贵阳市典型污染区蔬菜和水稻重金属富集特征及质量评价

工矿业发展易引发城市周边土壤重金属污染。为掌握贵阳市典型污染区农产品重金属污染状况及富集特性,本文选择磷矿区、煤矿区、铝矿冶炼区及养殖废水灌溉区农田土壤蔬菜和水稻为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪X2(ICP-MS)测定重金属。结果表明:磷矿区、铝矿冶炼、煤矿区、污水灌溉区和对照区土壤综合污染指数分别为1.18、1.17、1.34、2.01和0.678,Cd点位超标率达80.85%,是特征污染元素;蔬菜样品中有2个Cd超过国家食品安全限值,超标率为3.2%;重金属富集系数较低,表现为Cd(0.1)﹥Cu(0.09)﹥Zn(0.05)﹥As(0.01)﹥Cr(0.005)﹥Pb(0.003);煤矿区稻米Cd、Cu、Zn分别超标6.7、1.1和1.5倍,THQ值均大于1。典型污染区土壤重金属污染严重,但蔬菜富集系数低,食物链风险相对较小,煤矿区稻米具有潜在健康风险。     

重金属污染土壤水稻品种筛选

[目的]筛选重金属稻米低积累及稻草高富集品种,供生产应用。[方法]选取早中晚主栽水稻品种18个,同时在重金属污染的2个土壤背景条件下做品种比较试验,通过采样和检测各品种稻米和稻草中As、Cd、Pb含量,分析不同品种稻米和稻草重金属吸收量的差异及分配。[结果]不同水稻品种在同一土壤背景中重金属吸收量差异大;同一品种在不同土壤背景中重金属吸收规律不完全一致;同一品种在同一背景中对不同重金属元素的吸收量有差异,且有的不超标,有的超标;除少数品种稻草对个别重金属元素的吸收量小于稻米外,其他均是稻草大于稻米。[结论]早稻中9优547、中稻新两优223和晚稻宜优207可在土壤取样区域推广应用。     

重庆江津区土壤-稻米中硒和重金属的积累及迁移特征

【目的】为了解重庆江津区土壤-稻米系统中硒和重金属的含量及迁移特征,明确土壤硒与重金属元素的相互关系。【方法】选择江津区水稻生产规模较大4个镇,于水稻收获季节布点采集水稻及根系表层土壤,测定土壤-稻米中硒和重金属的含量。【结果】江津区受试区域88.9%土壤硒含量达足硒和富硒水平,59.3%稻米达到富硒大米的标准。土壤与稻米中的Se和重金属Cd、Pb、Cr、As、Hg的相关系数分别为0.045、-0.118、0.132、0.102、0.371~(**)(P0.01)、0.102,土壤中As与稻米中As含量成极显著正相关关系。稻米对硒和重金属富集能力为:Cd SeHgAs CrPb。【结论】江津区具有开发富硒稻米的潜力,但研究区内水稻对Cd和Se的富集能力较强,存在潜在重金属污染,要充分利用研究区土壤硒资源,生产安全且富硒的稻米,需要解决Cd超标的问题,同时要密切关注土壤As的污染情况。     

不同安全利用技术对水稻的抗镉富集能力研究

通过大田试验,对受镉(Cd)中度污染的稻田内的6个早稻和5个晚稻品种在4种叶面阻控剂和不同联合安全利用技术处理下稻米Cd吸收积累差异性进行研究。结果表明,在早晚稻品种试验中,早稻对Cd富集能力较弱,6个早稻品种稻米Cd含量均小于国家标准限量值,其中,甬籼25稻米Cd含量最高,为0.19 mg·kg^-1;晚稻对Cd富集能力较强,5个晚稻品种稻米Cd含量均高于国家标准限量值,其中,甬优15稻米Cd含量最低,为0.42 mg·kg^-1。4种叶面阻控剂均可显著降低晚稻对Cd的吸收富集能力,抗Cd富集能力为硒肥>海藻酸>硅肥≈黄腐酸钾。多种安全利用技术联合处理对水稻Cd积累的阻控作用要优于单一技术,“低积累品种+叶面阻控剂+水分管理”的联合阻控技术措施可使中度Cd污染水稻田实现安全利用。     

矿区周边土壤—稻米重金属污染特征及其关联性分析

探究铅锌矿采选与冶炼区周边水田土壤与稻米中重金属含量及其关联性。以南方某铅锌冶炼企业周边水田土壤与稻米为研究对象,对水田土壤及对应稻米中Pb、Zn、Cd、Cr、Ni和Cu的含量进行了测定。采用综合污染指数法对土壤与稻米中的重金属污染程度进行了评价,结合相关性与富集因子,研究了水田土壤重金属与对应稻米中重金属的定量关系。结果表明:铅锌冶炼区周边水田土壤中仅Pb、Zn、Cd分别超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 15618-2018)标准1.03、2.24、16.34倍,但土壤上种植的稻米中各重金属元素含量均未超标;综合污染指数评价结果显示,土壤中6重金属元素的综合污染指数为11.82,属于重污染等级,主要污染因子为Cd,而对应稻米中Cd、Pb与Cr的综合污染等级为安全;富集系数表明,稻米中Pb存在一定的富集情况,其它重金属元素的富集因子均小于1,无明显富集;土壤中Pb含量与稻米中Pb含量线性拟合模型的相关性系数为0.96,表明研究区土壤中Pb含量与对应稻米中的Pb含量符合线性模型,可以较好地预测研究区稻米中的Pb含量。     

Cd、Cr、Pb对几种叶类蔬菜生长状况及品质的影响

研究通过盆栽试验,比较了Cd、Cr、Pb对几种叶类蔬菜生长状况及品质的影响,旨在为提高蔬菜品质,控制蔬菜重金属污染提供科学依据。结果表明:(1)重金属对叶类蔬菜生长及品质的影响因重金属种类和蔬菜品种而异。Pb处理对各蔬菜的品质影响不明显;Cr对新上海青油菜,苏州青油菜,四月慢油菜的影响最严重;莜麦生菜对Cd比较敏感;小叶茼蒿受三种重金属影响最小,表现出一定的耐性;(2)五种蔬菜对重金属的富集能力均表现为Cd>Cr>Pb;四月慢油菜对Cd、Pb富集能力最强,苏州青油菜对Cd、Pb的富集系数最小,莜麦生菜对Cr的富集系数最小。因此在Cd、Pb污染的土壤中可以考虑种植苏州青油菜为宜,在一些Cr轻度污染区以种植莜麦生菜为宜,以达到边利用边改良污染土壤的目的。     

不同生育期施加超细磷矿粉对水稻吸收和转运Pb、Cd的影响

为了探究水稻不同生育期施加超细磷矿粉(100 nm)对Pb-Cd污染土壤Pb、Cd吸收和转运的影响,采用盆栽试验,研究了插秧前、分蘖期和扬花期施加不同用量的超细磷矿粉对水稻稻谷产量,植株Pb、Cd的吸收转运及对土壤中Pb、Cd形态的影响。结果表明,不同生育期施加超细磷矿粉的水稻稻谷产量增加了9.70%～26.60%,显著高于对照和普通磷矿粉处理。水稻根、茎叶、稻壳和稻米中Pb、Cd含量均随超细磷矿粉用量的增加而降低。插秧前施加超细磷矿粉稻米中Pb含量显著低于对照(75.7%～79.1%)和普通磷矿粉处理(73.5%～77.3%),降低效果好于分蘖期(51.4%～69.1%)和扬花期(51.9%～61.5%);而扬花期施加稻米中Cd含量显著低于对照处理(44.3%～71.9%)和普通磷矿粉处理(44.1%～71.8%),降低效果好于插秧前(32.7%～45.8%)和分蘖期(28.2%～39.9%)。施加超细磷矿粉后稻米中Pb、Cd含量大部分低于国家食品的限量卫生标准GB 2762—2017(≤0.2 mg·kg-1)。扬花期施加超细磷矿粉降低土壤交换态Cd的效果(16.8%～33.4%)好于插秧前(18.0%～27.8%)和分蘖期(11.8%～27.9%),插秧前施加超细磷矿粉降低土壤交换态Pb的效果(143.8%～193.3%)好于分蘖期(103.2%～183.4%)和扬花期(56.0%～160.6%)。土壤中交换态Cd、Pb含量与稻米中Cd、Pb含量呈显著正相关,相关系数分别达0.856和0.946。水稻Cd、Pb的吸收系数和初级转运系数均随超细磷矿粉用量的增加而降低,与对照差异显著。因此,超细磷矿粉可通过钝化土壤中交换态Pb、Cd,降低水稻对Pb、Cd的吸收转运,并提高稻谷产量。建议超细磷矿粉用量为2 g·kg-1土,单独Pb污染或Cd污染的土壤可分别在种植前或生长旺期施用,而复合污染的土壤在种植前施用综合效果较佳且操作方便。     

宜兴地区水稻土Pb Cd Cu Zn污染及垂直分布特性研究

通过测定宜兴地区34个采样点水稻糙米和不同土层(0～20、20～40、40～60和60～80 cm)中Pb、Cd、Cu和zn含鼍,利用单项污染指数法和内梅罗污染指数法对土壤表层和糙米重金属含量进行评价,同时分析4种重金属在土壤剖面中的分布规律以及在糙米中的富集特性.结果表明,水稻土表层Pb、Cd、Cu和zn的平均含量都处于未污染水平,综合评价结果属于清洁(安全)等级;糙米Pb、cd、Cu和zn的平均含量也都处在未污染水平,综合评价结果也属清洁(安全)等级.水稻土Pb和cd的剖面分布属于表层富集型,表层主要受人类活动的影响,而下层跟母质有关;Cu和Zn的剖面分布同属均匀分布型,表层含量略高与人为因素有关,20～40cm和40～60 cm含量略低,可能是因为水稻的吸收作用,60～80 cm含量比上层都稍高,主要是受成土母质的影响.糙米中4种元素的富集能力存在极显著差异,其大小顺序为Zn(0.282)>Cd(0.234)>Cu(0.198)>Pb(0.014);糙米Pb、Cd、Cu和Zn的含量与土壤表层相应元素的全量具有极显著的正相关关系,相关系数分别达到0.905、0.925、0.939和0.957;糙米中Cd与Cd/Zn比具有极显著的正相关关系(0.837),糙米Cd/Zn比为0.002,远低于临界值0.015.     

三种不同类型土壤上水稻对Cu、Pb和Cd单一及复合污染的响应

水稻对重金属有较强的吸收能力,本文采用温室盆栽试验研究了Cu、Pb和Cd在中国土壤环境质量标准Ⅲ级水平(Pb:400mg kg-1;Cd:1.0 mg kg-1;Cu:100 mg kg-1)时于3种不同类型土壤上对水稻生长和吸收Cu、Pb及Cd的影响.结果表明,在红壤上,Cu处理显著降低了稻谷产量,Pb和Cd本身对稻谷产量影响不大,但Pb显著增加了Cu的毒性;Cu或Cd的共存对Pb在稻米中含量的影响较小,但其含量也均超过国家食品卫生标准(0.4 mg kg-1);在Cu-Cd、Pb-Cd和Cu-Pb-Cd处理中,稻米Cd含量较Cd单独存在时分别增加了135%、84%和126%.在红壤性水稻土上,仅有Pb和Cu-Pb-Cd处理与对照相比降低了稻谷产量;Cu-Pb-Cd处理稻米中Pb或Cd含量较Pb或Cd单独存在时分别增加了141%和360%;Pb或Cu分别与Cd共存时,对稻米Cd含量影响不显著.在乌栅土上,各处理对稻谷产量影响均不大,且多数表现为增加.Cu、Pb和Cd对水稻的毒性是红壤＞红壤性水稻土＞乌栅土.稻米中Cu、Pb和Cd含量与土壤NH4OAc提取态Cu、Pb和Cd含量之间均达到极显著线性相关.     

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。