辣椒土壤中Cd形态分布及其生态风险评价

为探明贵州辣椒土壤中Cd的生态风险,利用盆栽试验,研究外源Cd进入土壤后的形态分布特征及辣椒土壤中Cd的生态风险程度。结果表明:1)辣椒土壤中Cd形态分布与土壤Cd添加浓度有一定的关联。当外源Cd浓度为0mg/kg时,苗期、花期土壤中Cd形态分布表现为残渣态酸溶态可还原态可氧化态,果期中残渣态可氧化态酸溶态可还原态;当Cd浓度为0.5mg/kg和1.0mg/kg时,辣椒生育期内土壤中Cd为残渣态酸溶态可还原态可氧化态;Cd浓度为2.5mg/kg时,酸溶态残渣态可还原态可氧化态;Cd浓度为5.0mg/kg时,酸溶态可还原态残渣态可氧化态。2)辣椒不同生育期土壤中Cd污染风险程度为外源Cd浓度0mg/kg时风险低,0.5mg/kg时风险中度,1.0mg/kg时(苗期土壤中Cd对生态危害接近高风险的边缘)与2.5mg/kg时为高度风险,5.0mg/kg时达到极高度风险水平。结论,贵州辣椒土壤中Cd污染的生态风险偏高。     

蚯蚓对土壤中镉的形态特征的影响

通过在重金属Cd污染的土壤中接种蚯蚓的试验,研究了蚯蚓数量对土壤重金属Cd形态特征的影响。结果表明,Cd的各形态浓度随着Cd的浓度的增加而增加。Cd浓度为0时,Cd的主要形态为残渣消解态、可还原态以及可氧化态,残渣消解态的浓度随着蚯蚓条数的增加而增加。Cd的浓度为200mg/kg和500mg/kg时,Cd的主要形态为可还原态、醋酸可提取态和可氧化态,蚯蚓条数对可氧化态的影响最大,可氧化态的浓度随着蚯蚓条数的增加而明显增加。Cd的浓度分别为0、200和500mg/kg时,有效态浓度随着蚯蚓的数量增加而增大,原因在于随着蚯蚓的数目的增加,pH值显著降低以及有机质含量的增加。Cd的各形态与蚯蚓的数量的相关性不显著。     

造纸废水灌溉芦苇湿地土壤锰形态分布及再分配模拟研究

利用小试装置模拟辽河口芦苇湿地,对不同浓度造纸废水灌溉条件下湿地土壤中锰形态分布特征及再分配过程进行分析,以期对湿地有效利用造纸废水提供指导。结果表明:1)湿地土壤中锰各形态含量为:残渣态(792.18mg/kg)、可还原态(259.38mg/kg)、弱酸态(103.26mg/kg)、可氧化态(26.82mg/kg),残渣态与可还原态是辽河口湿地土壤锰的主要赋存形态。灌溉造纸废水后,湿地土壤中弱酸态锰增大,可还原态锰、残渣态锰降低;随灌溉废水浓度增大,残渣态锰逐渐增加,可还原态锰逐渐降低,弱酸态锰与可氧化态锰含量基本不变;2)芦苇生长影响湿地土壤中锰的再分配:快速生长期锰再分配系数最大,锰各形态分布最不稳定,其次是成熟期;发芽期、展叶期和抽穗期锰再分配系数较小,锰各形态分布相对稳定。采用高浓度(CODCr浓度300mg/L)废水灌溉,对锰各形态再分配影响最大,低浓度(CODCr浓度50mg/L)废水对锰的形态再分配影响最小;3)灌溉造纸废水可降低湿地土壤中锰残渣态含量,减少湿地土壤中锰累积。     

广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究

采用改进BCR法和DTPA提取法研究了韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的形态分布和生物有效性。结果表明,参照土壤环境质量标准二级标准,韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的超标率分别为14.1%和92.3%;参照食品中污染物限量标准,调查的5种蔬菜样品Pb、Cd的超标率分别为57.7%和48.7%。土壤Pb以可还原态为主,占到4种形态和的76.13%,Pb各形态的分布顺序为:可还原态>残渣态>可氧化态>酸提取态;土壤Cd以酸提取态和可还原态为主,占到4种形态和近89%,Cd各形态的分布顺序为:酸提取态>可还原态>可氧化态>残渣态。用DTPA提取得到的土壤Pb、Cd有效态均值分别为24.91、1.29mg·kg-1。相关性分析表明,除了胡萝卜Cd,5种蔬菜Pb、Cd含量与土壤酸提取态、可还原态、可氧化态及土壤有效态含量显著相关,与土壤pH和有机质相关性不大。逐步回归分析表明,只有土壤残渣态含量对蔬菜Pb、Cd含量影响不显著。     

不同种植模式对土壤重金属铅、镉形态分布的影响

为更好地了解不同种植模式下重金属在土壤-作物系统中的迁移转化规律,通过田间试验对水稻连作、菜稻轮作、蔬菜轮作3种珠三角常用种植模式下土壤重金属形态分布变化规律进行探讨.结果表明,3种种植模式下,土壤中铅各赋存形态的含量高低顺序大多呈现为可还原态＞残渣态＞可氧化态＞可交换态,可还原态占37.26％～ 56.94％;土壤中镉大多以活性较高的形态存在,可交换态占46.70％～62.98％,各赋存形态的含量高低顺序为可交换态＞可还原态＞可氧化态＞残渣态.就铅的3种具有效性的形态可交换态、可还原态、可氧化态总量而言,水稻连作和菜稻轮作比种植前都有所增加,而蔬菜轮作则较种植前有少量下降;而就镉具有效性的3种形态总量而言,菜稻轮作下为增加,蔬菜轮作下为下降,而水稻连作模式变化不明显.铅可还原态与可氧化态和残渣态能进行直接或间接的相互转化,呈现此消彼长的趋势;而对于土壤重金属镉的各赋存形态之间,可交换态与可还原态呈极显著的负相关性,二者之间可进行相互转化.     

侧柏和国槐叶片中铅的化学形态与分布研究

为了解铅在植物体内的迁移转化规律,采用盆栽试验,结合细胞组分分离和化学形态提取技术,研究了不同外源铅浓度处理下(CK 0 mg·kg-1,A 300 mg·kg-1,B 500 mg·kg-1,C 1000 mg·kg-1,D 2000 mg· kg-1)侧柏和国槐不同器官的铅含量及其在两种植物叶片细胞中的分布和化学结合形态.结果表明:在铅胁迫下,侧柏和国槐的生物量均发生显著变化;两种植物体内的铅随着外源铅浓度的增加而显著增加,且主要分布在根部.侧柏和国槐叶片亚细胞中铅的含量分布及结合形态存在差异.细胞壁是铅在侧柏和国槐叶片细胞内的主要分布位点,其次是细胞核部分和叶绿体线粒体部分,可溶性部分最少,随着外源铅浓度的增加,细胞核部分的分配增加,可溶性部分减少,但侧柏叶片中细胞壁部分所占比例大于国槐叶片中细胞壁部分的百分率.两种植物叶片内均以NaC1提取态、HAc提取态和HC1提取态铅为主导形态,水和乙醇两种提取态铅的分配很少;随着外源铅浓度的增加,侧柏叶片中NaC1提取态铅先增加后减少,国槐叶片中NaC1提取态铅所占百分率不断增加.侧柏对铅的耐受能力强于国槐.     

过磷酸钙对土壤中铅的形态及其生物有效性的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入过磷酸钙磷肥对土壤中外源铅的形态变化及其生物有效性的影响。结果表明:土壤加入过磷酸钙可使土壤中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态和有机结合态铅含量下降,残渣态铅含量增加,供试作物小白菜体内铅浓度明显降低;处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ和处理Ⅴ分别为20.29,16.00,12.66,10.31mg·kg-1,与处理Ⅰ(26.68mg.kg-1)对照相比分别降低了6.39mg·kg-1、10.08mg·kg-1、14.02mg.kg-1和16.37mg·kg-1。不同过磷酸钙用量处理间土壤中铅形态含量、供试作物小白菜铅浓度差异达到了5%显著水平。     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

磷酸改性生物炭和氯混施对土壤铅形态及小麦铅吸收的影响

通过盆栽试验研究磷酸改性生物炭和氯混施对石灰性污染土壤有效铅含量、铅化学形态及小麦各部位(籽粒、颖壳、茎叶、根)铅含量分布的影响。结果表明:施用改性生物炭(50、100 g·kg~(-1))虽然降低土壤pH,但也可以显著降低有效态铅的含量。就土壤中铅的化学形态而言,改性生物炭降低土壤中弱酸提取态铅和还原态铅含量,同时增加了氧化态、残渣态铅含量。此外,磷酸改性生物炭和氯混施后小麦各部位铅含量显著降低。研究证实,氯对改性生物炭修复铅污染土壤有促进作用,可以进一步降低土壤有效态铅含量,这一效果以添加CaCl_2更佳。高剂量改性生物炭配施低剂量CaCl_2后,小麦籽粒铅含量降至0.16 mg·kg~(-1),符合《粮食卫生标准》(GB 2715—2016)。     

构树凋落物对酸性矿山废水湿地处理系统沉积物中污染物释放的影响

为探究构树凋落物对酸性矿山废水(AMD)湿地处理系统上覆水的化学特征及AMD沉积物中Fe、Mn等特征污染物环境行为的影响,通过添加不同量的构树凋落物,研究其分解过程对AMD湿地处理系统上覆水理化性质和沉积物中Fe、Mn赋存形态的影响。结果表明,与对照组相比,添加构树凋落物可明显增加上覆水中Fe、Mn离子含量、电导率(EC)及沉积物中有机质含量,降低上覆水pH值、Eh及SO_4~(2-)含量。构树凋落物的降解可增加沉积物中可交换态Fe、可交换态Mn含量,减少可氧化态Fe与可还原态Fe、可氧化态Mn与可还原态Mn的含量及Fe与Mn的残渣态含量。综上,构树凋落物作为外源有机质输入湿地系统,将促进沉积物中Fe、Mn等特征污染物的溶出,从而增加其环境风险,其作用强度随着构树凋落物添加量的增加而增大。     

尾矿区污染土壤中重金属的形态分布及其生物有效性

采用BCR连续提取法对大宝山槽对坑尾矿区周围受污染的菜园土和水稻土中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了研究。结果表明,两种土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的总量均超过国家土壤环境质量相应的标准。两种污染土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布差别不大。Cd主要分布在残渣态中,占总量的60％以上,Cd各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉酸提取态〉可氧化态〉可还原态;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的92％以上;Cu各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉可还原态〉酸提取态〉可氧化态,以残渣态为主,占总量的59％以上;Zn在土壤中以残渣态占绝对优势,占总量的90％以上。菜园土和水稻土重金属生物有效性以Ph为最高,Zn为最低。     

淹水条件下有机肥对土壤重金属形态转化及迁移的影响

采用土柱模拟试验,利用欧共体参比司提出的BCR连续提取法,探讨了重金属Zn,Cu,Pb,Cd在农田土壤中的化学形态及迁移风险。结果表明,施用不同有机肥对重金属向下迁移影响不大,淹水9个月后,Zn,Cu,Pb,Cd从表层土壤（0-20 cm）向下迁移了约2 cm,集中于20-22 cm土层,不易对深层土壤造成污染。添加有机肥后,0-10 cm土层中Zn,Cu,Pb,Cd的酸溶态比例随着淹水时间的增加而降低,而可还原态比例却随之升高,表明有机肥对重金属的有效性有一定的抑制作用。在此期间,可氧化态和残渣态的含量基本保持不变,两者百分比之和在各元素中均小于15%。     

连续分级提取法研究春季巢湖沉积物中不同结合态氮的赋存特征

为研究沉积物中不同形态氮的释放能力及其生物可利用性大小,为湖泊水环境生态安全评估提供基础依据,以春季巢湖表层沉积物为例,采用连续分级提取法将氮分为游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)及残渣态氮(RN),并研究了这4种形态的赋存特征.结果表明,沉积物中总凯氏氮含量(TKN)在1 004～2 285 mg·kg~(-1)之间,各形态氮含量大小为HN>EN>RN>FN,占总提取态氮比例分别为78.32%、11.50%、9.76%、0.42%.酸解氨基酸态氮是可矿化态氮最有效贡献者,多元逐步回归方法得到"最优"方程为y=0.696AAN-108.918.连续提取法测得总氮值(TSEN)比用凯氏半微量法测得总氮值(TKN)偏小,但在误差允许的范围内,TSEN可替代半微量凯氏法测得的总氮.     

Changes in speciation,mobility and bioavailability of Cd,Cr and As during the transformation process of pig manure by black soldier fly larvae(Hermetia illucens)

The black soldier fly larvae(BSFL)(Hermetia illucens) are a good candidate for poultry and livestock manure treatment. The harvested insect bodies and feces can be used as animal feed and organic fertilizer. However, heavy metals have a negative impact on the transformation process of the manure by BSFL. Here we evaluated the effects of Cd, Cr and As in pig manure on the growth of BSFL, as well as the mobility and changes in speciation of the metals during the transformation process. The results showed that As significantly reduced the weight of BSFL, but Cr and Cd had no significant effects on BSFL growth. The bioaccumulation factors(BAFs) at various concentrations of Cd(2.8–3.7) were significantly higher than those of Cr(0.44–0.62) and As(0.43–0.45). The heavy metals in pig manure were mainly transferred to BSFL feces, and the distribution percentages of Cd, Cr and As in the BSFL feces were 52.6–62.0%, 90.3–94.2% and 93.0–93.3%, respectively. Cd concentrations in BSFL feces were significantly lower than those in the pig manure, while there were no significant differences in the concentrations of Cr and As between BSFL feces and pig manure(except for the treatment with the addition of 150 mg Cr kg~(–1)). The metal speciation(weak acid soluble, reducible, oxidizable and residual fractions) in BSFL feces obviously changed when compared with pig manure. In BSFL feces, the reducible proportion of Cr decreased while the oxidizable proportion increased. Cd mainly existed in the weak acid soluble and reducible states in pig manure and BSFL feces. For As, the proportions of weak acid soluble and reducible states decreased in BSFL feces. After the BSFL transformation process, the bioavailable fraction of Cr decreased by 17.3–23.1%, but those of Cd and As did not change significantly, except for As in the CK group. These findings contribute to our understanding of the roles of BSFL during the biotransformation process of livestock manure as well as the safe utilization of transformed products.     

Concentration and Chemical Speciation of K,Na,Ca,Mg and Sr in Sediment from a Upstream of the Pearl River,China

The concentration and chemical speciation of metal elements(K,Na,Ca,Mg and Sr) in sediments were investigated from upstream of the Pearl River,China.The result showed that Total concentrations of metal elements in sediments were in wide range,the ranges of K,Na,Ca,Mg and Sr were 3 016-12 742,135-565,6 794-12 968,2 060-6 229 and 4.01-35.4 mg/kg in sediments.K was dominated by the residual fraction,Sr was dominated by weak acid soluble fraction.The bioavailability of Sr in the area is higher than K.The order of bioavailability was SrNaCaMgK.     

Concentration and Chemical Speciation of K,Na,Ca,Mg and Sr in Sediment from a Upstream of the Pearl River,China

The concentration and chemical speciation of metal elements(K,Na,Ca,Mg and Sr) in sediments were investigated from upstream of the Pearl River,China.The result showed that Total concentrations of metal elements in sediments were in wide range,the ranges of K,Na,Ca,Mg and Sr were 3 016-12 742,135-565,6 794-12 968,2 060-6 229 and 4.01-35.4 mg/kg in sediments.K was dominated by the residual fraction,Sr was dominated by weak acid soluble fraction.The bioavailability of Sr in the area is higher than K.The order of bioavailability was Sr>Na>Ca>Mg>K.     

北京市凉水河表层沉积物不同粒径重金属形态分布特征及生态风险

河流沉积物是污染物的储存库之一,研究沉积物中粒径及不同粒径中重金属形态分布特征对于明晰河流污染生态风险具有重要意义。运用Hakanson潜在生态风险指数法和BCR法,以北京市凉水河为研究对象,用ICP-AES测定沉积物样品,研究了表层沉积物重金属形态、空间分布、来源、生态风险及闸坝影响,研究结果表明:沿河流流向,沉积物总体呈现出细化的趋势;大红门闸、马驹桥闸及张采路橡胶坝、 吴营村橡胶坝上下粒径由746.70、113.10、137.80 μm和88.63 μm降至475.20、59.05、53.77 μm和53.89 μm,闸坝对凉水河沉积物的细化作用显着;凉水河沉积物中,重金属形态含量大致为残渣态 >>可氧化态 >弱酸可提取态 >可还原态;在所测位点中,综合风险指数RI最高为311.75,最低为442.90,处于较高生态风险水平,且Cd的单一风险指数Eir最大,为225.46～309.10,Zn的风险指数最小,为0.25～0.61,对综合生态风险指数的贡献大,贡献率超过60%;形态含量表现出粒度效应,在粒径<0.2 mm时,Cr、Cd、Zn非稳态含量与粒径大小呈显着负相关,重金属毒性随粒径降低而升高;Cd在上游和中游河段的富集系数(EF)达到1.65和1.59,高于1.5,存在明显的人为输入。     

汉江上游铁矿尾矿库区土壤重金属污染分析

应用地累积指数法和生态危害指数法对汉江上游某铁矿尾矿库区周边土壤重金属污染特征和潜在生态环境污染风险进行了研究。结果表明尾矿库区土壤中重金属除Ti外均超出当地土壤背景值,以Cd超标最严重(超标12倍);形态分析表明Fe、Ti、As、Hg的主要存在形态是残渣态,Mn的可交换态和碳酸盐结合态所占比例最高(均值24.07%),Zn的易还原态所占比例最高(均值22.07%),Ni和Co的易氧化态所占比例最高(均值分别为28.99%、25.46%);地累积指数法评价表明尾矿库区土壤Hg和Cd达到中-强污染等级,As和Co属中度污染等级,Fe、Zn、Mn、Ni以无污染-中污染为主,其余金属无污染;生态危害指数法结果显示Cd和Hg的生态风险等级为极强,As生态风险等级为中等,其余元素生态风险等级为轻微,尾矿库采样区域整体处于很强的生态风险等级,尤其需要加强对Cd、Hg、As的污染防治。     

不同品种水稻全生育期内土壤Cd赋存形态及ω（Cd）变化特征

以优优128、粳籼89、湛优226和粤香占4个水稻品种为材料,通过盆栽试验模拟土壤Cd污染,采用BCR法区分土壤Cd赋存形态,从而比较水稻品种对土壤Cd赋存形态及质量分数变化的影响。结果表明,在没有施用外源性Cd情况下,水稻土中Cd主要以残渣态存在为主,而弱酸提取态、铁锰氧化物结合态、有机物络合物等形态的质量分数均较低,且后3种赋存形态质量分数差异不显著。随着外源性Cd施入量逐渐增加,土壤中弱酸提取态、铁锰氧化物结合态w(Cd)有所升高。水稻品种和生育期不同,土壤中各赋存形态w(Cd)也有所差异。粳籼89全生育期内土壤中弱酸提取态w(Cd)及在土壤总Cd中的比例均明显地高于其他3个品种,这表明,粳籼89根系分泌物及其影响下的土壤对Cd的络合与固定能力较低,致使外源性Cd长时间停留在生物有效性较高的弱酸提取态。此外,在水稻全生育期内,各土壤中弱酸提取态w(Cd)及其在总Cd中的比例随时间延长而有所降低。