生物炭对施用沼液稻田土壤重金属生物有效性的影响

为探讨施用沼液条件下,添加生物炭对农田土壤重金属生物有效性的影响,以滨海盐土农区稻田为研究对象,设置0、250、500、750 m³·hm^-2四个沼液施用水平（折合施氮量分别为0、205、410、615 kg·hm^-2）以及0、15 t·hm^-2两个生物炭用量,对0~20cm土层土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）生物有效性进行研究。结果表明：低沼液用量（250 m³·hm^-2）下,无论是否添加生物炭,土壤中四种重金属的弱酸提取态质量分数均无显著变化。中、高沼液用量（500~750 m³·hm^-2）下,添加生物炭前,与不施用沼液相比,Cu、Zn、Pb和Cd弱酸提取态质量分数显著提升;添加生物炭后,Cu和Pb弱酸提取态质量分数较添加前显著下降（P<0.05）。添加生物炭前,施用沼液使水稻籽粒中Cu含量增加了44.0%~116.5%,Pb、Cd含量无显著变化。添加生物炭后,中、高沼液用量下籽粒中Zn、Pb和Cd含量无显著变化,但Cu含量降低了21.8%~37.5%（四种重金属含量均低于GB 2762—2017限值）。研究表明,对施用沼液稻田而言,添加生物炭能显著降低土壤中Cu和Pb的生物有效性,是降低水稻籽粒中Cu含量的有效措施。     

猪场粪水施用对设施白菜及土壤重金属的影响

为了研究养殖粪水在农田施用过程中对重金属含量积累、有效性增强以及形态变化等产生的影响,采取田间小区试验,探究了猪场粪水施用对设施白菜地上部重金属含量和土壤重金属全量、有效态含量及形态的影响。结果表明：粪水施用后,低量粪水施用处理与优化施肥（NOPT）处理白菜地上部Cu、Zn、Cr、Cd含量无显著差异,白菜地上部Cu、Zn、Cr、Pb、As、Cd含量均未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）安全限值要求。经过4茬设施白菜种植后,相较于NOPT处理,561kg·hm^-2粪水施用处理显著增加了土壤Cu、Zn、Cr含量,281 kg·hm^-2粪水施用处理土壤中Cu、Zn（0~20 cm土层除外）、Pb、Cr、Cd、As含量与NOPT处理差异不显著,且含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）安全限值。施用化肥和粪水显著提高了土壤有效态Cu、Zn含量,施用粪水处理对土壤中Cr、Pb、As、Cd形态影响较小,但显著增加了铁锰结合态Zn含量。相关分析表明,土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、Pb含量与土壤有机质、速效磷、全氮、硝态氮含量存在显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系。研究表明,连续4茬施用猪场粪水未造成设施白菜和土壤中重金属含量超标,显著增强了Cu、Zn的有效性且显著增加了铁锰结合态Zn含量。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

锌冶炼厂周边农田土壤团聚体Cd、Pb分布特征及污染评价

为了解重金属Cd、Pb在土壤团聚体中的分布、赋存形态及其影响因素，以辽宁省葫芦岛市锌冶炼厂周边农田土壤为研究对象，采用Tessier五步提取法测定土壤各级团聚体中Cd、Pb形态，利用地累积指数法（I_geo）、原生相与次生相比值法（RSP）和风险评估编码法（RAC）评价其环境风险，并利用相关性与冗余分析明确影响Cd、Pb分布与形态的关键因素。结果表明，土壤Cd、Pb含量在水平方向上呈现以锌冶炼厂为中心，随中心距离的增加呈现先增加后降低的变化趋势；垂直方向上，表层土Cd、Pb含量分别为57.40、219.56 mg·kg^-1，显著高于亚表层（55.06、135.99 mg·kg^-1）。随着团聚体粒径的减小，Cd、Pb更趋向于在小粒径团聚体中富集，Cd富集能力强于Pb。重金属形态分布特征表明，Cd主要以可交换态和碳酸盐结合态赋存，占总Cd量的60%~94%，Pb主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态赋存，占总Pb量的45%~93%。粒径为<0.002 mm的团聚体组分中可交换态和碳酸盐结合态Cd及铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Pb含量占比显著高于其他三个粒径团聚体组分。三种评价方法均显示小粒径团聚体中重金属污染风险较高。RAC风险评估方法既考虑了重金属形态又考虑了重金属总量，评价结果更为准确。RAC结果表明研究区Cd污染为极高风险，Pb污染为中等风险。有机质（SOM）、表面积（SA）、阳离子交换量（CEC）和铁锰氧化物是粒径<0.002 mm团聚体组分产生特性差异的主要因素。SOM对粒径为0.25~2.00、0.053~<0.25 mm和0.002~<0.053 mm团聚体中残渣态和有机结合态Cd、Pb均有极显著影响。CEC对粒径为<0.002 mm团聚体组分中可交换态Cd分布具有显著的影响。铁锰氧化物对粒径为0.053~<0.25 mm和<0.002 mm团聚体组分中Cd、Pb形态具有一定影响，且对可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态影响较大。Cd、Pb在污染农田中较高活性形态易在粒径为<0.002 mm团聚体组分中富集分布，具有较高环境风险，SOM、CEC和铁锰氧化物为Cd、Pb富集过程主要影响因素。     

基于多目标元素的重金属低累积水稻品种筛选及其吸收转运特征

选择重庆市主推的13个水稻品种为受试对象，采用田间原位小区试验，比较不同基因型水稻品种籽粒对镉（Cd）、砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）等潜在危害大的重金属元素累积的差异，分析其在水稻植株各部位的转运与分配特征及其与籽粒吸收累积的关系，筛选多目标元素低积累品种，为水稻安全生产提供依据。结果表明：不同水稻品种籽粒Cd、As、Pb和Cr含量极值相差分别超过3、4、20倍和3倍，同一品种对不同重金属元素的累积能力也存在很大差异，重金属低累积水稻品种筛选需以多种污染元素为目标。运用重金属综合累积指数P_Z，将供试水稻品种重金属综合累积能力分为低（P_Z<0.7）、中等（0.7 ≤ P_Z < 1.0）和高（P_Z≥1.0）三类，其中Y两优1号、隆两优534和隆两优华占为重金属低累积品种。水稻品种基因型差异对重金属累积的影响以籽粒最大、茎叶部和根部次之。茎叶向籽粒的转运系数TF_SL-G是水稻基因型差异的重要体现，与籽粒重金属含量呈极显著正相关（P<0.01）。13种供试水稻平均产量在5.85~10.61 t·hm^-2之间，极值相差44.8%，产量较高的6个水稻品种的产量均超过9.00 t·hm^-2；平均穗粒数差异是决定产量的主要因素。兼顾水稻产量与籽粒重金属累积情况，推荐隆两优534、Y两优1号、袁两优908和渝香203品种为重庆地区适宜品种，既能获得高产也利于水稻安全生产。     

长期施用污泥对土壤-萝卜系统重金属积累及土壤养分含量的影响

为了探究不同用量污泥长期施用后对土壤-萝卜系统中重金属及土壤养分含量的影响,采用长期定位试验,研究连续10年单施化肥（CK）以及施用不同用量（4.5、9、13.5、18 t·hm^-2）污泥对土壤、萝卜叶（地上部）和萝卜（地下部）中重金属（Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn）累积情况及土壤pH、有机质及氮磷钾含量的影响。结果表明：连续施用10年后,单施化肥和不同用量污泥处理对萝卜产量影响不大,土壤、萝卜叶和萝卜中的Pb、Cd、Cr、Ni、Cu和Zn含量均随污泥施用量的增加而增加,且中高量和高量污泥处理中重金属的累积量较大,显著或极显著高于对照、低量和中量处理。中量以上污泥处理土壤的Pb、Cr、Ni和Cu超出了土壤环境质量国家标准;除高量污泥处理Pb超标外,其他处理萝卜的各重金属含量均未超过食品安全国家标准。与CK处理相比,长期施用不同用量污泥能提高土壤pH 0.58~0.71个单位,并显著或极显著地提高有机质、全量氮磷以及速效氮磷含量。研究表明,连续10年施用不同用量污泥,土壤和萝卜中Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn的含量随污泥用量的增加而增加,其中Pb、Ni、Cr和Cu出现超标现象,萝卜中的重金属含量除高量污泥处理中Pb超标外,其他处理均未超过食品安全国家标准。随着作物产地土壤中污泥施用年限增长或用量增加,食品安全应得到更多的重视。     

火电厂烟气脱硫石膏对重度苏打盐化土饱和导水率的影响

以大同盆地重度苏打盐化土为研究对象,采用土柱模拟的方法,研究火电厂烟气脱硫石膏3种用量(15、30、60 t·hm^-2)下土壤饱和导水率的变化规律,分析了脱硫石膏不同施用量和土壤饱和导水率的关系,旨在为大同盆地苏打盐化土改良提供理论支持和借鉴.结果表明:脱硫石膏对3个土层的土壤的饱和导水率均有提高作用,其中表层土壤(0~10 cm)提高的幅度最大,其次是10~20 cm,20~40 cm底层土壤提高幅度最小;脱硫石膏对表层(0~10 cm)土壤的饱和导水率提高速率以及效率最高,随着土层深度的增加,脱硫石膏对土壤饱和导水率的提高速率及效率逐渐降低;脱硫石膏的经济用量应为30 t·hm^-2;重度苏打盐化土饱和导水率与脱硫石膏施用量无显着正相关关系(P>0.05).     

两种污染土壤中重金属Pb Cd Zn的EDTA萃取及形态变化

用Tessier连续提取法研究了EDTA萃取前后受污染覆盖土和灌溉土土壤中重金属Pb、Cd、Zn的形态变化。结果表明,2种污染土壤中的重金属Pb、Cd、Zn的形态分布各有差异,均以残渣态为主。在5.0mmol·L-1浓度条件下,EDTA对Pb和Cd的萃取能力较其对Zn的萃取能力强;经EDTA萃取后的土壤中Pb、Cd、Zn残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、交换态含量分别有所下降,Pb和Cd减少顺序为残渣态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>交换态,Zn减少顺序为残渣态>交换态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态;而有机物结合态Pb、Cd、Zn的含量却有所增加,其增加幅度为Zn>Pb>Cd。     

基于RF和MLR的土壤重金属影响因素分析及生物有效性预测

为探究影响土壤中重金属累积和生物有效性的因素,以桂北地区某铅锌矿流域为研究对象,综合运用单因子指数法、风险评价编码法（RAC）、多元线性回归模型（MLR）和随机森林模型（RF）进行土壤重金属（Pb、Zn、Cu和Cr）累积影响因素分析及生物有效性预测。结果表明：研究区Cr含量无超标且空间分布相对均匀（变异系数为0.51）;Cu、Pb和Zn的含量均值（分别为52.58、280.31 mg·kg^-1和654.71 mg·kg^-1）均大于广西西江流域土壤重金属背景值,在思的河山前和地下河入口处全量和生物有效性均较大,对土壤生态环境具有一定风险;对于重金属全量分布和生物有效态的影响因素,阳离子交换量（CEC）、黏粒（Clay）、土壤有机质（SOM）和铁铝氧化物对Cr影响较大,SOM、Clay、pH和铁铝氧化物对Cu影响较大,pH、电导率（EC）和Clay对Pb影响较大,CEC、pH、土壤质地和铁铝氧化物对Zn影响较大;生物有效性预测结果显示RF和MLR均可较好地预测土壤重金属的全量与次生相,其中RF预测的R²区间为0.44~0.93,MLR预测的R²区间为0.30~0.72,RF预测结果表现更为准确。     

大冶龙角山矿区农田土壤重金属形态分布及其来源

为研究大冶龙角山矿区某溪流段沿岸农田土壤基本理化性质和重金属分布情况,采用Tessier五步连续提取法提取并测定土壤中Mn、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni和Cd 7种重金属的形态与含量,并分析了重金属含量与土壤Fe和S含量之间的相关性。结果表明:所有重金属在大部分取样点总含量均超出湖北省土壤背景值;Cu和Cd总含量超过土壤环境质量三级标准(GB 15618—1995)限值,Zn、Pb、Cr和Ni符合土壤环境质量二级标准;Mn、Cu、Zn、Pb、Ni和Cd均以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,Pb、Cr和Cd存在一定比例的可交换态。矿山矿石组分主要为黄铁矿和黄铜矿,且Mn、Cu、Zn、Pb和Cd的铁锰氧化物结合态、残渣态以及总含量的分布均与土壤Fe和S含量分布表现出较好的正相关关系,表明硫化物矿物开采引发了重金属Mn、Cu、Pb、Zn和Cd在该矿区农田土壤中的累积与污染。     

生物炭和脱硫石膏混施对稻田碳排放的影响

为探究脱硫石膏和生物炭混施对稻田CO₂、CH₄减排和碳收支的影响,在黄壤性稻田中设置了生物炭与脱硫石膏施用剂量比不同的6个处理,并利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、CH₄排放通量进行了为期一年的监测。试验的6个处理分别为裸地(B)、种植水稻(R)、种植水稻+4 t·hm^-2生物炭(RC4)、RC4+4 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G4)、RC4+8 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G8)和RC4+16 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G16)。结果表明,处理R在稻季的CH₄排放量为86 kg·hm^-2;单施生物炭使CH₄排放量增加了52%,进一步混施脱硫石膏则使CH₄排放量下降了69%~91%。各处理在休闲期的CH₄排放量都比较低(6.24~13.4 kg·hm^-2)。施用生物炭和脱硫石膏对稻季土壤CO₂排放无显著影响;与其他处理相比,RC4G4处理在休闲期的CO₂排放量有所增加。不同处理的土壤CO₂年排放量为4 525~6 634 kg·hm^-2,其中休闲期的贡献率为68%~76%。就全年而言,仅RC4G16处理的碳输入略大于碳输出,表现为碳中和效应;其他处理则皆表现为大气碳源,净排放量为573~4 065 kg·hm^-2。综上所述,本试验中单施生物炭促进了温室气体排放,而脱硫石膏的施用抵消了生物炭对温室气体减排的负面效应,且施用效果随剂量的增加而增强。     

赤泥对重金属污染稻田土壤Pb、Zn和Cd的修复效应研究(英文)

[目的]研究赤泥对矿区重金属污染稻田土壤中Pb、Zn和Cd的修复效应,阐明其对重金属污染土壤的修复机理及肥效机制。[方法]通过土壤培养试验,研究了赤泥对土壤pH值和电导率(EC)的影响,探讨了其对土壤Pb、Zn和Cd重金属的修复效应。[结果]赤泥能显著降低土壤中交换态Pb、Zn和Cd含量,当赤泥用量为4%(W/W)时,培养30、60和90d后,交换态Pb含量分别比不施赤泥的对照处理下降了39.25%、41.38%和50.19%;交换态Zn含量分别比对照下降了49.26%、57.32%和47.16%;交换态Cd含量分别比对照处理下降了19.53%、24.06%和25.70%。施用赤泥对土壤5种形态Pb、Zn和Cd所占总Pb、Zn和Cd的比重有明显影响,不同赤泥处理均降低了土壤中交换态Pb、Zn和Cd占总Pb、Zn和Cd的比重,且该3种重金属各自所占比重均随赤泥施用量的增加而下降。[结论]该研究为赤泥在稻田土壤上的合理施用以及其减少稻田土壤重金属污染的研究提供参考依据。     

赤泥对重金属污染稻田土壤Pb、Zn和Cd的修复效应研究

[目的]研究赤泥对矿区重金属污染稻田土壤中Pb、Zn和Cd的修复效应,阐明其对重金属污染土壤的修复机理及肥效机制。[方法]通过土壤培养试验,研究了赤泥对土壤pH值和电导率(EC)的影响,探讨了其对土壤Pb、Zn和Cd重金属的修复效应。[结果]赤泥能显著降低土壤中交换态Pb、Zn和Cd含量,当赤泥用量为4%(W/W)时,培养30、60和90 d后,交换态Pb含量分别比不施赤泥的对照处理下降了39.25%、41.38%和50.19%;交换态Zn含量分别比对照下降了49.26%、57.32%和47.16%;交换态Cd含量分别比对照处理下降了19.53%、24.06%和25.70%。施用赤泥对土壤5种形态Pb、Zn和Cd所占总Pb、Zn和Cd的比重有明显影响,不同赤泥处理均降低了土壤中交换态Pb、Zn和Cd占总Pb、Zn和Cd的比重,且该3种重金属各自所占比重均随赤泥施用量的增加而下降。[结论]该研究为赤泥在稻田土壤上的合理施用以及其减少稻田土壤重金属污染的研究提供参考依据。     

广东大宝山地区重金属污染水田土壤的Cu Pb Zn Cd全量与DTPA浸提态含量的相互关系研究

通过现场采样及室内测试，分析了广东大宝山地区酸性金属矿长期污染水稻田的土壤特性，研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cd的全量与DTPA浸提态含量的相互关系。结果表明，除Pb外，Cu、Zn和Cd的全量不同程度超标，而4种重金属的DTPA浸提态含量均较高，Pb和Cu的DTPA浸提率高于Zn和Cd。金属全量及其DTPA浸提量之间极显著相关。土壤酸性和有机质对金属Pb、Zn、Cd的DTPA浸出率表现出显著的促进作用，而与Cu的浸出率相关不显著。DTPA态金属可以作为测定该类水稻土壤金属有效态含量的简便指标。金属的全量、种类，土壤pH、有机质等属性，以及农业耕作等因素影响金属的DTPA态含量及有效性。     

施用污泥对土壤中重金属含量的影响

随着城市污水处理厂数量的迅速增加,污泥的处置及其环境影响受到越来越多的关注。污泥土地利用因具有处理费用低廉及高效性的特点,已成为重要的污泥处理方式。然而污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了施污后的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。与对照相比,在直接施用污泥的水稻田土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的含量显著增加。但即使是在施污60t/hm2的土壤中,Cu、Pb、Zn的含量亦远低于中国土壤环境质量标准。在施污的水稻田土壤中4种重金属元素的形态分布规律为:残渣态>可氧化态>可还原态>可交换态和弱酸溶解态。这些重金属元素在水稻田土壤中相对稳定性顺序为Zn>Cu>Cd=Pb。     

逐年全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响

为探究逐年全量秸秆生物质炭化还田模式对水稻产量及土壤养分的影响,在浙北一处中产单季稻田连续开展4年(2013—2016)的田间试验。试验包含三个处理:CK:对照(无任何水稻秸秆或生物质炭还田);RS:水稻秸秆全量还田(8 t·hm~(-2)·a~(-1));RSB:全量水稻秸秆炭化还田(2.8 t·hm~(-2)·a~(-1))。收获期测定水稻株高、籽粒产量、土壤pH、阳离子交换量(CEC)、总碳(TC)、总氮(TN)、有效态营养元素P、K、Ca、Mg、Zn、Al、Fe和Mn含量,并在此基础上探究全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响机制。结果表明:RSB能显著提高水稻株高和籽粒产量(P0.05),且增幅大于RS;RSB能明显提高土壤TC、TN、有效态P、K、Ca、Mg含量,降低过量有效态Al、Fe、Mn含量;RSB对土壤养分的提高更大程度上是由于秸秆生物质炭间接增强了土壤C、N元素及速效养分的累积;RSB增产的关键因素是土壤TC、TN、有效态K、Mg含量的提高以及有效态Al含量的降低。逐年全量秸秆生物质炭化还田持续增产增肥效果显著,是稻田生态系统极具潜力的秸秆资源利用模式。     

韶关工矿区水稻土和稻米中重金属污染状况及风险评价

为探明韶关市工矿业活动对矿区周边农业生产的影响,选取韶关市凡口铅锌矿(FK)、大宝山多金属矿(DBS)、曲江发电厂(QJ)三个典型工矿区为研究对象,采集周边村庄的54个稻田土壤及对应的54个稻米样品,分析了重金属含量特征,并采用潜在生态风险评价法和人体健康风险评价法对土壤-稻米中重金属进行生态风险及人体健康风险评价。研究表明,三个典型工矿区周边水稻土中重金属严重超标,Cd、Pb、Cu、Zn含量的超标率分别为100%、30%、50%、74%;水稻土均具有很高或高潜在生态风险,风险大小依序为QJFKDBS;其中Cd为最主要的风险元素因子。稻米中Cd、Pb、Cu、Zn含量超标率分别为94%、85%、2%和4%,Cd和Pb是稻米中最主要的健康风险因子。土壤重金属的人体健康风险评价结果表明,工矿区周边水稻土中重金属的非致癌健康指数均小于1,不会对周围居民造成明显的非致癌健康影响,其中Pb是最主要的非致癌风险元素因子;水稻土中的Cd致癌风险度基本在可接受风险水平,但仍不可忽视其对矿区儿童的潜在致癌风险;经口摄入是最主要的土壤重金属非致癌和致癌风险暴露途径。稻米中重金属的健康风险远高于土壤,对周围村民存在明显的非致癌风险,甚至慢性致毒效应;其中Cd和Pb是研究区域稻米中最主要的非致癌风险元素因子;稻米中Cd的致癌风险度在10~(-3)~10~(-2)范围,远远超过了可接受风险水平(10~(-6))。研究结果为当地如何采取有针对性的措施以防治土壤重金属污染、保障矿区居民健康提供了更全面的依据。