Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染对杂交水稻苗的联合生理毒性效应及临界值

通过室内土培试验,研究了不同浓度的Cd、Pb、Cu、Zn、As等5种重金属复合污染对水稻苗的联合生理毒性效应,并对其临界值进行了探讨。结果表明:5种重金属污染对水稻苗的联合生理毒性效应随其污染浓度的增加而显著增强,剂量—效应关系明显。除处理(1)外,其余各处理对水稻苗体的诸项生长指标的抑制均达到了极显著的程度(P<0.01),且对根长的抑制明显大于苗长。随着复合重金属污染浓度的增大,水稻苗叶片中叶绿素含量急剧减少;丙二醛(MDA)含量迅速增加;POD和SOD酶活性呈先升后降的变化趋势。铅锌尾矿和矿毒水污染对水稻苗生长和各项生理生化指标的影响也均达到了极显著程度,但在二者污染下,POD和SOD酶活性均高于对照,铅锌尾矿的毒性效应大于矿毒水。以酶活性为参考指标,可以将土壤环境质量二级标准上限值设定为土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、As等5种重金属对该水稻品种的临界毒性效应值。     

重金属单一污染对龙须草生长与生理生化特性的影响

试验研究了不同处理水平下Cd、Pb、Cu、Zn、As单一污染对龙须草生长和生理生化特性的影响。结果表明:龙须草地下部对重金属的抗性大干地上部,种植龙须草的污染土壤中Cd、Pb、Cu的土壤临界值可分别设定为10mg／kg、300mg／kg和100mg／kg;龙须草叶绿素含量随重金属处理浓度的增加呈先升后降趋势,但其总叶绿素含量和叶绿素a／b值均低于对照;龙须草SOD活性随Zn、As单一污染处理浓度的增加呈先升后降趋势,而随其他3种重金属处理浓度的增加呈下降趋势;龙须草CAT和POD的活性随As处理浓度的增加呈上升趋势,而随其他4种重金属处理浓度的增加呈先升后降趋势。     

镉、铅及其复合污染对萝卜生理生化特性的影响

通过土培与水培试验，研究了Cd、Pb单一及复合污染对萝卜生理生化特征的影响。结果表明，随着Cd、Pb处理浓度升高，萝卜叶片的叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著下降，且生长前期下降程度明显高于后期。Cd、Pb处理使叶片硝酸还原酶（NR）活性以及根系活力显著下降，叶片细胞膜透性（CMP）显著升高。Cd对萝卜生理生化特征的毒害作用强于Pb，Cd、Pb复合污染的毒性效应强于单一污染，表现为协同作用。     

重金属单一污染对龙须草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响

盆栽试验的结果表明:Cd、Pb、Cu、Zn和As单一污染处理时龙须草叶绿素含量随着重金属处理浓度的增加呈现先升后降的趋势,但其总叶绿素含量和叶绿素a/b比值均低于对照;龙须草SOD的活性随着Zn、As单一污染处理浓度增加呈现先升后降的趋势,而随着其它三种重金属处理浓度的增加呈现下降趋势;龙须草CAT和POD的活性随着As处理浓度的增加呈现出上升趋势,而随着其它四种重金属处理浓度的增加呈现先升后降趋势。     

重金属镉、铜、镍复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案，研究了Cd、Cu、Ni复合污染对6种土壤酶（脲酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶）活性的影响。结果表明：6种土壤酶活性与Cd，Cu，Ni复合污染之间均呈显著或极显著的相关关系，但Cd，Cu，Ni复合污染对各种土壤酶活性的影响存在着明显差异。在复合效应影响中，重金属对土壤酶活性的抑制效应顺序为：Cd〉Cu〉Ni，Cd，Cu对土壤酶的活性多表现为抑制作用，而Ni多表现为激活作用，Cd，Cu，Ni对磷酸酶均表现出一定的激活效应。Cd，Cu，Ni复合污染对脲酶和脱氢酶具有相当大的毒性。因而认为脲酶、脱氢酶活性可作为指示土壤Cd，Cu，Ni复合污染程度的主要预警指标。     

Cd、Pb单一及复合污染下土壤酶生态抑制效应及生态修复基准研究

由于土壤酶活性可有效地反映土壤重金属的污染程度,因此,本文通过研究Cd、Pb单一及复合污染对土壤酶（脱氢酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶）活性的影响,以期选取合适的土壤酶指标作为Cd、Pb污染的生物标记物,为建立Cd、Pb污染生态修复的基准提供科学依据。研究结果表明,不同的土壤酶活性对Cd、Pb的敏感性各不相同,并且酶活性随土壤重金属浓度增加表现为叠加效应或拮抗效应。Cd、Pb单一及复合污染对脲酶活性抑制作用显著,Cd、Pb复合污染对脲酶活性表现为叠加效应,因此,脲酶可作为土壤Cd、Pb污染的生物标记物。通过半数生态剂量模型研究发现：Cd、Pb污染下,50%脲酶活性受抑制的毒性阈值分别为2273和2703;Cd污染土壤的生态修复基准值为1.33mg·kg-1,Pb污染土壤的生态修复基准值为106mg·kg-1。     

铜与乙草胺对浮萍的联合毒性效应

采用以体数、鲜重和叶绿素为测试指标的浮萍生长抑制试验（ISO20079）,评价了Cu和乙草胺单一和复合污染的毒性效应。结果表明,cu和乙草胺单一污染对浮萍上述指标均具有显著的抑制作用,且Cu的毒性大于乙草胺。Cu和乙草胺对浮萍的联合毒性作用与浓度组合及暴露时间密切相关：当采用浓度1：1进行试验时,暴露时间为24h的相加指数（AI）为0．057,联合毒性为相加作用;暴露时间为48、96、168h的AI分别为0．193、0．509、0．783,为协同作用。而当采用毒性1：1进行试验时,暴露时间为24h的AI为－0．163,为拮抗作用;48h的AI为0．029,为相加作用;96、168h的A1分别为0．471、0．585,为协同作用。总的来说,随着暴露时间的延长,联合毒性表现为协同作用。     

重金属复合污染下红壤微生物活性及其群落结构的变化

在室内培养条件下,应用4因素5水平二次正交回归旋转组合设计方案,对重金属复合污染红壤的微生物活性及群落功能多样性进行了研究。结果表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染生境中重金属的微生物毒性效应发挥主要由Cd、Cu两元素决定,其生物毒性顺序表现为:Cd>Cu>Zn>Ph,红砂泥中表现较为突出。与单一镉、单一铅污染处理相比,重金属复合污染对供试红壤微生物生物活性及其群落功能多样性的影响并非仅仅表现出简单的加和作用,同时还存在协同作用和拮抗作用。典型相关分析显示,红壤微生物活性与重金属含量之间关系密切,第一对典型变量的相关系数r达0.885 8、0.932 8,均达极显著水平(p<0.001), 说明重金属复合污染与红壤微生物间存在较为稳定的数量反馈机制,红壤总体微生物活性指标能较好地反映供试红壤重金属复合污染状况,可作为重金属污染红壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

土壤锌 镉单一及复合污染对蚯蚓金属硫蛋白含量的影响

蚯蚓金属硫蛋白（MT）是指示土壤污染程度的生物标志物。为揭示土壤镉（Cd）、锌（Zn）污染的生态效应,采用土壤染毒法,研究了Cd、Zn单一与复合污染对赤子爱胜蚓体内金属硫蛋白（MT）含量的影响。结果表明,无论是单一还是复合污染,Cd都明显诱导了蚯蚓MT的合成,随着Cd胁迫浓度和时间的增加,蚯蚓MT的含量均显著上升。与Cd相比,单一Zn污染对MT的影响要小得多,胁迫28 d后MT含量才有升高。Cd、Zn复合污染的效应在不同的Cd、Zn浓度组合下存在较大差异,同时也与暴露时间密切相关。当Cd处理为100 mg·kg^-1时,Zn完全表现为拮抗作用;而在300 mg·kg^-1 Cd胁迫浓度下,Cd、Zn复合对MT的影响随Zn浓度和暴露时间变化而出现不同的效应：当Zn为100 mg·kg^-1时,MT表现出协同-拮抗-无影响的趋势,而在500 mg·kg^-1的Zn处理下,MT含量在28 d后显著下降。研究结果显示,蚯蚓MT是指示土壤Cd污染的有效指标,而Zn在一定程度上能缓解Cd对蚯蚓的毒害作用。     

Cu、Cd、Pb、Zn、As复合污染对灯心草的生理毒性效应

通过盆栽试验,以现行土壤环境质量标准为浓度设置依据并结合实际污染土壤研究了不同处理水平的Cu、Cd、Pb、Zn、As5种重金属复合污染对灯心草生长、叶绿素含量及保护酶系统的影响。实验结果表明:5种重金属复合污染对灯心草地上部生长有一定程度的抑制作用,在土壤环境质量二级标准上限值处灯心草地上部生物量减产9.15%,<10%,但地下部生物量减产趋势不明显。复合重金属污染抑制灯心草的光合作用使叶绿素含量减少、叶绿素a/b值降低。在接近土壤环境质量标准低浓度设计范围内,灯心草3种保护酶有逐渐被激活的趋势,表现出一定的协调性共同抵制重金属的毒害。但在高浓度处理水平下,酶活性遭到抑制。生长在矿毒水和铅锌尾矿污染土壤中的灯心草地上部生物量分别下降28.23%和37.1%,但POD、SOD和CAT3种酶活性均高于对照。通过应用综合生态环境效益法,以灯心草为指示植物可以将土壤环境质量二级标准上限值设定为土壤中5种重金属的临界毒性效应值。     

土壤中镉、铅、铜、锌复合污染生态效应的研究

本文着重研究了土壤中镉、铅、铜、锌复合污染对春小麦、水稻产生的生态效应。研究结果表明，土壤中隔、铅、铜、锌复合污染浓度达到一定程度时，会抑制作物生长，降低产量，并在作物体内累积。随着复合污染浓度的增加，作物生长量下降，而累积量上升，皆呈直线相关。复合污染中各元素的生态效应与他们单因子时不同，这是由于各元素间存在着多种作用机制。     

人类活动对太湖地区地表水水质的影响

Taihu Lake region is one of the most industrialized areas in China, and the surface water is progressively susceptible to anthropogenic pollution. The physicochemical parameters of surface water quality were determined at 20 sampling sites in Taihu Lake region, China in spring, summer, autumn, and winter seasons of 2005-2006 to assess the effect of human activities on the surface water quality. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA) were used to identify characteristics of the water quality in the studied water bodies. PCA extracted the first three principal components (PCs), explaining 80.84% of the total variance of the raw data. Especially, PC1 (38.91%) was associated with NH₄-N, total N, soluble reactive phosphorus, and total P. PC2 (22.70%) was characterized by NO₃-N and temperature. PC3 (19.23%) was mainly associated with pH and dissolved organic carbon. CA showed that streams were influenced by urban residential subsistence and livestock farming contributed significantly to PC1 throughout the year. The streams influenced by farmland runoff contributed most to PC2 in spring and winter compared with other streams. PC3 was affected mainly by aquiculture in spring, rural residential subsistence in summer, and livestock farming in fall and winter seasons. Further analyses showed that farmlands contributed significantly to nitrogen pollution of Taihu Lake, while urban residential subsistence and livestock farming also polluted water quality of Taihu Lake in rainy season. The results would be helpful for the authorities to take sound actions for an effective management of water quality in Taihu Lake region.     

重金属汞、镉和铬对明亮发光杆菌的生物毒性

以明亮发光杆菌（Photobacterium phosphoreum）T3变种作为毒性测试物种,测定了重金属Hg2＋、Cd2＋和Cr6＋的单一毒性;采用二次二因子回归通用旋转组合实验设计,研究了Hg2＋＋Cd2＋、Hg2＋＋Cr6＋和Cd2＋＋Cr6＋3种二元重金属混合物的联合毒性作用和主因子作用,建立了3个相应的数学模型。结果表明,与单一重金属Hg2＋、Cd2＋与Cr6＋相比,它们的二元混合物对明亮发光杆菌生物毒性的效应和强度完全不同;单一重金属Hg2＋、Cd2＋与Cr6＋对明亮发光杆菌的毒性有显著的正效应,毒性从大至小依次为Hg2＋、Cd2＋、Cr6＋,对明亮发光杆菌的EC50分别为0.044、6.05mg·L-1和30.65mg·L-1;3种二元重金属混合物对发光细菌的联合毒性作用也不同,总体上,Hg2＋与Cd2＋、Cd2＋与Cr6＋为加和作用,而Hg2＋与Cr6＋以拮抗作用为主。     

Nitrate Evolution in Soil,Leaching Water,and Lettuce Plant Crops using Different Fertilization Strategies

The aim of this study was to investigate the effects of different fertilizing strategies applied during three successive cycles on lettuce growth and the nitrate evolution in the soil, leaching water, and the lettuce plant itself. Four fertilization treatments were compared: integrated production fertilization (IP), organic fertilization (ORG), slow-release N fertilizers (SRF), and plant-associative bacteria (PAB). The nitrate content of the pore water and leachate decreased toward harvesting time in each crop cycle. The accumulation of residual nitrates in the soil decreased in each successive cycle in all treatments. The greatest lettuce head weight was achieved by ORG and SRF in the first cycle and by IP in the third cycle; IP and SRF produced the greatest nitrate content in lettuce leaves, especially in the second and third cycles. The nitrate content of leaves fell in the last cycle, as nitrate levels in soil and in leaching fell in all treatments.     

Cu Cd Pb Zn对酸性耕作土壤3种酶活性的影响

采用添加外源重金属和室内培养的方法,研究了Cu、Cd、Pb、Zn对1个酸性耕作土壤中脲酶、蛋白酶和过氧化物酶活性的影响。Cu添加浓度为50、100、200、400、600mg·kg^-1,Cd添加浓度为1、5、10、15、20mg·kg^-1,Pb添加浓度为100、300、500、800、1200mg·kg^-1,Zn添加浓度为50、100、200、400、800mg·kg^-1。结果表明,Cu、Cd、Pb、Zn对脲酶以抑制作用为主,4种重金属对酶毒性大小依次为Cu〉Cd〉Zn≥Pb,但在培养末期抑制作用都趋于减弱。Ph、Cu、Cd、Zn在前17d的培养中使蛋白酶酶活性急剧降低,以后蛋白酶活性维持在此较低水平上。短时间内（3d）Zn对过氧化物酶具有强烈的抑制作用,但总体看来4种重金属对过氧化物酶活性的影响均较小。上述结果表明,脲酶对农田土壤Cu污染具有指示作用,蛋白酶对农田土壤4种重金属污染都具有指示作用,过氧化物酶仅对土壤Zn的短期污染具有指示作用。     

Analytical Studies on Lead Pollution in Roadside Soil Samples of Raipur and Bhilai,Chhattisgarh State,India

Abstract

Although lead in gasoline represents only 2.2% of total global lead use, this fuel remains by far the single largest source of this heavy metal in urban areas. In developing countries like India approximately 90% of all lead emissions into the atmosphere are due to the use of leaded gasoline. In many countries in Southeast Asia, unleaded gasoline is scarce, and the maximum allowed lead content might reach or exceed 0.8 ppm per liter. Emissions from the metallurgical operations and the waste incineration are also responsible for the rising levels of lead in the environment. Battery recycling, lead‐glazed pottery, and lead pigments industries are other sources of lead in the environment. In the present work, lead pollution in soil samples from Raipur (capital city) and Bhilai, Chhattisgarh State, India, has been investigated. The lead concentration in the surface soil of Raipur and Bhilai was found in the range of 7.2–84.0 and 9.5–79.7 ppm, respectively. The seasonal and temporal variations in the concentration of metal, its distribution pattern, and trend are discussed as well as the mobility, deposition, and sources of lead in the area. The enrichment factor of lead in the urban soil was found to be very high, depending on the nature of sources.     

Influence of Organic and Synthetic Fertility on Nitrate Runoff and Leaching,Soil Fertility,and Sweet Corn Yield and Quality

Abstract

Organic farming practices have been reported to reduce agricultural pollution and improve yield and quality compared to conventional practices. Frequently, research has involved comparing completely conventional and organic farming systems over many years. This study was conducted to test whether the use of organic fertilizers versus synthetic fertilizers improved soil fertility and sweet corn (Zea mays L. var rugosa Bonaf.) vigor, yield, size, and nutrient content and minimized nitrate (NO₃) leaching and runoff after a single growing season. Sweet corn vigor, yield, and nutrient content were superior for synthetically fertilized sweet corn compared to organically fertilized corn. Runoff NO₃ levels were similar regardless of fertilizer type. The use of organic fertilizers neither improved crop yield and quality nor reduced NO₃ loss after a single season. These findings are consistent with previous research that reports that more than a single season of organic management is needed to improve soil properties and increase yields.     

黄石市农业面源污染的解析及其空间异质性研究

为弄清黄石农业面源污染的源分配以及在空间上的分布差异,进而为削减黄石农业面源污染提供理论依据,该文采用清单分析方法,研究了黄石市化肥施用、有机肥施用、秸秆遗弃、畜禽养殖、水产养殖、生活污水、生活垃圾、地表径流中COD、BOD5、TN、TP的污染负荷及其在空间上的分布差异.结果表明,黄石市农业面源污染排放COD、BOD5、TN、TP的实物总量分别为6.12万、3.55万、1.65万、0.43万t/a,相应的等标排放量分别为3061、8874、16542、21726 f/a.农业面源污染负荷已占全市水环境的半壁江山,接近水环境容量,必须予以削减.主要污染源是畜禽养殖、化肥与生活污水,主要污染物是TP、TN.因农业面源污染引起COD、BOD5、TN、TP的排放浓度为26.04、15.10、7.04、1.85 mg/L,达到严重污染.按压力确定的污染程度是大冶市>市区>阳新县,按响应确定的污染程度是市区≈大冶市>阳新县.     

苏南某焦化厂场地土壤和地下水特征污染物分布规律研究

以苏南某焦化厂为研究对象,在对污染区域初步识别的基础上,采集了0～4.5 m深的22个土壤样品和2个地下水样品,利用GC/MS等检测了多环芳烃类、总石油烃、苯系物、重金属,总氰化物、挥发酚、硫化物的含量,并研究了其在不同功能区土壤和地下水中的特征分布。结果表明：（1）该焦化场土壤和地下水受到了不同程度的污染,其中炼焦炉周边、焦油和洗油储罐区、焦油和粗苯加工车间是污染最严重的区域;（2）土壤中主要超标污染物是多环芳烃、总氰化物、总石油烃、单环芳香烃、二苯呋喃、苯胺、硫化物、挥发酚和一些苯酚类化合物;（3）地下水重点污染区域粗苯车间受到总氰化物、苯胺、苯酚类、萘、总石油烃、单环芳香烃的严重污染,污水处理站区域地下水主要污染物包括总氰化物、萘、总石油烃、苯。     

湖北省三峡库区农业面源污染解析

湖北省三峡库区农业面源污染物类型复杂,来源不明,底数不清,导致防控措施不力。采用综合调查法对4个库区县（区）2007年农业面源污染情况进行调查,运用排污系数法测算污染物负荷量,采用等标污染负荷法进行评价与源解析。结果显示,湖北省三峡库区2007年农业面源TN、TP和COD的排放/流失总量分别为2918.08、346.22、12461.10t.a-1;主要污染物是TN和TP,其等标污染负荷量分别为5836.16、3462.20m3.a-1,两者等标污染负荷比和为91.80%;库区内主要农业污染源是种植业和畜禽养殖业,其等标污染负荷比分别为56.08%和34.37%,而农村生活污染源只有7.99%;4个县（区）污染负荷的比重为夷陵区〉巴东县〉秭归县〉兴山县。因此,针对湖北省三峡库区农业面源污染的控制策略：防控的污染物主要是TN和TP,防控的重点源为种植业和畜禽养殖业,防控的重点区域为夷陵区。