铜与草甘膦单一污染和复合污染对水稻土酶活性的影响

通过实验室培养试验，研究了铜与草甘膦单一污染和复合污染对水稻土中淀粉酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明，铜与草甘膦单一和复合污染对土壤中4种酶活性的影响效果明显不同。当铜单一污染时，抑制淀粉酶、脲酶、磷酸酶的活性，对过氧化氢酶活性的影响是低浓度激活高浓度抑制；而草甘膦单一污染时，对4种酶活性的影响是：激活淀粉酶和脲酶，抑制过氧化氢酶，对磷酸酶活性的影响则是低浓度激活高浓度抑制。铜和草甘膦复合污染，显著改变了铜或草甘磷单一污染对土壤酶的毒性效应。即复合污染对过氧化氢酶的毒性大于单一污染；对淀粉酶、脲酶和磷酸酶的毒性，小于铜单一污染，但大于草甘磷。方差分析结果表明，不同铜浓度间和不同草甘膦浓度间4种酶活性差异均达到极显著水平（P〈0．01）；铜和草甘膦互作浓度间，淀粉酶和脲酶活性差异分别达到了显著水平和极显著水平，其他2种酶活性差异不显著。     

[C8mim]Br对蚯蚓抗氧化系统的亚慢性毒性效应

以OECD标准的基质染毒法测定了离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑（[Csmim]Br）对蚯蚓（Eisenia foetida）的急性毒性效应和亚慢性毒性条件下蚯蚓体内CAT、SOD、GST的活性和GSH、MDA含量的变化，以期初步分析[Csmim]Br对蚯蚓抗氧化系统的作用及其毒性作用的可能机理。结果表明，[C8mim]Br对蚯蚓的7d—LD50和14d—LD50分别为206．8mg·kg-1和159．4mg·kg-1。亚慢性暴露42d后蚯蚓体内CAT的活性受到显著抑制；SOD的活性在低浓度（1～5mg·kg-1）受到抑制，高浓度（20～40mg·kg-1）被激活；在高浓度处理组（20—40mg·kg-1）GST的活性显著高于对照。10～40mg·k-1 浓度的[C8mim]Br处理组GSH的含量显著升高，各处理组MDA含量与对照相比没有差异。推测[C8mim]Br可能通过肠道吸收进入蚯蚓体内，并诱导了蚯蚓体内抗氧化系统的反馈效应。     

莫能菌素对蚯蚓的生态毒理效应

采用人工土壤法测定了不同浓度莫能菌素对蚯蚓的急性毒性和对蚯蚓生长、生存、繁殖以及超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽-硫转移酶（GSH-S）、腺三磷酸酶（ATPase）、乙酰胆碱酯酶（T-CHE）活性的影响。结果表明,莫能菌素对蚯蚓14d的LC50为75.883mg·kg-1;当莫能菌素含量达到50mg·kg-1时显著影响蚯蚓的生存（P〈0.05）,死亡率达到20%;当莫能菌素含量达到25mg·kg-1时显著影响蚯蚓的生长（P〈0.05）;药物的染毒浓度与对蚯蚓生存和繁殖的抑制存在明显的剂量-效应关系。染毒21d后,低浓度的兽药莫能菌素就能显著影响蚯蚓体内SOD、GSH-S、ATPase、T-CHE的活性,药物浓度和酶活性间具有明显的剂量-效应关系。莫能菌素对土壤动物蚯蚓显示有毒性作用,对土壤环境具有潜在的生态风险。     

潮土潜在硝化速率对重金属锌镉的响应研究

通过室内模拟和流动注射技术研究了不同月份潮土中氨氧化菌群对重金属锌镉的响应,即对潮土氨氧化菌群潜在硝化速率（Potential Nitrification Rate,PNR）的影响。结果表明,重金属对8月份土壤样品中氨氧化菌群的PNR的抑制作用大于5月份（P〈0.01）。低浓度重金属（即Zn2＋浓度为50～200mg·kg-1;Cd2＋浓度为0.5～10mg·kg-1）对潮土中PNR无影响或轻微促进作用,而在高浓度（即Zn2＋浓度大于200mg·kg-1;Cd2＋浓度大于10mg·kg-1）条件下有显著抑制作用。由于Zn2＋对PNR的抑制程度小于Cd2（＋Zn2＋：EC50〉Cd2＋：EC50）,并且PNR对Cd2＋的响应较Zn2＋易变,PNR的测定结果表明该指标应用于重金属Zn2＋的污染毒性评价时优于重金属Cd2＋的污染毒性评价。     

富硒蚯蚓的培养及其硒富集作用研究

以赤子爱胜蚓为生物载体,在蚯蚓饲料中添加亚硒酸钠进行富硒蚯蚓培养试验,利用蚯蚓的生物富集作用将无机硒转化为有机硒。以存活率、硒含量为优化指标,研究5种硒浓度(20、40、60、80、100 mg·kg-1)和4种培养时间(第15、30、45、60 d)对蚯蚓生长和硒含量的影响规律,筛选存活率高、硒含量高、培养时间短的富硒蚯蚓培养方法。试验结果表明:蚯蚓饲料中亚硒酸钠含量越高、培养时间越长,蚯蚓的存活率越低,硒含量越高,且当硒添加量为80 mg·kg-1,培养时间为45 d时,培养条件最优,此时蚯蚓体内硒含量可达33.25 mg·kg-1。     

红薯对Pb、Cd的吸收累积特征及根际土壤Pb、Cd形态分布研究

为了解土壤在Pb、Cd单一以及复合污染条件下红薯对Pb、Cd的吸收和积累规律,通过盆栽试验对红薯地上部和地下部的生物量和重金属含量进行测定,分析了单一及复合污染土壤中重金属Pb、Cd形态分布特点。结果表明,相对于对照,较低浓度的Pb、Cd能显著促进红薯的生长（P〈0.05）,Pb超过50mg.kg-1、Cd超过3mg.kg-1时,红薯生长受到显著抑制（P〈0.05）,Cd是影响红薯生长的主要因素;随着试验处理浓度的升高,红薯体内重金属含量也随之升高,二者之间存在极显著的相关性（P〈0.01）,Pb、Cd共存对红薯吸收累积Pb、Cd具有明显的交互作用,Pb促进Cd向地上部转移,Cd促进Pb在地下部积累。根际土壤中Pb、Cd以可交换态与碳酸盐结合态为主,二者均占总量的55以上,在复合污染条件下,Pb浓度为50mg.kg-1时其活性系数显著高于其他Pb处理（P〈0.05）,并在很大程度上促进有效态Cd含量的增加。     

钢渣施用对多金属复合污染土壤的改良效果及水稻吸收重金属的影响

通过盆栽实验和大田实验研究了钢渣施用对多金属复合污染土壤pH、有效硅、有效态重金属含量（镉、铅、铜、锌）以及水稻吸收重金属的影响。盆栽实验设置5个处理,分别是CK（无钢渣）、SS3和SS6（分别加入3g·kg-1和6g·kg-1100目钢渣）、FSS3和FSS6（分别加入3g·kg-1和6g·kg-1180目钢渣）;大田实验设置两个处理：CK（无钢渣）和SS（加入3g·kg-1100目钢渣）。结果表明,盆栽实验土壤pH值及有效硅含量随钢渣施用量的增加和粒径的减小显著上升,土壤有效态重金属含量则出现显著下降。水稻地上部重金属浓度在施加钢渣后均显著降低,并且远低于地下部浓度;大部分钢渣施加处理对降低地下部重金属浓度也有显著效果。大田实验结果显示,钢渣改良的处理,不仅提高了水稻产量,稻米中的重金属浓度也得到了大幅降低,并达到了国家食品安全标准。综合来看,施用钢渣可有效改良多金属复合污染土壤的性质,抑制水稻对重金属的吸收和转运,降低水稻特别是其地上部的重金属浓度。     

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。     

镉-乙草胺胁迫对蚯蚓-土壤-玉米系统的影响

重金属与农药复合型污染成为重要的环境问题之一,然而当前关于两者共同作用对蚯蚓-土壤-植物系统的影响研究还很少。为了探讨镉-乙草胺复合污染对蚯蚓-土壤-玉米农田系统的生态毒理效应和生态过程的影响,本研究通过室内模拟试验,从镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓生理响应、土壤理化性质及玉米形态特征等变化,探讨两者复合污染对玉米生长的影响机制。结果表明:1)随着处理时间的延长,镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓体内SOD活性呈先降低再升高的趋势,而MDA含量呈先升高后降低的趋势;复合胁迫处理第2d和50d时, 20～30 cm土层的蚯蚓数量占所有土层蚯蚓总量百分比比对照分别增加1.34倍和1.14倍,蚯蚓对镉-乙草胺复合污染作出规避效应而向深层土壤迁移。2)镉-乙草胺复合胁迫下土壤有机质和速效磷含量与处理时间、处理方式、污染物无关,随着处理时间的延长,土壤碱解氮含量呈先显著降低后升高的趋势。3)处理第50d,30 mg·kg~(-1)镉、200 mg·kg~(-1)乙草胺及30 mg·kg~(-1)镉+200 mg·kg~(-1)乙草胺处理组玉米根数均显著低于对照,抑制率分别为23.21%、42.86%和50.00%,玉米生物量与株高呈相同趋势,即30mg·kg~(-1)镉处理200mg·kg~(-1)乙草胺处理30 mg·kg~(-1)镉+200 mg·kg~(-1)乙草胺处理。相关分析表明,两种污染物除对蚯蚓SOD活性产生拮抗效应外,对蚯蚓MDA、土壤养分与玉米生长指标均不存在交互作用。本研究得出镉-乙草胺复合污染促进蚯蚓向下迁移影响其垂直分布,并且可以通过改变土壤营养元素含量最终抑制玉米的生长。     

蚓粪对黑麦草吸收污染土壤重金属铜的影响

在长江冲积物形成的高沙土中加入CuSO4.5H2O模拟土壤污染,使Cu污染浓度分别为200、400、600 mg kg-1,并设置加蚓粪(15%)和加原土(15%)处理,二处理各设种植黑麦草(Lolium multiflorum)和不种黑麦草培养试验,研究蚓粪对黑麦草生长及对Cu吸收的影响,以揭示蚓粪在Cu污染土壤植物修复中的作用。结果表明:蚓粪显著增加了黑麦草的地上部和地下部的生物量(p<0.001**)以及根系的长度、表面积、体积和根尖数(p<0.05*),在Cu浓度为200 mg kg-1时促进作用最大;蚓粪还显著提高了黑麦草地上部Cu的浓度及累积量,但显著降低了地下部的Cu浓度(p<0.05*),而对地下部的铜累积量没有影响,显示蚓粪能促进Cu从根系向地上部的运移及在地上部的富集。通过对土壤的pH和Cu的形态特征分析,发现种植黑麦草处理降低了土壤的pH并增加了可交换态铜的含量,而且这种作用在加入蚓粪后更加明显。推测蚓粪主要通过促进黑麦草根系的生长和活性而影响根系周围环境,提高重金属铜的生物有效性进而增加植物对铜的吸收。     

北京顺义区土壤重金属分布与环境质量评价

在北京顺义区采集了412份土壤表层样品,分析了其中7种重金属元素（Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、As和Hg）的全量,采用单因子指数和内梅罗指数对土壤环境质量进行评价。结果表明,土样中As、Cd、Cr、Hg、Cu、Pb和Zn含量平均值分别为7.85、0.136、61.47、0.073、22.43、20.38mg.kg-1和69.75mg.kg-1,As、Cd、Cr、Cu和Zn含量平均值超过了北京地区环境背景值,但所有元素含量的平均值均未超出土壤环境质量一级标准。土壤中各重金属元素含量Shapiro-Wilk检验和相关性检验结果表明,研究区土壤中重金属Cr呈正态分布,Cd、Cr、Cu、Pb元素与As元素相关性显著。土壤各元素单因子污染指数排序为Zn〉Cr〉Cd〉Cu〉Pb〉As〉Hg,内梅罗综合污染指数平均值为0.745,达到了土壤环境质量评价分级标准Ⅱ级,污染等级为＂警戒线＂级;菜地、果园、荒地、林地、苗圃、设施农业用地和水浇地的土壤内梅罗指数分别为0.809、0.765、0.720、0.669、0.781、0.786和0.729,表现为菜地〉设施农业〉苗圃〉果园〉水浇地〉荒地〉林地。土壤环境质量总体安全,部分地区土壤重金属污染处于警戒水平。     

麻疯树对镉胁迫的生理耐性及富集特征研究

研究了不同Cd浓度（0、10、25、50、100、200mg.kg-1）对麻疯树的生理指标和Cd积累特征的影响。结果表明,在土壤中的Cd≤50mg.kg-1时,麻疯树的生长未受到明显影响（P〉0.05）,当Cd≥100mg.kg-1时,其生长受到明显抑制（P〈0.05）;同时,麻疯树叶中叶绿素含量随土壤中Cd浓度的增加而下降,而其体内Cd含量则呈增加趋势,且表现根〉茎〉叶的富集特征;麻疯树叶中的SOD、POD活性随Cd浓度的增加呈先升高后降低趋势,而CAT活性仅在Cd为200mg.kg-1时显著增加,麻疯树叶中的MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白、酸溶性巯基和谷胱甘肽含量随Cd浓度的增大呈增加趋势,这可在一定程度上缓解金属Cd对麻疯树的毒害。因此,麻疯树在重金属镉污染土壤修复方面具有一定的应用潜能。     

土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照（32mg·kg-1）、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年（2006—2010年）的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明：（1）试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。（2）污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%（200mg·kg-1）、67%（400mg·kg-1）。（3）土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。（4）铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在（平均占57%）,污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加（合计平均占58%）。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

畜禽粪中养分和有害物质的状况直接影响其利用价值。本文从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样(包括93个猪粪样,31个鸡粪样,18个鸭粪样和13个牛粪样),采用化学分析和光谱分析方法鉴定了其营养物质、重金属元素和抗生素残留含量。结果表明,畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低,但Cu和Zn含量普遍较高。Cu、Zn和As含量分别在18.56~1 788.04 mg·kg-1、12.46~10 056.68 mg·kg-1和0.69~76.43mg·kg-1之间,平均值分别为525.38 mg·kg-1、897.14 mg·kg-1和10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准(GB4284—84)相比,Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0~16.75 mg·kg-1、0~29.60 mg·kg-1和0~11.63 mg·kg-1,平均残留含量:土霉素(5.10 mg·kg-1)>金霉素(2.17 mg·kg-1)>四环素(2.01 mg·kg-1)。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。N、P和K等营养元素含量分别在9.80~43.60 g·kg-1、7.98~54.30 g·kg-1和8.76~35.20 g·kg-1之间,平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1;P/N在0.40~2.98之间,平均为1.08。规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖场中,猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应限量施用,或在施用前进行适当前处理。     

长期污灌农田土壤重金属污染及潜在环境风险评价

以西安市某典型污灌区农田土壤为研究对象,分析长期污水灌溉对表层土壤重金属含量及富集状况的影响,采用内梅罗指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对其污染现状及潜在环境风险进行评价。结果表明：长期污灌已导致农田土壤Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn7种重金属相对自然背景有不同程度累积,其富集比例依次为100%、82.69%、100%、100%、80.77%、98.08%和100%,仅有土壤As平均含量低于其背景水平;以国家土壤环境质量标准二级限量值作为污染评价阈值,其中Cd和Hg污染表现突出,按其污染指数平均值排序为Cd〉Hg〉Ni〉Cu〉Zn〉As〉Cr〉Pb;土壤重金属综合潜在环境风险为＂强＂等级,Hg、Cd的环境影响占据主导;随污灌年限增长,离灌渠越近,农田土壤重金属的污染水平和环境风险越高。鉴于该区土壤重金属已呈现较强生态危害性,应及时采取必要防治措施,调整土地利用结构,确保农田环境及农产品安全生产。     

北京城郊污灌土壤-小麦（Triticum aestivum）体系重金属潜在健康风险评价

为探讨城郊污灌土壤-小麦体系中重金属Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的迁移富集特征及潜在健康风险,选取北京城郊污灌区24块代表性小麦（Triticumaestivum）样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪（HR-ICP-MS）测定了土壤及小麦籽粒中消解态Cu、Cd、Cr、Pb和Zn含量。结果表明,污灌土壤中Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的均值含量分别为26.51、0.24、101.29、28.04mg.kg-1和85.59mg.kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象;小麦籽粒中5种重金属含量顺序为Zn（52.38mg.kg-1）〉Cu（6.09mg.kg-1）〉C（r4.62mg.kg-1）〉Pb（0.17mg.kg-1）〉Cd（0.04mg.kg-1）,其中Cr、Zn含量超出国家标准限值,食品安全需引起关注。在以污灌区小麦粉为主要食源条件下,健康风险评价显示：北京城郊污灌区单一重金属风险系数（HQ）尚未达到显著水平,但是郊区成人和儿童的5种重金属综合健康风险均大于1,4种不同人群的风险系数（HQ）和风险指数（HI）有相同的影响顺序,即郊区儿童〉郊区成人〉城区儿童〉城区成人;5种重金属中,Cr所占风险比例最小,由Cu和Zn所引起的健康风险所占比例最高。表明对北京城郊污灌区小麦籽粒主要消费区域和流通渠道以及由此引发的居民（尤其郊区儿童和成人）重金属健康风险需要予以关注,预防食品安全危害的发生。     

闽西南崩岗土壤重金属含量、分布、来源及生态风险

选取福建省长汀县黄泥坑崩岗群内2处典型崩岗及附近一无崩岗山坡(对照区),采样并测定了63份0~20 cm土壤样品Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、As、Cd含量,运用相关分析与主成分分析进行重金属来源辨识,并应用Hankanson潜在生态风险指数法,以福建省背景值和国家二级标准作为参比,对研究区重金属进行潜在生态风险评价。结果表明:研究区土壤重金属含量从高到低的顺序依次为Zn(105.56 mg·kg~(-1))Pb(67.21 mg·kg~(-1))As(61.47 mg·kg~(-1))Cu(22.33 mg·kg~(-1))Cr(17.12 mg·kg~(-1))Ni(5.24 mg·kg~(-1))Cd(0.80 mg·kg~(-1)),Pb、Cd含量表现为崩岗区对照区,Cu、Zn、Ni、Cr、As、Cd含量与之相反。1号崩岗Zn、Pb、As和Cd平均值分别是福建省背景值的1.12倍、2.82倍、8.68倍和13.33倍,2号崩岗这4种元素平均值分别是背景值的1.11倍、1.36倍、11.22倍和16.67倍,对照区该4种元素平均值分别是背景值的1.58倍、1.60倍、5.14倍和14.44倍;与国家土壤环境质量二级标准比较得出,崩岗区和对照区As平均值分别超标1.92倍和2.70倍,Cd平均值分别超标2.31倍和2.60倍。从集水坡面到沟道末端,崩岗区Pb、Zn、Cd含量呈增加趋势,Cu、Cr含量基本维持稳定,Ni含量有所降低;从坡面上部到下部,对照区Cu、Zn、Ni、Cr、Cd含量呈增加趋势,Pb含量略有降低;As含量在研究区的分布无明显变化。Cu、Ni、Cr主要来源为成土母质,Zn主要来源于禽畜养殖,Cd、As的主要来源包基岩风化稀土开采,Pb主要来源于基岩矿化、煤炭燃烧及汽车尾气排放等复合污染源。以福建省背景值为参比时,Cd潜在生态风险系数达到"极强风险",As为"较强风险",其余均为"轻微风险";以国家二级标准为参比时,Cd属"较强风险",其余均为"轻微风险"。潜在生态风险指数(Ri)表现为2号崩岗对照区1号崩岗。研究区Cd、As污染已较为严重,应采取相应的安全防范措施。