采用浇灌方式施用甲酸钙消减当季叶菜镉污染

中轻度Cd污染农业土壤修复多采用以pH调控为主的钝化措施,但在pH中性土壤中综合效果不佳。本研究提出在蔬菜生长时期用甲酸钙溶液强化根际土壤交换态Cd向碳酸盐结态Cd的转化,在基本不改变土壤pH的情况下,阻控蔬菜对pH中性土壤Cd的吸收。室内模拟实验表明,低浓度甲酸钙(1.3~3.9 g·L~(-1))可以促使土壤交换态Cd转化为水溶态Cd;24 h内甲酸根生物降解后,土壤碱度有所提高,但pH变化不大,利于土壤交换态Cd转化为水溶态Cd后继续转化为生物有效性相对更低的碳酸盐结合态Cd。采用全Cd含量为1.03 mg·kg~(-1)、pH为7.3的棕壤开展油菜盆栽实验,结果显示,在油菜生长中后期2次以灌溉形式按76、152或228 mg·kg~(-1)土的剂量添加甲酸钙后,收获时油菜Cd含量分别比对照组减少31.6%、32.7%和39.4%,但不同处理土壤pH变化很小;在第二茬盆栽实验中,不同处理油菜Cd含量差异消失。甲酸钙阻控当季蔬菜吸收土壤Cd的作用主要归因于其对土壤交换态Cd向碳酸盐结合态Cd转化的促进作用,但土壤交换性阳离子组成与含量、铁锰氧化物和有机质等因素对甲酸钙阻控效果的影响还有待进一步研究。     

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.     

不同灌溉模式对稻田土壤及糙米重金属积累的影响

为探讨降低土壤和糙米重金属的灌溉模式, 选取江西省萍乡地区的中度重金属污染稻田, 研究了灌浆期习惯性灌溉(间歇性灌溉)和长期淹水灌溉2种灌溉模式对水稻产量、糙米重金属及土壤理化性质的影响。结果表明: 与习惯性灌溉相比, 长期淹水灌溉条件下的水稻产量降低1.25%; 糙米Cd和Pb含量分别降低42.79%和3.70%, 其中糙米Cr含量显著降低44.81%, 但糙米Hg含量显著增加200%, 糙米无机As含量增加3.29%; 土壤Cd含量降低38.77%, 其中土壤有效态Cd含量和阳离子交换量显著降低72.08%和36.71%, 但土壤pH和有机质增加0.97%和6.32%; 同时相关性分析发现糙米Cr含量与土壤有机质呈显著负相关, 与阳离子交换量呈显著正相关, 糙米Hg含量与土壤有效态Cd含量和阳离子交换量呈极显著负相关。长期淹水灌溉可有效降低污染稻田土壤Cd进入水稻, 实现水稻安全生产, 但会增加糙米Hg积累和减产。     

水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理

利用盆栽试验研究了不同水分管理模式（全生育期淹水,WF;分蘖期晒田,TP;乳熟期晒田,MP;分蘖-乳熟期两次晒田,TMP;湿润灌溉,WI）对Cd污染红黄泥和潮泥田水稻吸收累积Cd的影响.结果表明：两种土壤Fe²⁺含量均以WF处理最高,TMP处理最低;潮泥田和红黄泥WF处理的Fe²⁺含量分别比TMP增加了585.4%和1316.3%(P<0.01).不同处理的两种土壤有效S和有效态Cd含量顺序均表现为：WF2+和有效S含量变化对两种Cd污染土壤水稻吸收累积Cd产生显著影响,其中有效S的影响程度显著大于Fe²⁺.     

在蚯蚓影响下土壤Pb、Cd有效态的变化及小白菜对Pb、Cd的富集转移作用

研究了在蚯蚓影响下Pb、Cd添加量不同(Pb:500～1 700 μg·g-1;Cd:1～30 μg·g-1)的土壤中Pb和Cd有效态及其含量的变化以及小白菜(Brassica chinensis L. )对土壤中Pb和Cd的富集和转移作用.结果显示,在蚯蚓的影响下,Pb添加量为500～1 400 μg·g-1的土壤中酸提取态和可还原态Pb含量显著提高,有效态Pb总含量也随土壤中Pb添加量的提高逐渐增加;Cd添加量为5～20 μg·g-1的土壤中酸提取态Cd含量显著提高,有效态Cd总含量也随土壤中Cd添加量的提高而逐渐增加;当土壤中Pb和Cd添加量分别达到1 700和30 μg·g-1时,蚯蚓对Pb和Cd基本无活化作用.在蚯蚓的影响下,小白菜地上部分Pb含量显著提高,对Pb的转移系数也均高于各自的对照,地上部分和地下部分对Pb的富集系数分别为0.037～0.061和0.401～0.628.在蚯蚓影响下,在Cd添加量较低(1～5 μg·g-1)的土壤中小白菜地上部分和地下部分的Cd含量以及对Cd的富集系数均高于各自的对照;而在Cd添加量较高(10～30 μg·g-1)的土壤中小白菜地上部分和地下部分的Cd含量以及对Cd的富集系数均低于各自的对照,并随土壤中Cd添加量的提高逐渐降低;小白菜地上部分和地下部分对Cd的富集系数分别为1.196～11.516和1.744～20.425;各处理组小白菜对Cd的转移系数与各自的对照差异不显著.研究结果显示,蚯蚓主要对土壤中酸提取态和可还原态Pb以及酸提取态Cd有活化作用,并且可促进Pb由小白菜地下部分向地上部分的转移,但对Cd的转移无明显促进作用;此外,小白菜对Pb的富集作用不明显,但对Cd有一定的富集能力,这种能力的大小与土壤Cd含量有关.     

有机物料对土壤镉形态及其生物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了淹水种稻条件下添加猪粪和泥炭对红壤和潮土中内源和外源Cd形态及其生物有效性的影响。结果表明,土壤中内源Cd在各形态之间的分布比较均匀;添加外源Cd时Cd主要分布于交换态,从分蘖期到成熟期,内源Cd交换态普遍升高,添加外源Cd时交换态普遍降低。有机物料对内源Cd交换态的影响不显著,但当添加外源Cd时则对交换态有显著影响,在不添加外源Cd的条件下,有机物料普遍促进水稻根系对Cd的吸收。在添加外源Cd的条件下,有机物料普遍抑制水稻根系对Cd的吸收,猪粪的抑制效果强于泥炭,水稻根系对Cd与Fe的累积呈显著抑制作用。     

三峡库区兰陵溪消落带土壤磷分布特征及生物可利用性评价

库区消落带在反复淹水条件下,会引起土壤磷含量和形态发生改变。本研究以三峡库区兰陵溪小流域消落带为研究对象,分析了不同高程消落带土壤总磷和不同形态磷的变化。结果表明,兰陵溪消落带总磷平均含量为508.48 mg·kg-1,低于背景区,表明淹水导致消落带土壤磷含量总体降低。不同形态的磷表现出碎屑磷灰石闭蓄态磷铁结合态磷铝结合态磷有机磷钙结合态磷弱吸附态磷的特征,碎屑磷灰石和闭蓄态磷是兰陵溪消落带主要形态的磷。生物可利用磷平均含量为204.12 mg·kg-1;当水位上升,土壤淹没水面之下时,消落带土壤具有一定的磷释放潜力。     

灌溉水净化耦合稻田土壤阻控措施对稻米Cd的累积减低效果

减低农田重金属输入是保障农业安全生产的关键措施之一.基于广西大环江流域重金属污染来源及灌溉水超标现状调研,选定典型Cd超标的大环江流域环江段,构建沉砂池+3级人工湿地系统对灌溉水进行净化,同时设置稻田土壤添加熟石灰、生物炭等阻控措施处理,旨在探明灌溉水净化耦合土壤阻控措施对典型污染区水稻Cd积累的联合减低效果.结果表明...     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb的影响

采用室内模拟实验和连续形态分级方法研究了Cd、Pb投加浓度对其在黑土中化学形态分布及油菜生长和吸收Cd、Pb量的影响.结果表明:随Cd、Pb投加量的增加,土壤中Cd交换态含量增幅较大,Pb碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态含量增幅较大;外源Cd在土壤中的存在形态以交换态和残留态为主,Pb的交换态比例相对较低,其存在形态主要为残留态;土壤Cd、Pb投加浓度较低时,促进了油菜的生长,投加浓度较高时,对油菜生长的抑制作用较为明显;地下部分Cd、Pb含量远高于地上部分,与Cd相比,Pb向地上部的迁移率相对较小;土壤中Cd、Pb各形态含量与油菜地下、地上部分吸收的Cd、Pb量均呈显著正相关,与干质量呈负相关;交换态Cd、Pb对油菜干质量影响最大,碳酸盐结合态对油菜吸收Cd、Pb的贡献最大.     

芜湖钢铁厂周边土壤及油菜籽中镉、铜、锌、铅含量和形态分布研究

研究了污染土壤、油菜籽中Cd、Cu、Zn、Pb含量、形态分布特征和重金属富集状况及可能存在的生物毒性.结果表明,土壤中Cd、Zn、Pb以铁锰氧化物结合态、Cu以残留态占5种形态最高比例,分别为31.1%、39.3%、53.79%、46.24%;Cd、Pb交换态比例较高,为23.47%、16.32%,Cu、Zn的交换态比例较小,为3.14%、0.54%;土壤中不同重金属与各重金属形态相关关系有差别,5种重金属形态转化为有效态重金属难易程度不同;油菜籽和油菜籽壳中不同重金属累积趋势有差异,Cu易在油菜籽壳中累积,Cd、Zn、Pb易在油菜籽中累积;油菜籽中不同重金属累积率不同,Cd累积率最高,为0.56.油菜籽中重金属累积率与土壤中重金属总量呈显著负相关关系(P＜0.05),土壤中重金属的形态、转化差异是此种负相关关系的主要原因;油菜籽中Cd、Cu、Pb以氯化钠态为主,分别为32.50%、22.94%、34.69%,Zn以EDTA态为主,为45.97%.油菜籽中重金属形态可能影响其毒性,但其毒性的人类膳食风险还需进一步研究证实.油菜籽中重金属形态与油菜中重金属总量相关性不好.     

基于贝叶斯方法的湖南湘潭稻米Cd超标风险评估

于湖南省湘潭市下辖的湘潭、雨湖、湘乡3个县市区共采集稻田土壤和稻米样品73组,测定了土壤全Cd含量、土壤有效态Cd含量以及稻米Cd含量,分析了这3种Cd含量之间的相关性.在此基础上,根据先验概率与数据特征,提出了基于贝叶斯方法的稻米Cd超标风险评估方法,建立了风险评估模型.结果表明: 研究区土壤平均Cd含量、土壤有效态Cd含量及稻米Cd含量分别为(0.891±0.638)、(0.791±0.582)和(0.376±0.395) mg·kg^-1,土壤与稻米Cd含量超标率分别高达89.0%和52.1%.湘潭和雨湖稻米Cd含量与土壤Cd全量和有效Cd含量间均呈显著相关关系,且稻米Cd含量与有效Cd含量的相关性更高,湘乡稻米Cd含量与土壤Cd全量及有效Cd含量间均没有相关性.将土壤Cd全量和有效Cd含量作为贝叶斯风险评估模型的变量,预测的稻米Cd超标概率与实际超标率的偏差分别为6.6%和3.9%,说明贝叶斯风险评估模型可靠,但以有效Cd含量为依据的预测结果更准确.     

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.     

镉钝化剂与尿素配施对土壤镉钝化效果的影响

以生物炭(B)、海泡石(S)和磷矿粉(P)为重金属镉钝化材料,研究它们与尿素配施对土壤重金属镉(Cd)钝化效果的影响,为重金属钝化专用肥的研制提供理论依据。结果表明:3种钝化剂经盐酸改性后,表面积和比表面积显著提高,吸附能力增强;与未添加钝化剂的处理相比,3种钝化剂的单一和复合处理均显著降低土壤活性Cd的含量(P0.05),其中海泡石与磷矿粉复合处理(S+P)降低幅度最大,活性Cd含量降低了23%;与单施尿素比,尿素与钝化剂配施能有效降低活性Cd含量,其中S+P处理钝化效果最好,钝化剂的添加能缓解由于尿素态氮转化带来的土壤酸化的趋势,提高土壤pH,在一定程度上降低Cd的有效性。本研究表明,在未来重金属钝化专用肥的研制中,酸改性磷矿粉和海泡石可作为重点关注的钝化材料。     

苹果酸和草酸对两种植物吸收土壤中Cd、Zn 的影响

向受Cd、Zn 复合污染土壤中添加5.51、11.0、16.5 mmol·kg^–1(干土)苹果酸和草酸, 研究天然小分子有机酸对土壤Cd、Zn 的形态转化及小飞扬草(Euphorbia thymifolia L.)和三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)积累Cd、Zn 的影响。结果显示: 添加苹果酸、草酸处理, 土壤中酸提取态Cd、Zn 含量比对照分别增加0.13%-1.30%、4.25%-13.4%, 有机酸对土壤中Cd 和Zn 有一定的活化作用。苹果酸和草酸促进小飞扬草和三叶鬼针草对目标重金属的积累、强化效果: 苹果酸≈草酸。添加11.0 mmol·kg^–1 苹果酸处理使小飞扬草对Cd+Zn 的总积累量达63.9 mg·kg^–1, 添加11.0 mmol·kg^–1 草酸处理使三叶鬼针草对Cd+Zn 的总积累量达128mg·kg^–1。有机酸促进三叶鬼针草向地上部转运Cd 和Zn, 促进小飞扬草向地上部转运Cd, 仅添加11.0 mmol·kg^–1 苹果酸、草酸和添加16.5 mmol·kg^–1 草酸处理促进小飞扬草向地上部转运Zn。有机酸处理下, 小飞扬草和三叶鬼针草地上部Cd 含量与地上部Zn 含量显著正相关, 相关系数分别为0.533 和0.813。添加一定浓度的有机酸可以活化土壤重金属, 促进植物地上部对Cd、Zn 的富集, 提高植物对重金属的积累, 加快重金属污染土壤的修复。     

镉富集植物油菜与玉米间作对玉米吸收积累镉的影响

采用室内盆栽试验,在不同镉(Cd)添加水平下(0、2、5和10 mg·kg~(-1),分别记为Cd0、Cd2、Cd5和Cd10),研究玉米/油菜间作对营养生长期玉米生长和吸收积累Cd的影响。结果表明:间作促进了玉米生长,除Cd2处理外,间作玉米(Cd0、Cd5、Cd10)生物量比单作高19%~50%(P0.05);随着土壤中Cd浓度的增加,玉米各器官Cd含量也呈逐步增加的趋势,低、中浓度Cd污染条件下(Cd0、Cd2、Cd5),玉米/油菜间作可以阻控玉米地下部Cd向地上部转移,尤其是向叶转移,其中Cd2处理中间作玉米根系Cd含量与单作无显著差异,而间作玉米叶的Cd含量比单作低40%(P0.05);Cd5处理间作玉米根系Cd含量较单作显著增加25%(P0.05),而间作玉米叶的Cd含量较单作无显著增加;同处理间作玉米茎的Cd含量与单作间无显著差异;当土壤Cd污染浓度过高时,阻控作用会转变成促进效应,Cd10处理中间作玉米根系Cd含量与单作间无显著差异,而间作玉米叶、茎Cd含量比单作高17%、33%(P0.05);此外,土壤低、中浓度Cd污染条件下,间作对玉米单株Cd积累量的影响不明显,而高浓度Cd污染条件下(Cd10),间作显著提高玉米单株Cd积累量(61%)(P0.05)。因此,在低、中浓度Cd污染条件下,玉米/油菜间作对玉米吸收积累Cd有较明显的阻控效应,同时也是实现玉米安全、优质栽培的理想模式。     

污染稻田水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理

Cd污染稻田通过长期淹水灌溉能显著降低稻米中Cd含量。利用Cd污染水稻土的盆栽试验,结合水稻根表氧化铁膜特征的分析,研究了不同水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理。结果表明,随着稻田淹水程度(时间和水量)的提高,水稻根表氧化铁膜所吸附的还原态Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)显著增加,潮泥田和黄泥田长期淹水灌溉处理的水稻根膜中的Fe(Ⅱ)分别比湿润灌溉处理增加了12.6倍(p<0.01)和8.5倍(p<0.01);不同水分管理的水稻根膜氧化铁(Fe(Ⅲ))含量的变化与根膜Fe(Ⅱ)表现极显著的相关性,但两者均与水稻根膜Cd呈极显著的负相关,其中,2种土壤长期淹水的水稻根膜Fe(Ⅲ)分别比湿润灌溉增加了1.5倍(p<0.01)和1.0倍(p<0.01),根膜吸附的Cd含量分别较湿润灌溉降低了77.9%(p<0.01)和50.3%(p<0.01);长期淹水处理导致水稻根系、茎叶、糙米中的Cd含量均极显著低于相应的湿润灌溉处理,2种土壤长期淹水的糙米平均Cd含量比间歇灌溉的下降了41.3%,比湿润灌溉的下降了70.7%(p<0.01);不同水分管理的水稻糙米Cd含量与根膜Cd含量呈极显著正相关,与根膜Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)呈极显著负相关。综合分析认为,Cd污染酸性稻田在长期淹水的还原条件下Fe2 等金属离子与Cd2 的竞争吸附作用以及S2-和Cd2 的共沉淀作用加强,因而使得土壤中Cd的生物有效性明显降低。     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响 Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Zn形态分布。结果表明,单淹水使土中各形态Zn一定程度上向生物有效性较低的Zn形态转化,有效态Zn降低。土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Zn变化。种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Zn亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Zn富集。根际Zn形态转化强度大于非根际,其有效态Zn量接近临界值并高于非根际。有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Zn的转化,低盐土壤根际更强烈。随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Zn向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Zn转化,低盐土壤较明显。     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Ｚｎ形态分布．结果表明,单淹水使土中各形态Ｚｎ一定程度上向生物有效性较低的Ｚｎ形态转化,有效态Ｚｎ降低．土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Ｚｎ变化．种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Ｚｎ亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Ｚｎ富集．根际Ｚｎ形态转化强度大于非根际,其有效态Ｚｎ量接近临界值并高于非根际．有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Ｚｎ的转化,低盐土壤根际更强烈．随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Ｚｎ向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Ｚｎ转化,低盐土壤较明显．     

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)。