土壤-水稻系统中重金属复合污染物交互作用及生态效应的研究

1　前　言土壤重金属污染常常是两种或两种以上元素同时作用形成的复合污染 ,如污泥土地利用、污水灌溉等往往是多元素同时进入土壤 植物系统。近十几年来 ,国内外学者特别关注复合污染方面的研究 ,认为元素间的联合作用对作物的产量及元素在作物体内的再分配有着至关重要的影响[1～ 3 ]。同时 ,多元素的联合作用是一个相当复杂的过程。美国Ｗａｌｌａｃｅ等将重金属的联合作用分为协同、竞争、加和、屏蔽和独立作用[4 ,5 ]。多元素相互作用产生的生态效应受多种因素的影响 ,诸如作物的种类、元素的不同组合、元素浓度等。本文探讨了土壤中…     

烟草叶片膜保护酶系统对土壤Hg,Cd,Pb胁迫的响应

采用盆栽实验,就烟草膜保护酶系统对土壤Hg,Cd,Pb胁迫的响应进行研究。结果表明：随着Hg,Cd,Pb浓度的增加,POD活性逐渐增加,CAT活性逐渐减少,SOD活性在三种元素共同作用时逐渐下降,在元素单一或两两作用时,SOD活性呈单峰曲线,但总体水平仍较低。土壤Hg,Cd,Pb的这种影响表现出三元素共同作用＞两两元素作用＞单一元素作用。影响的结果造成活性氧产生与清除之间的不平衡,致使相关生理生化过程紊乱。三种重金属对烟草活性氧清除系统的影响表现出明显地协同作用。     

烟草叶片膜保护酶系统对土壤Hg,Cd,Pb胁迫的响应

采用盆栽实验,就烟草膜保护酶系统对土壤Hg,Cd,Pb胁迫的响应进行研究。结果表明:随着Hg,Cd,Pb浓度的增加,POD活性逐渐增加,CAT活性逐渐减小,SOD活性在三种元素共同作用时逐渐下降,在元素单一或两两作用时,SOD活性呈单峰曲线,但总体水平仍较低。土壤Hg,Cd,Pb的这种影响表现出三元素共同作用>两两元素作用>单一元素作用。影响的结果造成活性氧产生与清除之间的不平衡,致使相关生理生化过程紊乱。三种重金属对烟草活性氧清除系统的影响表现出明显地协同作用。     

有益金属元素对作物生长的影响

伴随着人类对有益元素认识的逐渐提高,其作用机制和特点被不断研究和利用,除硅、硒等非金属类有益元素外,钠、钛、铝等金属类有益元素也在维护作物健康和促进作物生长方面发挥着重要的作用.本文整理阐述了有益金属元素对作物生长的影响,提出了控制有益金属元素的施用浓度及其与农药或其生物刺激素联合施用技术,可实现促进作物生长,防控病虫害,提高作物产质量的目的.     

“矿质代谢”一节教学实录

本节教材主要指出了植物生活需要哪些元素;阐述了根吸收矿质元素的过程及特点;概括性地介绍了矿质元素在植物中的作用和植物体对矿质元素的利用。在叙述以上知识中联系了有关生产实际。本节教学除应让学生了解或掌握以上知识外,还应联系水分代谢、细胞膜等有关知识,使学生把新旧知识融为一体。在这些知识的教学中,渗透研究问题的方法,     

非必需元素的生物效应

生命是自然界长期发展的产物,生命元素来自自然界。迄今,人们已经确认约三十种生命必需元素,它们主要分布在元素周期表前四周期及第五周期的钼和碘。此外,地球表面还存在六十多种天然元素,虽然按目前概念,它们属生命非必需元素(non-essential elements),但却有着直接或间接的生物效应。根据非必需元素对生物的不同效应,分为有益元素(benefitional elements)、沾染元素(contaminant elements)和沾染元素(或有毒元素)(toxic or polluting elements)三类。有益元素是指对生物有营养作用或能促进生物生长的元素,其中有的可能是必需元素。而在体内浓度不恒定,且生理效应尚未确定的元素,暂且定为(冫占)染元素。至于     

土壤动物对茂兰喀斯特森林凋落物分解过程中元素释放的作用

为探究喀斯特地区土壤动物对凋落物分解过程中的质量损失贡献率和元素释放作用,选取茂兰喀斯特原生林中两个典型常绿树种青冈(Cyclobalanopsis glauca)与单性木兰(Kmeria septentrionalis)凋落物为研究对象,采用3种不同孔径(5、2、0.03 mm)网袋进行为期1年的野外分解实验,分析凋落物的质量损失和元素含量的变化及其与土壤动物群落的关系。结果表明,土壤动物对茂兰喀斯特森林凋落物的质量损失贡献率为42.0%～45.9%,大型土壤动物对混合凋落物(1∶1混合)的质量损失作用最大,中小型土壤动物对单性木兰凋落物的质量损失作用最大。土壤动物对单性木兰凋落物中N元素的释放有促进作用或抑制作用,对青冈+单性木兰混合凋落物N元素的释放表现为促进作用;对Ca元素的释放在单性木兰凋落物主要表现为促进作用;对P、K元素释放作用规律较为复杂,且与凋落物种类有关;对C、Mg元素的释放作用不明显。总之,土壤动物对高质量(低C/N)凋落物单性木兰的质量损失和元素释放作用较为显著,为理解茂兰喀斯特地区森林凋落物的分解机制提供了参考依据。     

嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的研究进展

浸矿酸性环境下,金属硫化矿在Fe3+作用下,经过硫代硫酸盐途径或多聚硫化氢途径而分解的过程中导致大量元素硫的累积,进而可能在金属硫化矿表面形成疏水元素硫层,阻碍金属离子的进一步浸出。酸性环境下,惰性元素硫的消解必须借助嗜酸硫氧化细菌来实现。该消解过程包括嗜酸硫氧化细菌对元素硫的吸附、转运以及氧化转化等过程。本文对近年来嗜酸硫氧化细菌消解元素硫过程的相关研究进行了全面评述,认为有关嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的分子机制的清晰阐述还有待人们通过对消解过程的各个环节的分子机制进行大量研究来实现。     

小哺乳动物身体元素组成的研究

以小哺乳动物为研究对象,讨论引起动物体元素含量变化的因素,估计各化学元素的现存量,计算原子比率,比较动物种间元素含量的差异,预测动物身体各元素含量,计算动物粪便沉积在不同植物群落中的量,这对生态系统中不同营养层间物质循环的研究,对评价动物在生态系统的元素循环中作用具有理论意义。     

钼在植物生活中的作用

植物营养研究中利用水培养方法百年来已解决了不少矿质元素在植物生活中的作用,由於现代化学的发展,化学制剂的日益纯净,使我们也能进行了对植物利用极少的一些矿质元素,像硼、铜、锰、锌等作用的探讨。近廿年来钼在植物生活中的作用也开始引起研究者们的兴趣。很多研究结果已确切的证明;那怕是植物需要上极微量的元素,当缺乏它时,也阻碍植物     

郑汴路路旁土壤-小麦系统重金属积累及其健康风险评价

按离路基不同距离采集土壤、麦苗和籽粒样品, 在测定样品重金属 (Pb、Cd、Zn、Cr和Cu) 的基础上, 开展了路旁土壤-小麦系统重金属分布、积累和污染状况分析, 并对膳食小麦 (Triticumaestivum) 引起的健康风险进行了评价。结果表明:1) 土壤-小麦系统重金属含量随着离开路基距离的增加呈先增加后减少的趋势, 土壤重金属含量>麦苗重金属含量>籽粒重金属含量。2) 麦苗和小麦籽粒对土壤重金属富集能力的大小顺序均为Cu>Cd>Zn>Pb>Cr, 麦苗对重金属的富集能力大于小麦籽粒。3) 膳食小麦所致的Cd个人健康风险较大。     

Response of ectomycorrhizalPinus banksiana andPicea glauca to heavy metals in soil

Pinus banksiana andPicea glauca inoculated or not with the ectomycorrhizal fungusSuillus luteus were grown in a sandy loam soil containing a range of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn concentrations. Ectomycorrhizal colonization rates were significantly reduced on Pinus and Picea seedlings by the heavy metals, particularly Cd and Ni. Needle tissue metal concentrations were lower in ectomycorrhizal seedlings at low soil metal concentrations. However, at higher soil concentrations, heavy metal concentrations of needle tissue were similar in ectomycorrhizal and nonmycorrhizal plants. The growth of nonmycorrhizal seedlings exposed to heavy metals was reduced compared to those inoculated withSuillus luteus. Apparently ectomycorrhizal colonization can protect Pinus and Picea seedlings from heavy metal toxicity at low or intermediate soil concentrations of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn.     

Health risk assessment of heavy metals via dietary intake of wheat in Golestan Province,Iran

Concentration of five heavy metals including lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), iron (Fe), and zinc (Zn) in wheat collected from silages of Golestan Province, Iran, was determined using atomic absorption spectroscopy. Dry ashing method was applied for precise determination of the five heavy metal contents. The concentrations of heavy metals were recorded as the following: Pb (0.013–0.14), Cd (0.008–0.031) by graphite furnace method and Cu (0.48–6.2), Fe (58.50–406.9), and Zn (3.41–32.75) by flame method, all in mg.kg^?1. The mean concentration of all the aforementioned heavy metals was (0.057 ± 0.003), (0.016 ± 0.005), (2.7 ± 0.17), (111.2 ± 21), and (5.7 ± 0.22) mg.kg^?1, respectively. The level of heavy metals decreased in the order of Fe>Zn>Cu>Pb > Cd. Highest amount was related to Fe and the lowest amount to Cd. Concentrations of heavy metals in all the wheat samples were below the permissible limits set by the Food and Agriculture Organization/World Health Organization and Iranian National Standard Organization and did not pose any threat to the health of consumers.     

Cumulative Title Index

Abstract

Metal fractionation is a powerful tool for studying the mobility, bioavailability and toxicity of metals in sediments and soils. A seven-step sequential extraction technique was used to determine the potential mobility of selected heavy metals (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd and Ni) in the sediments of Lake Naivasha. Results indicate that residual fraction was the most important phase for the elements Fe, Mn, Cu and Zn. However, Pb and Cd are highly enriched in the non-residual phases. Nickel on the other hand was distributed evenly between the non-residual and the residual fractions.

The total concentrations of the heavy metals suggested a decreasing order of iron ?> manganese ? zinc > nickel > copper ? lead > cadmium. However, the detailed sequential extraction data indicated an order of release or mobility of cadmium > lead ? nickel ? zinc > manganese > copper > iron. The high percentage of Cd and Pb in the mobile fractions suggests high bioavailability of these two elements in the study area and maybe a pointer to anthropogenic input of the two elements in the study area.     

表面活性剂对长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii var. velutina)修复重金属污染的促进作用

研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)等不同离子类型的表面活性剂对水稻土中重金属的解吸效果,并采用盆栽实验研究了上述3种表面活性剂对Zn超富集植物长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii var. velutina)的生物量、吸收和富集重金属的影响.结果表明:CTAB对水稻土中Zn、Pb、Cd和Cu的解吸效果好于SDBS和TritonX-100,而且3种表面活性剂对各重金属的解吸率大小都为Cd>Zn>Cu>Pb.3种表面活性剂促进长柔毛委陵菜叶、柄和根的生物量增加了0.2～2.5倍,并且长柔毛委陵菜各部位的生物量大小为叶>柄>根.3种表面活性剂都增加了长柔毛委陵菜各部位对Zn、Cd吸收及其叶和柄对Pb、Cu的吸收,同时显著促进Zn、Pb、Cd和Cu从植物根部向地上部转运,从而增加了Zn、Pb、Cd和Cu在长柔毛委陵菜地上部的提取量和分布以及长柔毛委陵菜对Zn、Pb、Cd和Cu的富集能力;因此3种表面活性剂都提高了长柔毛委陵菜修复重金属污染土壤的效率.     

行道树毛白杨树干中重金属元素分布

采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP),测定分析首都机场高速公路旁毛白杨(Populus tomentosa Carr.)树干中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Mn 7种重金属元素的含量及积累量,比较分析树干不同组织、不同方位、不同龄级年轮重金属含量差异及与交通量、关键气候因子的相关性。结果表明:树干木质部中各重金属平均含量由大到小依次为Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Cd,树皮中依次为Zn、Mn、Cr、Pb、Cu、Cd、Ni,树皮中各重金属元素的含量明显高于木质部;同一树干木质部中,各重金属元素在不同方位的分布有所差异,其中,靠近车道一侧的各重金属元素含量均高于背离车道一侧,南北向比较中,Ni、Zn为南侧含量高于北侧,其他5种重金属元素均为北侧高于南侧;以5a为一个龄级将年轮划分为5个龄组,各龄级年轮中重金属含量随时间的变化趋势各异,其中Pb、Cd、Cu、Zn总体呈递减趋势,且与年降水量、最低气温、日照时数、雨天日数和大风日数呈正相关趋势,与年平均气温和最高气温呈负相关趋势;各元素在毛白杨树干木质部中的积累量表现为ZnCrCuMnPbNiCd。     

江苏省典型区农田土壤及小麦中重金属含量与评价

为了研究江苏省典型区地震带农田土壤和小麦中重金属的污染,在具有代表性的农田采集收获期小麦及耕层土壤,分析和评价了土壤和小麦中重金属Cu、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg、As和Zn的含量及污染程度。结果表明,土壤样品中Cd、Zn、Pb的含量均超过江苏省土壤背景值,Cr、Cu、Ni和As分别有25.64%、97.44%、92.31%和92.31%的土壤样品中超过江苏省土壤背景值,Hg的含量均在背景值以下;与国家土壤环境质量标准(GB15618—1995)中Ⅱ级标准相比,Cd的含量均超出标准限值,其它7种重金属元素含量均在标准限值以下。土壤中重金属相关分析表明,Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn、As具有相同的来源的可能性较大,而Hg与Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn、As的来源均不相同。以NY 861—2004为评价标准,小麦籽粒Pb、Cr、Hg、Ni、As样品超标率分别为100%、58.97%、33.33%、10.26%、2.56%,Cu、Zn和Cd没有样品超标,由此可见小麦籽粒中Pb的污染最为严重。采用单因子污染指数法、综合污染指数法和Hakanson潜在生态评价指数法以国家土壤环境质量标准(GB15618—1995)和江苏省土壤背景值为参比值,对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,从单项污染指数来看只有Cd达到重度污染水平,其它元素均在安全范围以内,从综合污染指数来看土壤重金属污染达到中度污染水平,从潜在生态评价指数法来看,研究区域表现为很强的生态危害,并以Cd为主要污染因子。     

利用乙二胺四乙酸淋洗修复重金属污染的土壤及其动力学

通过室内模拟试验,采用振荡淋洗的方法研究了乙二胺四乙酸(EDTA)浓度、pH、淋洗时间对重金属去除效果的影响.利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合,并测定了EDTA处理前后土壤中重金属形态的变化.结果表明,EDTA溶液在浓度为0.1 mol·L^-1、pH 7、淋洗时间1 d的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率,去除率分别为Cd 89.14%、Pb 34.78%、Cu 14.96%、Zn 45.14%.模型拟合结果表明,Cd的质量转移系数最大,其次是Zn、Pb和Cu.说明在土壤淋洗过程中,Cd和Zn最先达到质量转移的平衡状态,然后是Pb和Cu.形态分级结果表明,EDTA能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显.     

金属矿区芒草种群对重金属的积累及其与土壤特性的关系

通过分析大型综合金属矿区中经历不同污染强度与污染时间胁迫的芒草（Miscanthus sinensis）种群对4种主要重金属的积累状况,初步揭示芒草对这些重金属的积累特性与土壤重金属含量的关系。结果表明,1芒草根茎叶对4种重金属的的积累顺序为：根〉叶〉茎;2芒草对Cd、Pb的积累量与土壤中这两种重金属含量之间存在显著（P〈0．05）正相关关系;对Cu、Zn的积累量与土壤含量之间无显著相关,主要是因为土壤最高Cu与Zn含量已超过芒草对这两种元素积累所需的最大量,成为对芒草构成胁迫的主要因子。在该矿区的酸性条件下,芒草对Pb、Zn、Cu3种重金属的吸收率随pH值升高而升高,pH接近的样地,芒草的吸收率主要受土壤重金属含量的影响。结合各种群对四种重金属的积累状况判断,强度胁迫下的种群可能已发生耐性分化,从而产生较其它种群更强的耐重金属特性。总体上芒草是一种多重金属耐性植物,对这四种重金属的耐性顺序是：Cd〈Cu〈Zn-Pb。     

重金属复合污染对大豆生长的影响及其综合评价研究

通过正交试验设计研究了溶液培养条件下Ｃｄ、Ｐｈ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ复合污染对大豆幼苗生长的影响．结果表明,复合污染条件下,各元素在根中的积累顺序为ＡＳ＞Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ＞Ｚｎ,茎叶中为Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ａｓ＞Ｐｈ,其交互作用类型决定于元素的投加浓度及其与共存元素的比例,而对其生长发育,ＡＳ和ＣＵ是主要的毒害元素,并指出相对离子强度是复合污染综合效应指示与控制的又一有效指标．