农田土壤重金属污染“边生产边修复”综合防治技术模式解析

我国农田土壤重金属污染形势严峻,已对农产品安全生产构成严重威胁。本文围绕农田重金属污染"源端控制-过程阻断-末端修复-安全利用"的技术路线,阐述了我国中轻度重金属污染农田"边生产边修复"综合防治技术模式的现有基础和瓶颈问题,总结了国内外重金属污染源解析方法的优缺点、我国当前农田重金属污染源监测与农田重金属钝化剂/活化剂开发利用的现状,估算了现有重金属富集/超富集植物地上部提取效率,分析了以低积累作物品种和种植结构调整为基础的农田安全利用技术应用的可行性,提出了我国农田土壤重金属污染综合防治技术有待进一步研究的问题,以期为我国土壤重金属污染治理提供参考。     

镉污染农田土壤安全利用策略及其思考

我国农田土壤镉(Cd)污染形势日益严峻,已对粮食安全及人体健康构成威胁。该文分析了我国农田土壤Cd污染的来源、污染现状及主要危害,从Cd低积累作物品种筛选、原位钝化技术、农艺措施调控及综合防控-安全利用模式等角度总结了Cd污染农田土壤安全利用的相关技术应用现状。在此基础上,提出了在Cd污染农田土壤安全利用过程中尚存在区域差异显著、源头管控不足、过程拦截不到位、末端治理技术的局限性及修复治理评价机制缺失等问题,认为今后应当从建立分区分类污染防治体系,重视污染源解析与源头管控,规范农业生产过程管理、技术完善、集成与应用及建立健全的防治效果评估机制等方面推进Cd污染农田土壤安全利用工作。     

超富集植物叶用红菾菜(Beta vulgaris var.cicla L.)及其对Cd的富集特征

超富集植物是重金属污染土壤植物提取修复的基础,超富集植物的筛选一直都是污染土壤植物修复研究的热点及前沿。采用盆栽实验对7种农作物积累Cd的特征进行研究,结果表明,叶用红菾菜对Cd具有较高的富集系数和转移系数。在此基础上,采用盆栽浓度梯度试验对叶用红菾菜对Cd的富集潜力及富集特征进行了系统研究。结果表明,在Cd污染水平为20mg·kg~(-1)条件下,叶用红菾菜地上部Cd含量超过了100mg·kg~(-1)这一国际公认的Cd超积累植物应达到的临界含量标准;且其对Cd的富集系数和转移系数均大于1;同时,与对照相比,植物的生长未受到抑制,这表明叶用红菾菜是一种Cd超积累植物,为Cd污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

植物轮作模式对镉污染农田的修复潜力

为探讨不同植物镉（Cd）的积累特征及对Cd污染土壤的修复潜力,筛选便于推广的中轻度Cd污染农田土壤的植物修复模式,通过田间试验,利用不同吸Cd特性的水稻、油菜、油葵和伴矿景天等植物进行组合轮作,对土壤Cd有效性、植物不同部位Cd含量、富集系数、Cd积累量及移除量进行研究。结果表明：供试植物对土壤Cd的积累能力较强,除伴矿景天外,植物不同部位Cd的富集系数为1.03~8.82,不同轮作模式两茬植物地上部Cd积累量分别为13.81~81.34 g·hm^-2和21.54~74.12 g·hm^-2。不同轮作模式Cd移除量表现为伴矿景天与Cd高积累品种晚稻轮作（SPOS）>伴矿景天与Cd高积累油葵轮作（SPHA）>当地主栽品种早稻与Cd高积累品种晚稻轮作（CKOS）>当地主栽品种早稻与当地主栽品种晚稻轮作（CK）>Cd高积累品种油菜与Cd高积累品种晚稻轮作（HNOS）,其中最大移除量达150.34 g·hm^-2。第一茬植物收获后,伴矿景天降低土壤Cd含量和有效态Cd含量的效果最好,最高分别下降了15.66%和37.14%,而第二茬植物收获后,土壤有效态Cd含量均升高了95.51%以上,有利于下一年植物的吸取修复。油菜地上部Cd积累量最低,但其土壤有效态Cd含量较试验前升高了20.00%,且油菜生长期与伴矿景天接近,因此适宜与伴矿景天间套作。综上所述,伴矿景天与高积累晚稻轮作、伴矿景天与高积累油菜间套作对中轻度Cd污染农田修复潜力较大,可作为湘中Cd污染农田修复治理的种植模式。     

皇竹草对酸与Cd污染农田土壤的治理效果及安全应用分析

在大田条件下,研究了在酸与Cd污染农田土壤中种植皇竹草对污染农田的治理效果和应用安全性。结果表明,在各土壤处理中,对照处理(不施用土壤添加剂)的皇竹草中Cd含量最高,为1.69 mg·kg~(-1)(干重),富集系数大于1,表现出一定的Cd富集特性。对照处理的皇竹草对Cd的提取量、提取效率分别为119.91 g·hm~(-2)、6.98%,修复效果优于在同等条件下种植的Cd超富集植物龙葵,若将试验区的土壤Cd修复到《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)的二级标准限值以内,经计算约需9年。皇竹草既可以提取土壤中的Cd,同时还可作为饲用牧草、还田肥料、造纸原料、能源植物等进行安全利用。因此,皇竹草是治理修复及综合利用酸与Cd污染农田的可行性植物材料。     

农田土壤Cd污染的植物修复及强化措施研究进展

镉(Cd)是自然界中生物毒性最强的元素之一,易通过食物链进入人体,威胁人类健康,植物修复作为一种绿色、低廉、环境友好的原位修复技术而备受关注,因而研究农田土壤中Cd污染的植物修复技术及强化措施对保护生态环境和保障食品安全均有重大意义.首先对近年研究较多的鬼针草等Cd超富集植物进行了介绍,同时针对中轻度污染农田为实现"边生产边修复"的目的,对具有Cd富集能力和耐性的甜高粱等一般作物进行了介绍,最后针对植物修复周期长等局限性,重点阐述了微生物联合修复、螯合剂诱导修复、基因工程修复、农艺调控等植物修复强化措施,并对未来植物修复领域的研究方向进行了展望.     

超积累植物修复重金属污染土壤的研究进展

土壤重金属污染是当今环境污染中的严峻问题,危害人类食物链安全和身体健康;利用超积累植物的提取作用对重金属污染的土壤进行原位修复是比较理想的解决办法。为全面深入了解超积累植物对重金属污染土壤的修复机理,提高超积累植物的修复效率,从超积累植物的评定标准、解毒机制和品种筛选等方面进行综述,对植物修复的局限性和未来研究趋势进行展望。     

酸性轻、中度镉污染稻田“VIP+n”综合治理技术模式及效益分析

"VIP+n"农田重金属污染治理修复技术主要通过控制污染源头、调节土壤pH值、优化田间水分管理、推广低累积镉(Cd)品种加施用土壤调理剂、叶面阻控剂、植物提取、秸秆移除和生产改制等技术措施进行土壤重金属治理,主要适用于南方酸性轻、中度Cd污染稻田。该文详细阐述了"VIP+n"综合治理技术模式在南方酸性轻、中度重金属Cd污染稻田中的应用实践,分析了生态效益、社会效益和经济效益,为后续构建更科学精细的重金属污染耕地修复治理体系提供参考。     

我国农田土壤重金属污染的植物修复技术现状与展望

我国农田土壤重金属污染现象日益严重,修复已经势在必行。植物修复技术与工程修复和物理、化学修复技术相比,成本低,适用范围广,成为受到广泛重视的土壤重金属污染修复技术之一。本文简述了我国农田土壤重金属污染现状,介绍了植物修复技术与超富集植物现阶段在国内的发展应用状况,并对其未来发展趋势进行展望。     

无公害蔬菜生产中重金属含量的控制技术

综述农田土壤重金属污染的现状、修复和调控的重要性及对无公害生产的影响,提出用农艺调控和植物修复技术来治理和修复重金属污染的土壤,其中农艺调控措施主要包括施加化学改良剂、增施有机肥、离子间的拮抗作用、改变耕作制度、改变蔬菜布局和品种以及合理施用化肥,降低重金属从土壤向蔬菜中的迁移等,利用超累积植物吸收并去除土壤中重金属的植物提取技术是最有前景的植物修复技术。     

砷污染土壤植物修复的主要影响因素及改良研究进展

影响砷污染土壤植物修复的因素很多,文章重点综述了超积累植物、砷污染物特性、土壤物理化学性质以及气候、农业耕作措施等外部环境因素对砷污染土壤植物修复影响的研究进展,认为超积累植物是植物修复技术的核心,其对植物修复效率的提升起到至关重要的作用。实际工作中,应重视超积累植物的研究和筛选,强化超积累植物收割后的安全处置和资源化利用。只有建立在以植物修复为主的基础上,辅之以化学、微生物及农业生态等措施,才能大大提高砷污染土壤的修复效率。     

农田杂草对铜污染土壤修复的研究

铜既是植物生长所必需的微量元素,也是土壤重金属污染的1个主要污染源。对农田杂草对铜污染土壤修复的研究进展进行了综述,以寻找更多的铜超积累植物种类,推动铜污染土壤的工程化治理。     

镉污染土壤植物修复研究进展

综述近年来土壤镉污染及植物修复的相关研究成果,分析土壤镉的背景值、污染物的来源和我国农业土壤镉污染现况,阐述镉污染土壤植物修复的机理、种质资源及调控措施。     

土壤重金属污染及其植物修复研究综述

综述土壤了镉、镍、铜、砷、汞、铅污染,及利用超富集植物修复重金属污染土壤研究的最新进展,分析了植物修复技术的研究方向。     

丝瓜与伴矿景天间作对土壤Cd形态及丝瓜Cd吸收的影响

采用盆栽实验将丝瓜和超积累植物伴矿景天间作于重金属污染土壤中,并向土壤添加钙镁磷肥或向丝瓜根际添加固镉菌剂,研究间作对土壤Cd的形态及丝瓜重金属积累性的影响。结果表明,丝瓜与伴矿景天间作一定程度上减少了丝瓜的结果数量,同时存在增大丝瓜果实中Cd含量的风险;通过施加固镉菌剂或钙镁磷肥增加了丝瓜的结果数,且丝瓜果实中Cd含量均未超过国家标准的限定值。同时,景天和丝瓜对土壤Cd具有移除能力,丝瓜主要表现在茎叶对Cd的吸收,其中重污染土壤中的景天和丝瓜对土壤Cd的移除能力大于低污染土壤种植的景天和丝瓜。总体来看,丝瓜与超积累植物伴矿景天间作可用于低污染土壤进行边修复边生产。但是,由于存在较高食品安全风险,在间作的同时可采取施固镉菌剂或钙镁磷肥等措施来降低果实部分Cd含量。     

镍污染土壤修复技术研究进展

镍是引起我国土壤污染的八大重金属之一,农田土壤镍超标影响了农作物的产量和品质,对人体健康造成严重威胁。本文综述了近年来国内外土壤镍的污染现状和污染来源,镍对农田生态系统(植物、微生物和动物)的影响,镍污染土壤的各种修复技术,包括物理/化学修复技术、微生物修复技术、植物修复技术和农业生态修复技术,介绍了目前为止发现的镍超富集植物,为镍污染土壤植物萃取技术研发提供植物种类。最后提出了镍污染土壤修复需要加强的几个方面。     

苏南地区汞污染农田土壤植物套作修复模式的筛选

为探究不同作物-超富集植物套作模式对修复汞污染农田土壤的效果,本研究通过盆栽试验,以小麦、大豆、油菜等作物为研究对象,将其分别与野艾蒿、乳浆大戟、悬钩子等汞富集植物搭配套作,研究不同套种体系修复汞污染农田土壤的效果。结果表明：与富集植物进行套作时,作物根、茎、叶和籽粒的汞含量有不同程度的下降,其中根部汞含量下降最明显,作物与富集植物套作可以降低作物体内汞含量。与小麦单作相比,野艾蒿、悬钩子与小麦套作可以增加小麦地上部生物量,增加幅度分别为49.37%和42.45%。小麦/野艾蒿套作和小麦/悬钩子套作富集植物中汞的转移系数（Transfer factors,TF）接近,但野艾蒿汞的生物富集系数（Bioconcentration factor,BCF）显著高于悬钩子,是其的2.59倍;大豆的两种套作模式下,乳浆大戟的TF、BCF值皆高于野艾蒿,分别是其的1.41倍和1.50倍;油菜的两种套作模式下,悬钩子和野艾蒿的TF值接近。结果分析显示野艾蒿适合与小麦套作,乳浆大戟适合与大豆套作。综上所述,小麦/野艾蒿、大豆/乳浆大戟套作模式可以降低作物体内汞含量,并在一定程度上提高小麦和大豆产量。     

重金属超富集植物筛选研究进展

综述超富集植物富集重金属的机制、重金属超富集植物筛选研究现状以及螯合诱导技术和基因技术在重金属超富集植物筛选中的应用,针对重金属污染植物修复技术和重金属超富集植物筛选研究中存在的问题,提出了今后应加强的研究工作。     

镉污染农田安全利用技术研究进展

重金属镉是农田土壤污染最为突出的元素之一,对农产品安全生产造成严重影响。由于镉的生物有效性决定了植物根部对镉的吸收,所以土壤镉生物有效性调控技术是近年来农业资源利用领域的研究热点。文章综合评述了镉污染农田安全利用技术,并分别通过低镉累积作物、原位钝化技术、叶面阻控技术以及农艺调控技术来介绍镉污染农田土壤的安全利用方法,针对各种修复技术的特点,提出镉污染农田土壤修复技术的研究和发展方向,为镉污染农田安全利用技术研究提供参考。