度重金属污泥使3种土壤Zn、Cd全量显著提高,且两次施用后土壤全量Zn均超过国家土壤环境质量二级标准.     

碳酸钙对水稻吸收重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

选用重金属(Pb、Cd、Zn)和As复合污染土壤进行水稻盆栽试验,结果表明,碳酸钙的添加显著提高了土壤pH值,显著降低了土壤中交换态Pb、Cd、Zn和As的含量,与对照相比,交换态Pb、Cd、Zn和As含量分别最多降低了98.35%,93.72%,98.52%和69.48%。碳酸钙对水稻根、稻谷干重和总生物量没有显著影响,添加量过高时显著降低了水稻分蘖数和茎叶干重,说明过量施用碳酸钙对水稻生长会产生负面作用。因为碳酸钙的添加,水稻植株各部位重金属Zn含量显著降低,糙米中Zn含量最多减少了34.95%;根、谷壳中Pb、Cd含量显著降低,但糙米中含量却未显著降低;水稻各部位As含量均没有显著降低。参照《食品中污染物限量》(GB2762—2012),试验糙米中Pb、Cd、无机As含量均未达到限量标准。显然,碳酸钙的添加降低了Pb、Cd、Zn的生物有效性(水稻根系对Pb、Cd、Zn的吸收累积减少),但并未有效地抑制Pb、Cd向糙米转运;碳酸钙显著降低了土壤的交换态As含量,但并未使土壤中As的生物有效性明显降低(水稻植株各部位的As含量并未显著减少)。     

长沙城市森林土壤7种重金属含量特征及其潜在生态风险

采用调查分析方法,研究长沙城市森林土壤Zn、Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg7种重金属含量,并以长沙市土壤背景值和湖南省土壤背景值为参比值,采用Hakanson潜在生态危害指数法评价不同城市化梯度森林土壤重金属潜在生态风险.结果表明:7种重金属的平均含量均随着城市化程度提高而增加,Pb增幅最大,As增幅最小.同一城市化梯度森林土壤均以Zn平均含量最高,Cd最低,但均未超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)Ⅱ级标准值.在城市中心区,桂花树林、樟树+桂花树混交林土壤Zn、Cu、Pb、As、Hg平均含量普遍较高,而樟树+马尾松混交林、桂花树+杜英混交林土壤Cu、Ni、As、Cd、Hg平均含量普遍较低,Pb、Zn空间分布差异明显,Cd、Ni、As空间分布比较均匀,Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg之间(除Cd与As、Ni之间外)均存在显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)的相关性,与土壤有机质之间也呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)的相关性,Zn、Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg主要是人为输入;中心区森林土壤重金属的潜在生态危害已达到中等生态危害程度,边缘区接近中等生态危害程度,郊区为轻微生态危害程度,Zn、Cu、Ni、Pb、As均为轻微生态危害程度,Cd、Hg已达到中等生态危害程度以上.     

施用污泥对油菜根际养分和不同种类重金属的影响

根际是控制植物养分动态的重要因素,养分动态也影响着根际土壤环境。当土壤被污水污泥改良后,根际土壤中的养分和重金属性质也会发生变化。目前很少有人研究施用污泥的土壤中植物根系对根际重金属有效性和分布的影响。采用根垫—冰冻薄层切片法对施用污泥后土壤中油菜根际的养分和重金属分布情况进行研究,以期探明污泥改良土壤中根际重金属的活化特征。当土壤施用污泥后,根际土壤中DTPA提取态Zn,Cd,Ni,Mn,有效磷,有效钾和铵态氮被显著消耗,而根际土壤中DTPA提取态Cu没有明显的消耗或积累。当土壤中施用大量污泥时,根际土壤的pH值随着离根表面距离的增加而增加。无论土壤是否用污泥处理,油菜根际土壤中可交换态Cu都显著减少。当土壤被50%污泥改良时,在距离根表面0—2 mm处的油菜根际土壤中碳酸盐结合态,铁锰氧化物结合态,有机物结合态,残渣态的Cu和Zn都被消耗较多。污泥的施用对油菜的生长有促进作用。随着污泥施用量的增加,油菜地上部分Cu和Zn的含量没有显著变化。施用污泥量小于25%的土壤中,污泥没有增加重金属的可利用性和移动性。除了Cu,油菜根际土壤中DTPA提取态Zn,Cd,Ni的减少表明施用污泥的土壤中重金属的活化是非常有限的。     

第二松花江下游稻田土壤重金属含量特征及来源分析

于2008年秋季,在长期引用第二松花江（二松）江水进行灌溉的前郭灌区,采集了具有不同灌溉历史的稻田耕层土壤样品65个,测定了土壤中7种重金属含量,分析重金属在表层土壤中的累积特征,探讨发生累积的重金属的输入途径和来源.结果表明：稻田土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As、Hg的含量分别为14.1～28.4、37.6～57.4、53.3～84.4、0.044～0.367、18.4～37.0、3.25～12.11、0.031～0.155 mg·kg^-1.Pb、Hg、Cd表现出明显的累积趋势,其含量超过基线值的比例分别为100.0%、38.7%和66.1%,其余重金属元素未出现累积现象.随着灌溉历史的增长,稻田土壤中Pb含量呈逐渐降低趋势,Hg含量呈逐渐升高趋势.Cd含量与灌溉历史的关系不明显.稻田土壤中累积的Pb主要与过去使用含Pb汽油产生的废气沉降有关;Hg主要来源于曾受污染的二松江水,随引水灌溉输入;Cd主要来源于化肥、农药等农用化学品的施用.尽管本区稻田土壤中Pb、Hg、Cd出现明显累积现象,但其生态风险水平很低,不会对当地农业生产及粮食安全构成威胁.     

污泥堆肥对园林植物合果芋(Syngonium podophyllum)生长及重金属吸收累积的影响

采用盆栽试验探究污泥堆肥施用量对园林植物合果芋(Syngonium podophyllum)生长及重金属积累的影响,以期为污泥堆肥的园林利用提供参考依据。结果表明:污泥堆肥施用比例≥30%时,显著促进合果芋的株高生长和生物量积累;在纯污泥条件下,合果芋的N、P和K吸收量和重金属Cu、Zn、Pb和Cd的积累量均达到最大值;污泥堆肥施用量对合果芋的重金属富集和转移系数有显著影响,合果芋对Cu、Zn和Pb的富集和转移能力相比Cd较弱;当污泥施用量≤30%时,合果芋地上部、地下部对Cd的富集系数均大于1,有望成为污泥园林利用过程中Cd提取的有效候选植物;总体来看,合果芋对重金属的富集系数大小表现为CdZnCuPb,与重金属污染程度排名一致;合果芋对污泥堆肥有较好的适应性和耐重金属能力,施用30%污泥堆肥既促进合果芋生长又降低土壤重金属污染的风险。     

公路绿化植物油松(Pinus tabulaeformis)和小叶杨(Populus simonii)对重金属元素的吸收与积累

对内蒙古西部公路绿化植物油松（Pinus tabulaeformis）、小叶杨（Populus simonii）及其根际土壤中重金属元素（Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr）和类金属元素（As和Se）含量以及根际土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Ni和Cr）形态、土壤pH值进行了测定。对比分析了公路沿线不同绿化植物及其不同器官对重金属元素的吸收与积累特征。结果表明：绿化植物根际土壤对重金属元素的吸附及污染程度以Cd为最高。随原子序数的递增,小叶杨和油松两种植物的根部和茎叶两种营养器官中重金属的含量均表现出“N”字形变动趋势。而且重金属元素在不同植物不同器官中的含量具有Zn〉Cu〉Ni,Cr,As,Pb〉Cd〉Hg的基本规律。小叶杨茎叶对重金属元素Cr、Ni和Pb的富集能力较根部为强,油松茎叶对重金属元素Cr、Ni、Cu和Pb的富集能力较根部为强。绿化植物根际土壤重金属元素有效态占总量百分比的大小序列为Zn〉Pb〉Ni、Cr〉Cu,与重金属元素在不同植物不同器官中的含量大小序列Zn〉Cu〉Ni、Cr、As、Pb〉Cd〉Hg并非趋于一致。公路绿化植物对根际土壤中重金属元素的吸收和积累与重金属元素有效态所占的比例有关。     

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.     

Effects of Municipal Sewage Sludge Doses on the Chlorophyll Contents and Heavy Metal Concentration of Sugar Beet (Beta vulgaris var. saccharifera)

The present study was conducted to assess the suitability of sewage sludge amendment (SSA) in soil for Beta vulgaris var. saccharifera (sugar beet) by evaluating the heavy metal accumulation and physiological responses of plants grown at a 10%, 25%, and 50% sewage sludge amendment rate. The sewage sludge amendment was modified by the physicochemical properties of soil, thus increasing the availability of heavy metals in the soil and consequently increasing accumulation in plant parts. Cd, Pb, Ni, and Cu concentrations in roots were significantly higher in plants grown at 25% as compared to 50% SSA; however, Cr and Zn concentration was higher at 50% than 25% SSA. The concentrations of heavy metal showed a trend of Zn > Ni > Cu > Cr > Pb > Cd in roots and Zn > Cu > Ni > Cr > Pb > Cd in leaves. The only instance in which the chlorophyll content did not increase after the sewage sludge treatments was 50%. There were approximately 1.12-fold differences between the control and 50% sewage sludge application for chlorophyll content. The sewage sludge amendment led to a significant increase in Pb, Cr, Cd, Cu, Zn, and Ni concentrations of the soil. The heavy metal accumulation in the soil after the treatments did not exceed the limits for the land application of sewage sludge recommended by the US Environmental Protection Agency (US EPA). The increased concentration of heavy metals in the soil due to the sewage sludge amendment led to increases in heavy metal uptake and the leaf and root concentrations of Ni, Zn, Cd, Cu, Cr, Pb, and Zn in plants as compared to those grown on unamended soil. More accumulation occurred in roots and leaves than in shoots for most of the heavy metals. The concentrations of Cd, Cr, and Pb were more than the permissible limits of national standards in the edible portion of sugar beet grown on different sewage sludge amendment ratios. The study concludes that the sewage sludge amendment in the soil for growing sugar beet may not be a good option due to risk of contamination of Cr, Pb, and Cd.     

Heavy Metal Phytotoxicity to Radish (Raphanus sativus L.) in a Digested Sludge-amended Gangetic Alluvium

A limiting factor in land application of sewage sludge is the resultant heavy metal accumulation in soils followed by biomagnification in the food chain, posing a potential hazard to animal and human health. In view of this fact, pot experiments were conducted to evaluate the effect of digested sludge application to soil on phytotoxicity of heavy metals such as Cd, Cr, Ni, and Pb to radish (Raphanus sativus L.) plants. Increasing sludge levels resulted in increased levels of DTPA-extractable heavy metals in the soil. Cadmium was the dominant metal extracted by DTPA followed by Ni, Pb, and Cr. The extractability of metals by DTPA tended to decrease from the first to the second crop. Dry matter yield of radish increased significantly as a function of increasing sludge treatments. Soil application of sludge raised the concentration of one or more heavy metals in plants. Shoots contained higher concentrations of Cd, Cr, and Ni than the roots of radish plants. Shoot concentrations of Cd, Cr, Ni, and Pb were within the tolerance levels of this crop at all rates of sludge application. Shoot as well as root concentration of Cd was above 0.5 mg kg^?1, considered toxic for human and animal consumption. The levels of DTPA-extractable Cd and Ni were less correlated while those of Cr and Pb were more correlated with their respective shoot and root contents. The results emphasize that accumulation of potentially toxic heavy metals in soil and their build-up in vegetable crops should not be ignored when sludge is applied as an amendment to land.     

改性措施对复合污染土壤重金属行为影响的研究

采用田间实验的方法,研究了在复合污染土壤上石灰＋Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ肥处理对重金属迁移、积累的影响及重金属的作物效应．结果表明,在污染土壤上采用石灰＋Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ肥处理可减少重金属向作物籽实的迁移和积累,特别是Ｃｄ、Ｐｈ、Ａｓ３元素;改性以后,水稻、小麦Ｃｄ吸收量比改性前降低了３１．５—５５％．４种作物对Ｐｈ的吸收量降低了２３．４－５７．８％,Ｃｕ、Ｚｎ吸收量略有降低．水稻Ａｓ吸收量增加了５６．８％,小麦、大豆Ａｓ吸收量减少６１．８－８１．１％．重金属在土壤中存在的形态发生了变化,Ｃｄ、Ｐｈ、Ｚｎ交换态百分含量不同程度地有所减少,而碳酸盐结合态有所增加,可被植物吸收利用的有效含量降低．     

Cd、Zn、Pb及其相互作用对烟草、小麦的影响

烟草对Cd、Zn、Pb是一种敏感性作物,Cd、Zn、Pb对烟草的影响比对小安、水稻都大。 Cd、Zn、Pb在烟草各器官中的累积随土壤Cd、Zn、Pb浓度的增高而增大。 Cd、Zn、Pb在烟草各器官中含量的次序为:茎叶>根>籽粒。它们在根中受阻,而较易转移到茎叶和籽粒中。 烟草对Pb的吸收比对Zn和Cd明显地低。Pb仍然是一种低吸收性元素。 土壤Zn增加,减低了烟草对Cd的吸收,而土壤Pb的增加,则促进了烟草对Cd的吸收。     

铅锌矿废水中重金属在宽叶香蒲（Typha latifolia）的积累与分布

 本文通过对净化塘系统和对照点的水、土和宽叶香蒲组织的分析结果指出：宽叶香蒲具有较强的忍耐、吸收和积累Pb、Zn等重金属的能力。Pb、Zn等重金属在宽叶香蒲体内的积累数量与分布规律是根>地下茎>叶;老地下茎>嫩地下茎;Pb在叶的分布是老叶>成熟叶>嫩叶。在净化塘系统内,各种重金属在宽叶香蒲根部积累比例最大的是Pb,其次是Zn、Cu、Cd、Ni、Mn。     

北京东郊作物对重金属的吸收及其与重金属在土壤中含量和存在形态的关系

重金属在环境中的残留、累积常常引起一些环境问题Schroeder,1965;Lewis,1969;Nandi,1969;Tsuchiya,1969;Friberg,1974。在植物土壤系统中,由于重金属被土壤强烈吸附和固定,很容易在土壤中残留累积,引起生长的植物吸收过多的重金属而造成对人体健康的威胁(Friberg,1974;Lagerwerff,1972;Lisk,1972;Page,1973;Page,     

各种改性剂对重金属迁移,积累影响的研究

采用盆栽实验．研究了在不同改性措施条件下,Ｃｄ、Ｐｈ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ多元素复合污染物对水稻、大豆生长的影响及重金属在土壤－作物系统中迁移、积累的特性．结果表明,作物根系中的离子冲量越大,对作物危害越重．酸处理对作物生长影响较大,而腐殖酸和石灰处理有利于作物的生长．改性剂对重金属迁移能力影响大小依次为酸＞腐殖酸＞石灰．作物的不同部位对重金属吸收的顺序为根＞茎叶＞籽实．重金属在土壤－作物系统中的迁移能力为Ｃｄ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｐｂ．