硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料，本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响，包括提高水稻产量和品质，增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力，尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析阐述了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面，硅通过参与水稻的生理代谢活动，使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用. 土壤学机制方面，硅肥改变土壤理化性质，降低土壤中有效态镉的含量；硅镉吸附沉淀作用，减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

电动技术去除剩余污泥中重金属

电动技术去除污泥中重金属受到多种因素的影响，因此非常有必要探讨适宜的修复参数。本论文系统研究了电解时间、介质pH、强化剂种类、电压和超声振荡时间等因素对电动力学去除剩余污泥中重金属Cu、Zn、Ni、Cr的影响。结果表明，最适宜的电解时间为12 h，最佳介质pH为2，最适电压为1.5 V·cm^-1，最适宜的超声振荡时间为1.0 h。添加EDTA对剩余污泥中Ni的去除效果最佳，最佳添加浓度为0.20 mol·L^-1；添加柠檬酸对剩余污泥中Zn的去除效果最佳，最佳添加浓度为0.25 mol·L^-1；酒石酸对剩余污泥中Cu的去除效果最佳，最佳添加浓度为0.25 mol·L^-1。研究为电动技术去除剩余污泥中重金属的实践提供了理论参考。     

化学改良方法在温室盐碱化土壤上的应用

化学改良方法--石膏法应用于发生盐碱化的保护地土壤改良,结果表明:与试验前相比,土壤电导率和pH值均呈现下降趋势,其中电导率下降幅度达到显著水平(P<0.05);从改土后作物的生长表现来看,该措施能够大大减轻对作物生长的盐碱胁迫.因此,石膏改土是有效果的,值得今后进一步研究应用.     

一株氧化木糖无色杆菌对Cd的固定作用

【目的】研究一株氧化木糖无色杆菌LAX2对镉(Cd)的碳酸盐矿化作用及其对Cd污染稻田土壤的修复效果。【方法】将LAX2接种于含0~40mg/L Cd2+的牛肉膏蛋白胨液体培养基中,测定LAX2对Cd的耐受性。在LAX2发酵液中加入0.1mol/L CdCl2放置12h,利用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱对菌株LAX2矿化固结Cd的产物特征进行分析,并通过水稻盆栽试验验证菌株LAX2对Cd污染土壤的修复效果。【结果】菌株LAX2对Cd2+的耐受能力较强,当溶液中Cd2+质量浓度达35 mg/L时,其生长不受明显影响;但当Cd2+质量浓度为40mg/L时,LAX2生长受到明显抑制。矿化产物特征分析结果表明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用将Cd矿化为呈小颗粒团聚体的CdCO3晶体。Cd污染稻田土壤经菌株LAX2发酵液、无菌发酵液和菌体细胞修复后,水稻根部Cd含量分别下降了35.3%,19.4%和12.5%,茎叶Cd含量分别降低了26.7%,15.6%和8.4%,水稻籽粒中Cd含量分别降低了28.7%,16.4%和7.5%,土壤有效态Cd含量分别下降了56.9%,34.5%和21.0%。【结论】菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固结土壤中的有效态Cd,从而减少水稻对Cd的吸收。     

连续降雨后太湖流域典型农田土地利用方式下土壤至入湖河流水体细菌群落的变化

研究以太湖区域中林地、桃园、稻田以及链接这些典型土地的河流共8个点为取样地,借助16S rRNA扩增子高通量测序和分析技术,基于Illumina HiSeq测序平台,利用双末端测序的方法得到1 865 862条原始序列,通过对原始序列进行拼接、过滤,得到1 712 497条有效序列,按照97%相似性将优质序列划分为95 132 条可操作分类单元（OTU, operational taxonomic units） ,同时基于OTUs 信息计算Alpha 和Beta 群落丰富度和多样性指数,并采用RDP Classifier结合GreenGene数据库对代表性OTU 序列进行注释。在OTU聚类信息、群落多样性指数及组间差异性物种统计方面,分析了明显连续降雨后监测的细菌群落从农田到河流连续地变化规律。结果表明,森林景观带、稻田、桃园土壤细菌种群多样性明显比河流水体中丰富,说明陆源微生物在迁移过程中发生了适应特定生境的变化。Acidobacteria门在森林景观带、水稻田、桃园中表现出较高的丰度,Proteobacteria门在河流中展现出更大的种群优势。Nitrospirae门是一类具有硝化作用的细菌,在水稻田中显示较高的优势。Yersinia属、Flavobacterium属、Aeromonas属、Pseudomonas属、Acinetobacter属是具有传播水生动物、人畜流行疾病能力的种群,并且在河流中具有较高丰度,应当引起注意。Sphaerotilus属对污水中的有机物和有毒物质有很强的降解作用,在河流中的丰度高于土壤。Sphingomonas属、Arthrobacter属、Thiobacillus属能够降解除草剂、农药等有机污染物,在桃园和稻田中表现出较高丰度,具有环境修复价值。本文为系统掌握太湖流域果园和水稻田土壤细菌群落结构的差异特征,以及土壤微生物群落从农田系统到河流的变化规律提供了理论依据,提示该区域农业从事者应当从经济、生态和健康方面综合考虑土地利用方式。     

广西某铅锌矿影响区农田土壤重金属污染特征及修复策略

为了解铅锌矿影响区农田土壤重金属分布特征及探究污染农田的修复措施,以广西某铅锌矿影响区为研究对象,分别采集影响区自然土壤和农田耕作层土壤样品41个和277个,同时分别采集62个蔬菜和35个粮食样品,分析重金属含量。结果表明,铅锌矿影响区耕作层土壤As、Cd、Pb、Cu、Zn和Cr含量范围分别为4.50~104.8、0.031~36.26、24.80~2989、16.90~251.6、79.90~11 500和24.0~222.0 mg·kg~(-1);与土壤基线值相比,6种重金属的超标率分别为1.4%、91.7%、60%、60%、60%和0。与《食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中限值相比,大米样本As、Pb、Cd含量超标率分别为93%、86%、64%,玉米样本Pb、Cd含量超标率为100%、100%,叶菜类蔬菜As、Pb、Cd含量超标率分别为50%、100%、60%,根茎类蔬菜As、Pb、Cd含量超标率为23%、100%和100%,瓜果类蔬菜As、Pb、Cd含量超标率为14%、96%和100%。通过分析土壤和农产品重金属超标情况,确定As、Pb、Cd为优先控制的重金属,依据研究区土壤重金属污染空间分布特性,划为3个分区:轻度污染区(Cd污染区),建议采取活化剂+植物萃取去除污染物;中度污染区则采用钝化剂与低积累农作物结合的方式;重度污染区则不宜种植进入食物链的农作物,建议采取施加活化剂与种植超富集植物结合的方式降低土壤重金属含量。     

一株溶磷菌对盐地碱蓬修复盐渍土Cd污染的促进效应

为提高盐渍土Cd污染植物修复效率,探讨溶磷菌对盐地碱蓬生长和镉提取效果的影响,采用浸根法收集水培(含2%NaCl)盐地碱蓬的根系分泌物,将其作为唯一碳源培养5株具有Cd活化能力的溶磷菌并依据细菌OD值绘制生长曲线。挑选繁殖速度较快且溶磷和活化Cd能力显著性强(P0.05)的大肠埃希菌(Escherichia)在3个NaCl浓度(0.3、6、12 g·L~(-1))处理下,采用摇瓶实验研究该条件下大肠埃希菌对Ca_3(PO_4)_2和CdCO_3的溶解效应及代谢产物变化。进一步采用Cd平均含量为1.37 mg·kg~(-1)的污灌菜园土,在3个外源NaCl浓度(0、4、8 g·kg~(-1))处理下,利用盆栽实验研究大肠埃希菌对盐地碱蓬修复盐渍土Cd污染的促进效应。结果显示:随盐分增加(0.3、6、12 g·L~(-1)),菌株平均绝对溶磷量(扣除不接菌对照值)分别为80.19、78.79、77.54 mg·L~(-1),平均绝对活化Cd量依次为17.84、17.30、19.73 mg·L~(-1),说明盐分的增加没有阻碍菌株的溶磷功能,且随盐分的增强,可促进Cd的活化。不同盐分下菌株的代谢物组成有明显变化,0.3、6、12 g·L~(-1)盐分处理下菌株分泌的有机酸分别为5、10、13种,分泌的氨基酸分别为4、8、8种。其中缬氨酸的量随盐分增加显著增加(P0.05)。盆栽实验中,4 g·kg~(-1)盐分胁迫下,接菌处理的生物量和根际土壤溶液Cd含量较不接菌对照显著增加(P0.05),Cd总活化量平均增加3.17倍,全量和DTPA提取态Cd富集系数平均提高260%。综上,盐分胁迫下大肠埃希菌可正常生长并促进盐地碱蓬Cd富集。     

3种植物对镉污染土壤修复的试验研究

为探究植物修复技术在济源镉(Cd)污染土壤的应用特征和效果,笔者以不同Cd污染程度的实际土壤为对象,采用盆栽试验,对比三叶鬼针草、黑麦和印度芥菜对Cd的耐受、富集、转移能力及修复效率。结果表明：污染组植物的生物量无显著下降,供试植物均具有较强的Cd耐性。3类植物富集特征不同,地上部分富集Cd浓度顺序依次是：三叶鬼针草＞印度芥菜＞黑麦。3种植物中黑麦地下部分Cd含量最高,轻、重度污染组的Cd含量分别达到11.95 mg/L、28.56 mg/L。三叶鬼针草对Cd具有较强的转移能力,其中在轻度污染土壤中转移系数(TF=2.23)最大。此外,三叶鬼针草修复效率最高,轻、重度污染组分别为2.04%、1.59%。综上所述,三叶鬼针草的生物量、富集转运系数和修复效率均高于黑麦和印度芥菜。因此,三叶鬼针草可作为济源Cd污染土壤修复植物之一,为当地土壤Cd污染治理提供理论指导和技术依据。     

基于专利文献分析的土壤污染修复技术发展现状与展望

为明确土壤污染修复技术在世界范围的研究布局和发展态势,基于德温特专利创新索引数据库(Derwent Innovation Index,DII)对2005—2013年土壤污染修复技术专利进行了计量学统计,并探讨了该技术的研究布局、研究重点及发展趋势。结果显示,世界范围内土壤污染修复技术涉及的专利申请量逐渐增长,土壤污染修复技术研究较为活跃。中国是该技术领域主要的专利申请国,也是最大的技术来源国,其专利数量从2005年逐年上升,尤其是2009年以后呈现快速上升趋势。土壤污染修复技术相关专利涉及的学科领域呈现交叉趋势,技术布局广泛,主要涉及化学、仪器与仪表、工程学、水资源学等方面。土壤污染修复领域主题词聚类分析显示,土壤砷、镉、铅、铬污染是该领域的研究热点,土壤污染物的稳定固化、植物修复、电动化修复、添加调理剂、土壤淋洗、离子束、分离回收等是可供采用的重要技术,并且2010年以后,污染物稳定固化、植物修复、添加调理剂修复技术的研发活动更为活跃。基于以上研究,认为今后应加强研发高效经济的土壤污染修复技术,注重已有专利成果的转化,促进专利的市场应用,使其发挥更大的社会和经济效益。     

多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

多环芳烃化合物(PAHs)是一类广泛分布于全球各种环境介质的持久性有机污染物。近年来,土壤PAHs污染日益加剧,因此对PAHs污染的土壤进行有效修复备受关注。从生物修复法、物理修复法、化学氧化法、光降解法等方面,概述了近年来国内外PAHs污染土壤的主要修复技术。