土壤镉吸附的研究进展

综述了土壤镉吸附的机理和土壤pH、有机质含量、粘粒矿物类型及含量、土壤溶液中竞争性阳离子、共存阴离子、土壤温度等土壤性质对土壤镉吸附的影响；总结了土壤镉的吸附量随土壤pH增加、温度升高及有机质、铁锰氧化物和粘土矿物含量增加而增加的机理；竞争性阳离子的存在抑制镉的吸附，土壤溶液中共存阴离子对镉吸附的影响取决于阴离子种类和土壤类型。     

除草剂在土壤中的行为

<正> 一、吸附吸附和在土壤一除草剂系统中吸附一解吸平衡的特点在很大程度上决定了制剂的除草活性、它们对土壤性质的影响程度及在土壤剖面中的移动。吸附的特点、程度和稳定性是由很多因素决定的,其中最重要的是吸附剂和被吸附物质的性质、土壤溶液的 pH和水分温度状况。1.吸附剂的性质土壤的吸附能力是随着高分散或粘粒组分含量的增加而增加,在这些组分中发现大部分被吸附的除草剂。在土壤胶体中有机质具最高比表面积和阳离子代换容量,这些物质在吸附中的主导作用已被许多研究者指出。     

土壤中抗生素的环境行为及分布特征研究进展

抗生素被广泛应用于治疗和控制人类及其他动物的细菌感染性疾病,并且可以作为饲料添加剂或生长促进剂用于禽畜养殖。大量抗生素通过有机肥施用、污水灌溉等途径持续进入土壤,导致土壤环境中抗生素种类不断增加、含量逐年增高。抗生素污染会对土壤中微生物、动物、植物等产生直接或间接的影响,诱导耐药菌株及抗性基因的产生,并且抗生素还可以被植物吸收,通过食物链影响人类健康。本文系统介绍了近20年来土壤中抗生素的相关研究,并着重就土壤中抗生素的来源归趋、环境行为以及时空分布情况进行了总结。研究认为土壤中抗生素的环境行为受抗生素种类和土壤性质的强烈影响,并且土壤中抗生素的时空分布与其环境行为和人类活动密切相关。     

免耕对农田土壤生物学特性的影响

农业管理对土壤群落水平下各种生物之间复杂的相互作用的影响是土壤生态学研究的一个热点。土壤生物和酶活性在改善土壤结构、养分循环、有机质分解和保持中起重要作用。与常规耕作系统比,免耕系统中作物残体和土壤矿物质的机械混合要少得多,因此免耕系统更接近于未受扰动的自然生态系统,可能更加依赖于土壤生物体的固有作用。综合有关文献讨论了耕作实践对一些土壤生物学特性的影响。总体看来,土壤线虫总量及功能类群对免耕既可能是正响应也可能是负响应,与常规耕作相比免耕系统中土壤微生物的丰富度或生物量增加,土壤酶活性增强,土壤呼吸作用减弱。最后还对免耕系统中有关土壤生物学特性研究的重要性和需要解决的问题进行了小结。     

阳离子与金霉素在土壤中竞争吸附的研究

<正>有研究表明,不同土壤对金霉素的吸附能力存在差异。同时其Kf值与土壤吸附平衡溶液pH之间显著负相关[1]。作为两性抗生素,金霉素在不同土壤溶液pH下的解离状态或存在状态不同,其随介质pH不同而呈阳离子、一价阴离子、二价阴离子或兼性离子状态,从而导致了其在4种不同类型土壤中的吸附差异。     

溶解性有机质影响土壤吸附重金属的研究进展

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,能作为重金属在环境中的迁移"载体"或"配位体",通过与土壤中重金属之间的离子交换吸附、络合、螯合等一系列反应抑制或促进重金属在土壤中的吸附,影响重金属的沉淀、迁移转化和生物有效性,进一步影响生态环境安全和人类健康。因此,详细介绍了DOM尤其是外源DOM的来源、提取和组成,同时综述了溶解性有机质对土壤吸附重金属的影响及其影响机理的研究进展。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。     

土壤中颗粒状有机质对重金属的吸附作用

为了解土壤颗粒状有机质(POM)对重金属富集机理,用室内分析方法研究了土壤POM对Cu、Cd、Co、Pb、Ni和Zn等6种常见重金属的吸附作用。研究表明,土壤中颗粒状有机质(POM)对重金属有较高的吸附潜力,吸附过程是一个快速反应,在100分钟内可接近平衡。POM对重金属的吸附强度随pH的变化而变化,在pH5￣7范围达到较高水平,pH<5和pH>8均可降低POM对这些重金属的吸附;POM对重金属的吸附明显高于相同粒径的矿物质,也高于或接近于细土(<0.053mm)。重金属元素共存时,POM对重金属的吸附强度由大而小顺次为Cu>Pb>Cd>Cr>Co>Zn>Ni。移去土壤颗粒态有机质将显著降低土壤对重金属的吸附,增加土壤重金属的淋失风险。POM对重金属的强吸附性能可能是土壤中POM重金属富集的主要机理之一。     

蒙山茶园土壤组分对铝吸附解吸热力学特征的影响

采用间歇法和振荡平衡法,通过实验室模拟,研究了蒙山茶园土壤(紫色土和黄壤)原土及各粒级组分对铝吸附解吸的热力学特征,并分析土壤有机质、游离氧化铁和CEC对其吸附解吸的影响。结果表明:(1)不同土壤原土及各粒级组分对铝的吸附量都随铝离子浓度的增大而增加,且各粒级土壤对铝的吸附量不同,表现为土壤颗粒比表面越大,有机质、游离氧化铁和CEC越高,其吸附量越大。紫色土原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程用Freundlich方程描述最佳,说明紫色土对铝的吸附是多层吸附;而黄壤原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程则用Langmuir方程描述最佳,说明黄壤对铝的吸附以单层吸附为主。(2)紫色土原土及各粒级组分对铝的解吸率表现出以下关系:粗砂粒原土细砂粒粉粒粘粒,黄壤原土及各粒级组分对铝的解吸率则表现出以下关系:细砂粒粗砂粒原土粉粒粘粒,两者解吸率的大小关系均与其有机质及游离氧化铁相反,表明两种土壤的原土及各粒级组分中有机质和游离氧化铁越高,其专性吸附率就越高,从而解吸率越小,说明土壤有机质和游离氧化铁影响土壤对铝的固持能力。(3)土壤最大吸附量与有机质、游离氧化铁含量和CEC都表现出显著或极显著的正相关关系,而其最大解吸率也均与有机质、游离氧化铁含量和CEC表现出显著或极显著的负相关关系。     

抗生素在土壤中的吸附行为研究进展

抗生素是畜禽养殖和水产养殖中常用的一类化学品,其使用量大,体内代谢率低,可通过畜禽粪便的农业施用直接进入土壤环境,在土壤中易残留,富集到一定水平就可能影响生态健康和安全.目前,抗生素污染最令人类担忧的风险是抗性基因和抗性病菌的滋生和传播.抗生素在土壤中的吸附作用是影响其持留、分布、迁移、转化及最终归趋的关键过程.本文选择四环素类、磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类4类常用抗生素,论述了pH值、离子强度和金属离子、有机质以及其他土壤理化性质等因素对其吸附的影响,并对抗生素在土壤中的吸附机理进行了初步的探讨.     

磺胺嘧啶对土壤氮矿化及相关微生物参数的影响

兽用抗生素进入土壤,已经带来了新的土壤污染生态学问题,并已引起广泛关注。本文研究了不同浓度磺胺嘧啶残留对土壤氮矿化量及相关微生物参数的影响。结果表明,磺胺嘧啶对土壤氮矿化产生抑制作用,且抑制作用在低浓度比高浓度更为敏感。通过主成分分析和多元回归分析可知,在各相关微生物参数中,土壤微生物群落功能多样性可作为预测磺胺嘧啶残留时土壤氮矿化强度变化的指标。     

粪肥施用土壤抗生素抗性基因来源、转移及影响因素

随着新型抗生素开发速度的不断下降以及抗性基因(Antibiotic resistant genes,ARGs)的快速出现和传播,细菌抗药性和ARGs对公共健康存在威胁,被公认为当前全球亟待解决的难题。虽然土壤本底存在ARGs,但畜禽粪便施用等人类活动加速了ARGs在土壤环境中的扩散和传播。粪肥施入土壤后,其对土壤微生物的抗性选择压力及基因水平转移导致的ARGs扩散转移将持续存在。畜禽粪便中的抗性细菌所携带的ARGs、土壤中抗生素累积导致微生物产生的ARGs和粪肥刺激含有ARGs微生物的繁殖等均为土壤中ARGs的主要来源。土壤中ARGs可以向水体和农作物传移,并随着食物链向动物及人类传播。自然因素(温度、降水、时间和土壤类型)和人为因素(抗生素的含量和种类、粪便种类和处理方式、重金属含量及生物质炭添加)均会影响土壤中ARGs的持久和扩散。目前,粪肥施用土壤中ARGs污染对环境质量及健康的潜在影响并不完全清楚,建议加强模型建立、溯源、生物地理分布、从污染源向环境介质的转移规律、削减措施和机制等方面研究,以有效遏制ARGs在环境中的污染,真正做到畜禽粪便资源化、无害化利用。     

Se和Cd在土壤-植物系统中的迁移与食品安全

本文就Se和Cd在土壤-植物系统中的迁移及其与食品安全及人体健康之间的潜在关系进行了综合评述。Cd和Se在植物中积累并迁移到植物的可食或收获部分,取决于土壤条件、气候因子、农艺管理措施等。Cd是对食物链造成污染的重要元素,其在土壤中的富集通常是由工农业生产或城市人为污染造成的,减少Cd对土壤的污染及Cd污染土壤的生物修复已成为土壤学、环境科学及生态学研究的热点。Se是一种对动植物有益的元素,在土壤中含量过低会引发人体疾病,但Se含量过高也会导致污染并引发人体疾病;土壤中的高浓度Se通常来自于含Se量高的母岩以及燃煤的灰尘污染;基于食品安全的需要,中国在重视Se素营养补给的同时,要防止富Se地区及人为因素造成的Se污染。     

中国土壤中抗生素赋存特征与影响因素研究进展

近年来,环境介质中的抗生素污染问题日益严重,本文系统地回顾了近10年来中国土壤中抗生素赋存现状,其中磺胺类(sulfonamides,SAs)、氟喹诺酮类(fluoroquinolones,FQs)、四环素类(tetracyclines,TCs)和大环内酯类(macrolides,MLs)残留浓度较高,具有明显的地域性差异;同时对比评述了京津冀、长三角和珠三角地区土壤抗生素残留差异及污染来源,阐释了抗生素理化性质、土壤性质与土地利用类型和环境条件对土壤中抗生素残留的影响,并从微观污染机理和宏观污染调查两方面提出了今后的研究方向与发展重点,以为土壤抗生素污染机理认识与污染控制技术发展提供参考。     

适宜水分和养分提高土壤中磺酸二甲嘧啶降解率

医疗和养殖过程中抗生素的广泛使用导致了土壤环境中抗生素的污染。为了解进入农田土壤中抗生素的降解规律,该文以养殖业广泛使用的磺胺二甲嘧啶和2种不同养分水平的土壤为试验材料,采用盆栽方法研究了肥料种类(有机肥、NPK肥、N肥、PK肥等)、耕作强度(翻耕、免耕)、水分条件(长期干燥、长期湿润、干湿交替、长期潮湿)及种植作物(种植蔬菜、不种蔬菜)对土壤中磺胺二甲嘧啶降解的影响。结果表明,与不施肥处理比较,施用有机肥、NPK肥、N肥可促进土壤中磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解,并以施用有机肥的效果最为明显;但施用PK肥对土壤中磺胺二甲嘧啶的降解影响不明显。翻耕可促进土壤中磺胺二甲嘧啶的降解,干湿交替、长期湿润比长期干燥和长期潮湿土壤环境下更有利于磺胺二甲嘧啶的降解。种植蔬菜比不种蔬菜土壤的磺胺二甲嘧啶的降解率高,根际土壤中磺胺二甲嘧啶的降解高于总体土壤。高养分土壤中磺胺二甲嘧啶的降解一般高于低养分土壤。分析认为,施肥、土壤养分水平、种植蔬菜对土壤中磺胺二甲嘧啶的降解的影响可能主要与这些因素改变了土壤微生物活性有关;翻耕可促进土壤中抗生素的光降解强度。研究认为,施肥、耕作和水分管理可以在一定程度上加速土壤中磺胺二甲嘧啶的降解。     

氟喹诺酮类抗生素在农业紫色土中的吸附研究

抗生素被广泛作为抗菌药物和添加剂使用在畜牧业中,造成大量抗生素随着动物粪便进入到土壤环境。吸附行为是抗生素在土壤中迁移转化的重要过程,对抗生素的风险评估及污染控制具有重要的意义。本文采用吸附试验研究了两种氟喹诺酮类抗生素(诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL))在重庆广泛分布的紫色土中的吸附特性以及影响因素。结果表明:NOR和OFL在紫色土上的吸附过程较快,5 h就能达到吸附平衡,吸附常数Kd能达到3 082 L/kg。Freundlich吸附等温模型能很好拟合紫色土对NOR和OFL的等温吸附过程。由吸附过程的吉布斯自由能ΔG和吸附能E可知,紫色土吸附NOR和OFL主要是通过物理吸附。溶液pH6会降低紫色土对NOR和OFL的吸附。当溶液离子强度从0.005 mol/L增加至0.05 mol/L时,NOR和OFL在紫色土上的吸附量分别降低了10.2%和11.7%。土壤有机质对NOR和OFL的吸附过程影响很小。     

城市土壤重金属污染特征分析

目前越来越多的大城市的土壤受到不同程度的重金属污染,这将深刻影响到城市环境质量和人体健康。因受人类活动的强烈扰动,城市土壤重金属污染特征与传统意义上的土壤重金属污染特征差别很大,文章就城市土壤重金属污染特征做了详细的分析,并提出了一些相应的管理对策。     

冀东平原农田土壤重金属污染源分析与风险评价

【目的】通过研究冀东平原水稻田土壤中重金属来源、污染现状、空间分布特征和潜在的生态风险,实现重金属污染农田土壤的安全利用管控。【方法】以实地采集的水稻田土壤表层样品（0～20 cm）为研究对象,测定土壤中铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）和砷（As） 8种重金属元素含量。采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和主成分分析、聚类分析等多元统计分析方法测算区域土壤重金属污染程度,并进一步分析重金属污染来源。【结果】以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15618—2018)》中的风险筛选值为重金属污染评价基准,冀东平原水稻田土壤部分区域受到明显污染威胁,从单一的重金属元素来看,Cd污染不容忽视,其超标率达到了23.2%,是区域内土壤污染的主要元素。从土壤重金属元素的空间分布来看,重金属污染主要分布在研究区的中部和西部,其中Cd污染严重区主要分布在中部区域。重金属污染元素来源解析结果表明,冀东平原水稻田土壤污染主要受人为活动影响,其次是成土母质,其中Cr和Zn主要以成土母质影响为主,Ni、Pb、Cu、Hg和As是成土母质...     

Soil,food security and human health: a review

Direct effects of soil or its constituents on human health are through its ingestion, inhalation or absorption. The soil contains many infectious organisms that may enter the human body through these pathways, but it also provides organisms on which our earliest antibiotics are based. Indirect effects of soil arise from the quantity and quality of food that humans consume. Trace elements can have both beneficial and toxic effects on humans, especially where the range for optimal intake is narrow. We focus on four trace elements (iodine, iron, selenium and zinc) whose deficiencies have substantial effects on human health. As the world's population increases issues of food security become more pressing, as does the need to sustain soil fertility and minimize its degradation. Lack of adequate food and food of poor nutritional quality lead to differing degrees of under‐nutrition, which in turn causes ill health. Soil and land are finite resources and agricultural land is under severe competition from other uses. Relationships between soil and health are often difficult to extricate because of the many confounding factors present. Nevertheless, recent scientific understanding of soil processes and factors that affect human health are enabling greater insight into the effects of soil on our health. Multidisciplinary research that includes soil science, agronomy, agricultural sustainability, toxicology, epidemiology and the medical sciences will facilitate the discovery of new antibiotics, a greater understanding of how materials added to soil used for food production affect health and deciphering of the complex relationships between soil and human health.