生物炭施用对小麦和玉米幼苗根际和非根际土壤中Pb、As和Cd生物有效性的影响研究

用理化性质不同的废纸、木屑、脱水污泥等原材料在600℃限氧条件下热裂解分别制备了3种生物炭,继而利用根袋法盆栽实验研究了这3种生物炭的施用对生长于矿区重金属污染土壤中的小麦和玉米幼苗的根际和非根际土壤中有效态有害元素以及幼苗根系有害元素富集的影响。结果表明,施用这3种生物炭的小麦和玉米幼苗根际与非根际土壤中CaCl2提取态、EDTA提取态和稀HCl提取态As、Cd和Pb含量均低于未施用生物炭的对照处理组,并且随着生物炭施用量从0.5%增加到5%,3种提取态As、Cd和Pb含量降低更为明显,但生物炭处理对非根际土壤中提取态As、Cd和Pb的降低总体比根际土壤明显。施用3种理化性质不同生物炭的土壤中有效态As、Cd和Pb含量与有效态提取剂(CaCl2、EDTA和稀HCl)和被提元素种类(As、Cd和Pb)相关,但未表现出一致性的规律。小麦和玉米幼苗根际和非根际土壤中CaCl2提取的水溶态As、Cd和Pb无显著差异,而部分EDTA及稀HCl提取的可交换态、碳酸盐结合态有害元素、铁锰氧化物和有机结合态As、Cd和Pb存在显著差异。小麦和玉米幼苗根系As、Cd和Pb的富集量均低于未施用生物炭的对照处理组,并且随着生物炭施用量从0.5%增加到5%,提取态As、Cd和Pb的含量降低更为明显。因而,施用生物炭有助于降低有害元素的植物富集风险。     

可溶性有机物和pH值对铅的毒性和生物可利用性的影响

采用芥菜发芽试验研究了柠檬酸(CA)、苹果酸(MA)、草酸(OA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DPTA)、腐植酸(HA)和土壤提取液(A)对Pb2 的毒性和生物可利用性的影响。结果表明,低分子量有机酸柠檬酸和苹果酸降低了Pb2 的毒性,但增加了Pb2 的生物可利用性,低浓度乙二胺四乙酸(EDTA)、草酸(OA)和二乙烯三胺五乙酸(DTPA)均降低了Pb2 的毒性和生物可利用性;相反,腐植酸增加了Pb2 的毒性,降低了生物可利用性。pH<5时,上述低分子量有机酸增加了Pb2 的毒性和生物可利用性;pH>5时,则降低了Pb2 的毒性和生物可利用性。土壤中Pb2 的生物可利用性和毒性效应取决于土壤溶液中共存有机物质的性质和溶液的pH值。     

石灰性土壤有效硒浸提剂和浸提条件研究

采用外源硒加入土壤中得到硒污染土壤,6种有效硒的浸提剂NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA+TEA+CaCl2的最佳浸提时间和土液比进行了筛选,并通过盆栽试验对所选择的土壤有效硒浸提剂进行生物学校验,以找出石灰性土壤有效硒提取适宜的浸提剂及其浸提条件.结果表明,NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA+TEA+CaCl2 6种浸提剂有效硒浸提量都随着浸提土液比的减小而增大,且随浸提时间的增长而增大.其中NaHCO3和KH2PO4最佳土液比为1/15,振荡时间90min;K2SO4和AB-DTPA的最佳土液比为1/15,振荡时间60 min;EDTA和DTPA+TEA+CaCl2的最佳土液比则为1/20,振荡时间30min.6种浸提剂在各自最佳的提取条件下提取的土壤有效硒量与白菜地上部分硒含量达极显著正相关,但土壤有效硒的提取量以DTPA+TEA+CaCl2及K2SO4最少,只占KH2PO4、AB-DTPA及EDTA提取量的14%～48%,故不适用于作为石灰性土壤有效硒的提取剂.NaHCO3适用于土壤硒含量高于5 mg·kg-1的石灰性土壤有效硒提取.KH2PO4、AB-DTPA及EDTA 3种浸提剂既可提取土壤中水溶态硒,亦可提取部分的吸附态硒,提取硒数量较多,过程简单,重复性好,都可作为石灰性土壤有效硒提取的浸提剂.     

AB-DTPA通用浸提剂测定石灰性土壤微量元素的可行性研究

为了探讨常规浸提剂与通用浸提剂所浸提的相应元素测定值间的相关性和可互换性。对山西省晋中、忻州、临汾、大同、长治等地不同肥力水平的石灰性土壤,采集的0～20cm的土样40个,分别采用常规DTPA浸提剂和AB DTPA通用浸提剂浸提土壤样品中的Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素,用原子吸收分光光度法测定了浸提值的大小。然后采用回归分析方法对不同浸提方式下各元素的测定值进行模拟分析,建立了常规浸提测定值与通用浸提测定值之间的线性转换模型。经相关分析,用AB DTPA通用浸提剂浸效果达显著水平。     

沥滤液中低分子量有机酸对小麦种子的急性毒性

沥滤液来源于生活垃圾焚烧厂贮坑，富含垃圾中的各种有害物质，其处理与再利用过程中可能引起的生态毒性受到人们的关注。采用小麦种子为受试物，通过种子萌发抑制试验对低分子量有机酸（C2-C5）的急性毒性进行评价，并结合液液萃取和减压蒸馏的方法考察低分子量有机酸对沥滤液总体生物毒性的贡献。结果表明，分子态乙酸对小麦种子萌发的急性抑制毒性高于离子态，低分子量有机酸对小麦种子发芽和根伸长的急性抑制毒性，均随低分子量有机酸碳链的增长而增加。5种有机酸贡献了沥滤液稀释液总体急性抑制毒性的20．25％（根）和12．75％（芽）；短链有机酸由于具有较低的辛醇-水分配系数（kow），对酸性有机萃取物总体急性抑制毒性的贡献较低；减压蒸馏馏分总体毒性较低，5种低分子量有机酸对其的毒性贡献为24．6％（根）和21．9％（芽）。     

玉米籽粒重金属累积量与土壤重金属DTPA态含量的相关性分析

采集玉米籽粒及对应土样,分别测定籽粒Cu、Pb、Ni、Zn、Cr五种重金属元素的含量和土壤中五种重金属 DTPA态的含量并分析其相关性。结果表明,玉米籽粒中Pb、Ni、Cr含量与土壤相应元素DTPA态极显著正相关,Cu、Zn的相关性不显著;将 Cu、Zn分别与另四种重金属元素进行偏方差分析,结果反映其它四种重金属元素含量与籽粒中Cu含量相关性不显著;土壤中Cu含量与籽粒中Zn含量显著正相关。依据模拟的回归模型,可以通过检测土壤重金属DTPA态的含量来预测玉米籽粒是否有重金属超标的风险。     

几种化学浸提剂对底泥重金属生物有效部分浸提效果的比较

利用微生态系统生物长期暴露试验,比较5种化学浸提剂对底泥重金属生物有效部分的浸提效果。结果表明,0.005mol·L-1DTPA+0.1mol·L-1TEA+0.01mol·L-1CaCl2,pH7.30是一种适合于食腐屑底栖动物的底泥重金属生物有效部分浸提剂;而0.005mol·L-1DTPA+1mol·L-1HN4HCO3,pH7.68则是一种适合于滤食性动物和水生根系植物的底泥重金属生物有效部分浸提剂。     

铅锌矿区周边玉米根系低分子量有机酸、根际土壤镉铅形态与植株镉铅累积特征

玉米(Zea mays L.)是云南铅锌矿周边农田主要的夏季作物。通过大田试验,研究矿区周边农田种植的玉米根系低分子量有机酸含量、根际土壤镉铅形态及其镉铅累积特征。结果表明:(1)旺长期玉米根系分泌的主要是柠檬酸、草酸;成熟期玉米根系分泌主要是酒石酸和草酸,草酸分泌量较旺长期显著增加;(2)玉米根际土壤Cd化学形态以可交换态为主,Pb化学形态以铁锰氧化态为主,与旺长期相比,成熟期根际土壤有效态Cd、Pb含量分别下降了21%、44%;(3)与旺长期相比,成熟期植株根、茎、叶Pb含量分别降低了18%、54%、42%,根、茎、叶Cd含量则增加了14%、163%、49%,成熟期植株各部位减少了对Pb的吸收,增加了对Cd的吸收。从积累分布看,成熟期Pb大部分累积在叶和籽粒内,Cd大部分累积在叶和茎内;(4)相关性分析显示,玉米根系草酸含量与根际土壤有效态Cd、交换态Pb、铁锰氧化态Pb含量呈显著或极显著负相关,且茎Pb、叶Pb含量与根际土壤有效态Pb含量呈现极显著正相关。因此,玉米可通过根系分泌低分子量有机酸,影响根际土壤重金属化学形态与生物有效性,进而影响植株对重金属的吸收累积。     

土壤中有效态汞的最佳萃取条件研究

利用玉米盆栽实验,通过单一选择性萃取法和流动注射氢化物发生原子吸收光谱法测定,研究了HCl、HOAc、EDTA、NH4OAc、MgCl25种萃取剂在不同萃取时间、不同土液比下对土壤中有效态汞的萃取效果。结果表明,其最佳萃取条件为:萃取剂NH4OAc,萃取时间60min,土液比1∶10。将此方法用于萃取玉米盆栽试验土壤中有效态汞,发现土壤中有效态汞量与玉米中汞含量有显著的相关性,相关性系数达0.9567。因此,在所选定的萃取条件下,用NH4OAC萃取的土壤中有效态汞可较好地用于评价土壤中汞的植物可利用性。     

土法炼锌导致Cd对土壤-农作物系统污染的研究

采用现场取样及室内分析方法,研究了贵州省赫章县的土法炼锌活动导致Cd对当地土壤-农作物系统的污染状况及规律。结果表明,炼锌污染土壤Cd含量高达5.3～144.7mg·kg-1,且Cd在土壤中的累积程度随着冶炼时间的增长而加剧。形态分析结果显示,土壤中的CaCl2和DTPA提取态Cd分别占全量的2.47%～16.80%和3.18%～10.11%,随着Cd在土壤中累积时间的加长,CaCl2和DTPA提取态Cd的百分含量均呈显著下降趋势。土壤污染导致农作物体内Cd的明显蓄积,玉米、土豆和大豆三类当地主要农作物可食部分Cd含量分别为1.8、4.8和2.0mg·kg-1,分别超过国家粮食卫生标准9、24和10倍。相关分析结果显示,CaCl2提取态Cd与农作物中Cd含量没有相关关系,而DTPA提取态Cd和全量Cd与农作物根和茎叶中Cd含量显著正相关。     

农用稀土对大田玉米中稀土元素分布的影响

以潮土为例，采用田间试验方法，研究了农用稀土施加后不同时期大田玉米体内16种稀土含量的变化。结果表明，所施稀土很快地被玉米根系吸收并运移到地上部分。根系中稀土含量存在显著的剂量-效应关系。并不随玉米生育期而发生明显变化，但玉米生长可显著影响到地上部分稀土的分布，尤其在低剂量稀土作用时。稀土肥料施用后玉米体内单一稀土含量依根系≥叶〉茎〉籽实的顺序减少；玉米体内La的吸收和运移明显快于Ce和Sm，并随生育期而发生变化；土壤中Gd较容易被玉米根系吸收并转移到地上部分。在此实验条件下，农用稀土施加后玉米体内单一稀土的吸收和运移具有选择性，随玉米生育期而发生变化；根系中单一稀土限口La、Ce和Sm）的选择性积累可能存在一种动态平衡。     

天津农田土壤镉和汞污染及有效态提取剂筛选

采集天津3条排污河污灌区重金属污染农田的22个土壤及油麦菜样品,测定镉(Cd)和汞(Hg)的浓度,筛选两种重金属生物有效性的最佳提取剂,并分析了混合提取剂(M3)及DTPA对两种重金属生物有效性的预测能力.结果表明,22个土壤采样点中有9个样点Cd超标,7个样点Hg超标,60％以上的油麦菜受到Cd的污染,但大部分处于轻污染级别,且M3、DTPA都能够很好地表征油麦菜中Cd的生物有效性,相关系数分别为:RM3=0.92(P＜0.000 1),RDTPA=0.88(P＜0.000 1),其中M3预测能力强,提取用时短,可推广应用;100％的油麦菜都受到Hg污染,且都处于重污染级别,油麦菜中Hg与M3、DTPA提取结果具有显著负相关,相关系数分别为:RM3=-0.82(P＜0.000 1),RDTPA=-0.47(P＜O.05),这可能是因为可提取态Hg的增加对植物吸收产生负面影响.     

稀土化合物对玉米幼苗生理过程的影响

用不同浓度的稀土化合物拌种,对玉米种子的萌发和幼苗生理过程进行了研究。结果表明,适当浓度的稀土化合物处理能促进玉米种子的萌发,加速幼苗根、茎、叶的生长,增加叶片的气孔数和根的维管束数,增加幼苗干物质的累积。     

有机配体浸提对汤山矿区污染土壤元素的溶出效应

采用3种有机配体(EDTA、DTPA、NTA)对来自南京市汤山废弃铜矿区的重金属污染土壤进行浸提,并且通过改进的BCR连续提取法分析了残留土壤样品中重金属元素以及Fe、Al形态.结果表明,有机配体的存在导致Cu、Zn、Ca、Mg、Mn元素的浸提率明显增加.其中Cu提取率分别为对照的8.08(EDTA)、8.15(DTPA)和5.40(NTA)倍,Zn的提取率分别为对照的10.5(EDTA)、5.75(DTPA)和3.63(NTA)倍.EDTA和DTPA对矿物元素的溶出作用高于NTA.配体对Mg的影响较其他元素小.EDTA、DTPA和NTA对重金属元素的4种形态均有浸提作用,配体的提取对酸溶,可交换态及可还原态影响较大.对于Zn而言,各有机配体处理可还原态下降的倍数最多,其次是酸溶厂可交换态以及可氧化态;对于Pb而言,各有机配体的处理导致酸溶厂可交换态下降的倍数最多;对于Cu而言,EDTA处理组酸溶,可交换态和可还原态下降倍数较多分别为对照组的71.8%和71.9%,DTPA处理组可还原态下降倍数较多为对照组的75.1%.有机配体处理导致酸溶厂可交换态Fe、Al含量的下降.     

几种菊科植物提取物对蚊幼虫的光活化活性初试

对８种菊科植物２０种提取物的光活化和非光活化活性筛选，证实万寿菊根甲醇浸根物，全株乙醇浸提物和花石油醚萃取物对白纹伊蚊和致倦库蚊４龄幼虫有非常明显的光活化毒杀作用，值得指出的是根甲醇索氏提取物在有或无近紫外光照条件下对两种蚊幼都非常高效，０．１ｇ／Ｌ的致死率均为１００％。     

中药牛膝中稀土元素含量分析

[目的]全面分析牛膝干燥根中的稀土元素含量,为中药牛膝的药效机理研究提供支持。[方法]将风干的牛膝根系用粉碎机磨成粉状,应用等离子体质谱仪全面分析牛膝干燥根中的稀土元素含量。[结果]牛膝中含有大量的稀土元素,Ce的含量最多,Lu的含量最少。含量超过100 ng/g(DW)的稀土元素有La、Ce和Nd,分别达到158.270、448.698和129.608 ng/g(DW);稀土元素Pr、Sm和Gd的含量均大于20 ng/g(DW);稀土元素Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Yb的含量在2.536~14.522 ng/g(DW);稀土元素Tm和Lu的含量低于1 ng/g(DW),分别为0.918和0.848 ng/g(DW)。[结论]稀土元素La、Ce和Nd可能在牛膝药效的发挥中起重要作用。     

施用秸秆生物炭和鸡粪对镉胁迫下玉米生长及镉吸收的影响

为探讨秸秆生物炭与鸡粪单独及其联合施用对镉(Cadmium,Cd)污染土壤的修复效应,采用模拟Cd胁迫盆栽试验,研究了施用秸秆生物炭(20、40 g·kg~(-1)土壤)、鸡粪(20、40 g·kg~(-1)土壤)、秸秆生物炭和鸡粪混合(各20 g·kg~(-1)土壤)对Cd胁迫下玉米生长及Cd吸收的影响。结果表明:(1)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著增加Cd胁迫下玉米的株高和生物量,提高玉米叶片中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性,降低丙二醛(Malondiadehyde,MDA)含量。(2)与对照相比,施用生物炭和鸡粪不同处理均显著降低玉米根、茎、叶中Cd含量、富集系数、转运系数及土壤有效态Cd含量。(3)与鸡粪相比,秸秆生物炭降低土壤中有效态Cd含量和玉米组织中Cd含量效果优于鸡粪,而鸡粪促进玉米生长效果优于生物炭。(4)相比而言,施用40 g·kg~(-1)鸡粪处理促进Cd胁迫下玉米生长和抗氧化酶活性效果最佳,玉米株高和生物量分别较对照增加59.7%和72.5%,SOD、POD和CAT活性分别较对照提高48.4%、69.4%、81.9%,而生物炭和鸡粪等量复配处理对降低玉米根、茎、叶Cd含量和土壤有效态Cd含量效果最优,根、茎、叶Cd含量分别较对照降低46.9%、49.3%、63.9%,土壤有效态Cd含量降低61.1%。总之,采用生物炭和鸡粪进行Cd污染土壤修复均可通过增强玉米的抗氧化性能,从而促进Cd胁迫下玉米生长;而且二者联合应用更有利于降低土壤Cd的生物有效性,减少玉米对Cd吸收和积累。     

农用稀土对作物吸收养分的效应研究

本文通过田间试验与盆栽试验研究了农用稀土对水稻、小麦、玉米三种作物吸收养分的效应。在喷施0.03%和0.06%浓度的稀土液后,测其体内氮、磷、钾及微量元素含量,结果表明:①施用稀土后,可促进作物根系的生长,使根数增加3.20%,根长增加7.95—11.47%,根体积增加14.10—18.41%,扩大了养分吸收面积,吸显地促进了作物对氮、磷的吸收;②对氮的吸收效果最显著,并表现出0.03%较0.06%浓度的稀土液效果更佳的趋势;③对钾的吸收效果小,氮、磷表现出低浓度(0.03%RE)的促进,高浓度(0.06%RE)的抑制效应;④稀土对小麦吸收锰、钢、锌、钼等微量元素有良好的影响,水稻对钼、锰的吸收也较对照有显著的增加。但对铁、硼的吸收却无一定的规律,三种作物均表现出较对照有所降低的趋势,是否稀土对作物吸收铁、硼有抑制作用尚需进一步深入研究。     

稀土在玉米及水稻中吸收分布与积累规律研究

研究玉米和水稻中５个稀土元素（Ｌａ,Ｃｅ,Ｙ,Ｇｄ）的含量分布以及单一稀土的分布规律。结果表明：玉米和水稻吸收稀土的能力与土壤可给性稀土呈正相关关系,植物体各部位稀土含量分布一般规律为根〉叶〉茎〉时实;单一稀土在根部的分布特征是Ｌａ〉Ｃｅ〉Ｎｄ〉Ｙ〉Ｇｄ,在叶、茎、果实的分布特征是Ｃｅ〉Ｌａ〉Ｎｄ〉Ｙ〉Ｇｄ,说明轻稀土较重稀土易被植物吸收。总之,稀土元素在植物中不易迁移,主要集中在根部,果实中含量甚微,因而施用稀土微肥,不会影响食用粮食的安全问题。