土壤中锌的形态转化、影响因素及有效性研究进展

土壤锌污染日益严重,锌产生的生物毒性越来越受到人们的关注,而锌在土壤中的生物毒性与其赋存形态密切相关.综述了近年来国内外土壤中锌生物毒性与锌形态研究的最新进展,其中包括土壤中锌的主要结合形态及其影响因素、锌的形态变化与其生物有效性的关系、锌的形态分析技术最新发展趋势及土壤中锌毒性预测模型等.对土壤中锌的原位形态及未知形态的表征技术以及建立具有普适性的有效性测定方法将是未来研究的热点问题之一.     

土壤重金属化学形态的空间异质性及其影响因素研究*

 介绍了重金属在土壤中的存在形态，讨论了土壤重金属化学形态的空间变异规律及影响因素，土壤中重金属化学形态及其迁移能力与土壤pH值、有机质、机械组成和作物根际环境有关。土壤重金属的不同形态在空间的分布、迁移能力影响着其生物的有效性及环境安全。     

pH和有机质对土壤中镉和锌生物有效性影响研究*

 综述了土壤环境中重金属镉、锌生物有效性国内外研究态势，尤其是土壤pH、有机质和石灰对土壤中镉、锌生物有效性及镉、锌形态的影响机制。就目前研究状况，提出未来研究方向，为治理土壤镉、锌污染提供理论依据。     

土壤重金属污染的形态分析及生物有效性探讨

 土壤重金属污染已成为人们关注的全球性的环境问题之一,重金属生物有效性已成为污染生态学研究的前沿,污染土壤中重金属形态分析是土壤修复的关键所在。阐述了土壤重金属污染形态分析的研究进展,并对影响生物有效性的主要因素以及土壤重金属污染存在的问题进行了分析探讨,并指出了存在的问题和以后发展的方向,从而为重金属污染土壤经济、有效的修复提供理论依据。     

土壤中重金属形态研究

重金属在土壤中的形态是决定其生物可利用性及生物毒性的关键,故形态分析是了解土壤污染状况的有效途径。本文通过土壤重金属存在形态、提取方法和影响因素三个方面进行阐述,对土壤重金属形态分析进行归纳,并对土壤重金属形态分析的发展及未来趋势进行了展望。     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及牛物有效性的影响.结果表明:(1)在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量.施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性.(2)在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著.     

污染源附近农田土壤中铅 镉 铬 砷的分布特征和生物有效性研究

在对中国东北污染源附近农田土壤巾铅、镉、铬和砷化学形态分析的基础上进行了重金属的生物有效性评价,结果表明,重金属主要累积在农田表层0～20 cm的土壤巾,表层土壤中有一种或两种重金属的总量分别超过国家土壤环境质量相应的标准值.所研究土壤中,铅、铬和砷以残渣态为主,其中残渣态铅占52.9%～80.1%,铬占81.0%～90.5%,砷占42.1%～82.9%.镉以有机结合态占优势,相对含量为19.5%～57%.铅、镉、铬和砷可交换态的相对含鼍均较低(0.02%～3.67%).3种土壤中,重金属生物有效性的大小顺序均为镉>砷>铅>铬,迁移能力的大小顺序为镉≥砷>铅≥铬,镉的生物有效性和迁移能力都是最大的,说明镉的生物有效性最高,应给予更多的关注.     

焦化厂土壤重金属污染影响因素研究进展

系统归纳了影响焦化厂土壤重金属污染的主要因素,从焦化生产工艺、自然因素、重金属元素赋存形态等3个方面进行概述:焦化生产的备煤运输、炼焦生产、煤气净化以及化工品回收等环节均会释放重金属,并以多种形式进入场地;受风、降水等自然因素的影响,实现迁移、扩散,并最终稳定存在于土壤中,而土壤性质和重金属赋存形态会影响重金属在土壤中的生物毒性和迁移能力。系统分析焦化厂土壤重金属污染的影响因素,有助于分析焦化厂重金属污染现状,同时对焦化厂污染修复方式的选择具有指导意义。     

土壤中重金属污染元素的形态分布及其生物有效性

不同形态的重金属有不同的生物有效性,对环境的危害程度也不一样。概述了土壤中重金属的形态划分、形态分布与转化及其生物有效性的研究进展。     

土壤中重金属的形态及其生物有效性

受人类活动的影响,我国部分地区土壤中重金属含量超标现象严重,并由此导致区域农作物及粮食中重金属含量超过人类安全食用标准。综述了土壤环境中重金属的赋存形态和生物有效性,并阐述了影响重金属形态的土壤因素。     

生菜对镉胁迫的生理响应及体内镉的累积分布

为了揭示生菜对镉毒害的响应,采用种子发芽和营养液基质栽培试验,从种子萌发、生理特性及镉的累积、分布等方面研究镉胁迫对生菜的影响。结果表明,镉胁迫显著降低种子发芽势,1 mg·L~(-1)镉胁迫显著提高发芽率,而其他浓度显著降低发芽率。基质栽培试验中,50、100 mg·L~(-1)镉对生菜生物量有显著促进作用,不同浓度镉对根冠比无显著影响;低浓度(5 mg·L~(-1))镉显著促进叶绿素总量和叶绿色a含量;高浓度镉(10~200 mg·L~(-1))胁迫显著降低叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量。镉浓度为5 mg·L~(-1)时,丙二醛(MDA)含量显著增加,随着镉浓度进一步提高,除20 mg·L~(-1)时MDA出现显著下降外,其他处理与对照无显著差异;随着镉浓度增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低,过氧化氢酶(CAT)活性先升高后下降,过氧化物酶(POD)活性逐渐升高。生菜地下部分和地上部分镉含量均随镉浓度的升高而显著增加;且在同一镉浓度下,地下部分镉含量显著高于地上部分;随镉浓度的升高,地上部分的生物富集系数逐渐下降,而地下部分呈现先升高后下降的趋势,转运系数则显著下降。随着添加镉浓度的增加,地下部分亚细胞中各部分镉含量呈现指数累积趋势,而地上部分亚细胞中镉含量呈直线累积趋势;同一镉浓度下,地上部分亚细胞中的镉含量远低于地下部分;地下部分镉在亚细胞中的分布特征为细胞壁可溶组分细胞器,地上部分为细胞壁、可溶组分细胞器。因此,地下部分(根系)的滞留作用和细胞壁的固持是生菜应对镉胁迫的重要机制。     

环丙沙星和镉复合污染土壤中镉的生物可给性及其动态变化

为研究环丙沙星（CIP）和镉（Cd）复合污染土壤中Cd的生物可给性,通过向无污染土壤中添加不同浓度的环丙沙星（对照:0 mg·kg^-1,Ⅰ： 5 mg·kg^-1,Ⅱ： 25 mg·kg^-1,Ⅲ： 50 mg·kg^-1）和Cd（80 mg·kg^-1）进行老化实验,运用in vitro和SHIME模型评估老化后土壤Cd的生物可给性。结果表明：不同老化天数（第1 d： D1,第30 d： D30,第60 d： D60）复合污染土壤中Cd的生物可给性有所差异。随着土壤老化时间的延长,重金属Cd的生物可给性不断降低,表现为D60 < D30 < D1。复合污染土壤中随着环丙沙星浓度的增加,D1、D30和D60胃阶段Cd的生物可给性有所变化,但处理间差异均不显著（P>0.05）; D1和D30小肠阶段Cd的生物可给性呈逐渐降低的趋势,D60小肠阶段Cd的生物可给性呈增加的趋势;在结肠阶段,D30和D60各处理（D30 CIPⅠ+Cd处理除外）Cd的生物可给性均高于对照处理,且CIPⅢ+Cd处理达到最大。胃阶段不同停留时间（20、40、60 min）Cd生物可给性动态变化结果显示,60 min时Cd的生物可给性达到最大,20 min时各处理土壤中Cd的生物可给性变幅最大,Cd的生物可给性在胃阶段不同停留时间变化呈先快后慢趋势。研究表明,环丙沙星和Cd复合污染土壤中Cd的生物可给性在胃阶段较高,在小肠和结肠阶段较低。环丙沙星的添加对胃阶段Cd的生物可给性无显著影响,而对小肠和结肠阶段Cd的生物可给性有一定的影响,与未添加环丙沙星的对照处理相比,添加25、50 mg·kg^-1环丙沙星显著提高了老化30 d结肠阶段和老化60 d小肠阶段Cd的生物可给性。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

生姜品种对镉胁迫的生理响应及耐镉性评价

为筛选耐Cd种质资源并研究生姜耐Cd机理,以华东、华中和西南主产区的5个主栽品种凤头姜、贵州小黄姜、罗平小黄姜、竹根姜和山东大姜为试验材料,设置对照(CK)和镉(Cd)处理,两处理的水分处理一致,CK无外源添加Cd。测定生姜生长指标和生理指标,利用主成分分析和隶属函数法对5个品种苗期的耐Cd性进行综合评价。结果表明:Cd处理显著(P<0.05,下同)降低了生姜的株高、茎粗、过氧化氢酶(CAT)活性、光合色素含量及PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP);显著升高了叶片中的硫代巴比妥酸反应物(TBARS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及非光化学猝灭系数(NPQ);山东大姜的过氧化物酶(POD)活性、游离脯氨酸(Pro)与类胡萝卜素(Car)含量无显著变化。综合评价5个品种生姜的耐Cd性排序为山东大姜>贵州小黄姜>罗平小黄姜>凤头姜>竹根姜。相关性分析结果表明茎粗、Car含量与综合评价值(D值)呈极显著(P<0.01)正相关,叶片TBARS含量、POD活性与D值呈显著负相关(P<0.01)。竹根姜Cd含量是山东大姜的3.57倍,Cd主要富集在根和叶中,山东大姜的Cd主要富集在根中。5个品种中山东大姜耐Cd性最强,竹根姜耐Cd性最差。茎粗、Car含量、叶片TBARS含量和POD活性可以作为生姜耐Cd品种筛选的主要参考指标。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

土壤镉污染对小麦生长及镉吸收的影响

为明确小麦对镉的吸收状况,以扬麦13号为材料,采用盆栽试验,分析了不同外源镉污染水平（0、5、10、20 mg·kg^-1和50mg·kg^-1）对小麦生长状况、光合生理指标、磷含量及镉吸收的影响,并使用目标危险系数（THQ）法预估了食用该小麦籽粒对人体健康产生的风险。结果表明,低浓度的外源镉（<10 mg·kg^-1）未显著影响小麦的生长速率、各部位生物量、光合生理指标和小麦各部位的磷含量。但当外源镉浓度增大时,小麦生长速率受到抑制。当外源镉浓度>20 mg·kg^-1时,小麦生物量、蒸腾速率及磷含量显著降低。小麦各部位的镉含量及籽粒中镉的THQ值都随镉污染水平的增大而增加,各污染水平下THQ值均大于1,且儿童的THQ值大于成人。研究结果显示,虽然中、低浓度的外源镉不会对小麦生长造成显著的影响,但在该环境中生长的小麦籽粒中的镉含量仍然会对人体造成明显的不利影响,表明仅依靠镉对小麦的生长影响不足以说明镉对小麦及人体的危害,必须综合各个指标来讨论。     

氮镉互作对苋菜植株吸收氮镉的影响

通过盆栽试验研究了氮镉交互作用对苋菜植株吸收氮和镉的影响。结果表明,在试验浓度范围内,氮镉交互作用下,土壤有效镉的转化量和苋菜镉浓度随着镉浓度的增加显著增加,在同一镉污染水平下,除1．5mg／kg镉污染水平外,随氮营养水平增加苋菜镉显著降低;土壤硝酸盐的转化量和苋菜硝酸盐的含量随氮素营养增加而显著增加,在同一氮素营养下,随镉污染水平的增加,土壤硝酸盐的转化量呈显著增加趋势,苋菜硝酸盐含量随镉污染水平的增加呈显著递减。     

镉胁迫对巴西蘑菇镉亚细胞分布和非蛋白巯基的影响

本研究以不同浓度镉胁迫下的巴西蘑菇菌株J1（高Cd积累菌株）和J77（低Cd积累菌株）为实验材料，通过差速离心和酶联免疫法（ELISA），研究了菌丝生长、镉亚细胞分布、细胞内镉螯合相关的小分子非蛋白巯基化合物含量的变化以及小分子非蛋白巯基化合物代谢酶的活性，从细胞水平及酶学活性方面揭示了不同镉积累菌株对镉胁迫的响应机制。结果显示：随着外源添加镉浓度增加，2个菌株菌丝生长均受到抑制，出现大量气生菌丝，且J77气生菌丝多于J1； J1和J77菌丝中镉的分布规律均为细胞壁>细胞液>细胞器，表明细胞壁具有固持Cd²⁺的作用；菌株J77中谷胱甘肽硫转移酶（GST）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性均高于J1； J77和J1中植物螯合肽（PCs）和非蛋白巯基（NPT）含量变化趋势一致，表现出“低促高抑”；相关性分析显示，镉胁迫与GSH-Px活性呈正相关关系，NPT含量与PCs含量呈极显著正相关。巴西蘑菇菌丝体镉解毒机制包括细胞壁沉积和重金属分区，非蛋白巯基物质的合成，不同菌株对镉胁迫响应存在差异。     

镉处理对茴香镉吸收累积与生理指标的影响

采用水培方法,以茴香为材料,研究了不同镉浓度(0、0.1、1.0、5.0 mg/L)对茴香镉累积及可溶性糖含量、全碳、全氮、全磷、全钾、全钠含量的影响.结果表明,低浓度镉(0.1 mg/L)处理促进茼香植株生长,茴香地上部和地下部的鲜重与干重均高于CK,高浓度镉(5.0 mg/L)处理抑制茴香植株生长,茴香地上部和地下部的鲜重与干重均低于CK;随镉浓度增加,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和全碳含量以及C/N比均呈降低趋势,全氮和全磷含量均呈增加趋势,钾含量均低于CK,但与CK差异均不显著,钠含量呈逐渐降低趋势,并以0.1 mg/L镉浓度处理为最大,与其他各处理差异均达显著水平;随镉浓度增加,茴香植株对镉的吸收累积情况呈增加趋势,且各处理之间差异均达显著水平.     

外源钙对镉胁迫下植物生长及耐镉机制研究

镉(Cd)是一种非必需且含有剧毒的重金属元素,经根系吸收、转运和积累对植物有很强的毒害作用。重金属通常不能被降解,易于通过食物链进行生物累积,从而对生态系统和人类健康构成长期威胁,因此应采取措施降低镉污染问题。钙(Ca)是参与各种植物生理过程所必需的大量营养素,如参与植物的生长发育,光合作用,细胞分裂等。由于Ca和Cd之间的化学相似性,Ca可以调节Cd诱导的植物生理代谢变化,因此研究Ca与Cd在植物体内的交互作用具有重要意义。近期研究表明,Ca作为一种外源物质,通过缓解生长抑制,调节重金属的转运和积累,改善光合作用,减轻氧化损伤,从而保护植物免受Cd胁迫。本文综述了钙在镉胁迫下对植物生长,重金属转运和积累,光合作用及氧化胁迫的影响。