稻米砷研究进展

砷作为一种典型有毒元素被认为是最为严重的污染物之一。砷元素对人体的危害是一个长期的、慢性的毒害过程。水稻对砷的同化吸收能力高于其他谷物,稻米是人体摄入砷的主要来源之一。水稻籽粒中砷以无机As(Ⅲ+Ⅴ)、二甲基砷(DMA)为主,其中无机砷占总砷的10%~90%。大米中总砷含量为0.005~0.710mg/kg。研究发现含砷大米可以分为两种不同类型:一类是大米中砷以DMA为主,且DMA含量随总砷含量的增加而增加;另一类是大米中砷以无机As(Ⅲ+Ⅴ)为主,含量也随总砷含量的增加而增加。淹水厌氧环境是造成水稻砷富集的主要原因之一。在土壤富氧条件下种植水稻可有效减少水稻对砷的吸收。砷元素在水稻根际环境中的行为研究、微生物调控作用研究、水稻体内砷代谢机制的分子生物学及功能基因组研究等对未来水稻中砷的研究有着重要指导意义。     

转基因玉米研究进展

植物转基因技术开辟了作物遗传改良的新途径。转基因玉米是植物基因工程领域研究的热点之一。近年来,应用转基因技术已经获得抗虫、抗除草剂和其他有用性状的转基因玉米。在此,就玉米转基因在受体系统、目的基因及转化方法方面的研究成果,尤其是近年来玉米转基因研究方面存在的问题、解决途径以及其他类型玉米的转基因研究进展做了综述。     

煤基腐殖酸对土壤砷赋存形态和小白菜生长及砷吸收分布的影响

为探讨部分煤基腐殖酸性质与土壤砷有效性的关系及其在砷污染土壤修复改良中的潜在利用性和应用方向,通过小白菜盆栽试验研究了4种煤基腐殖酸对土壤砷形态和含量及小白菜生长和砷吸收分布的影响。结果表明:6号和10号煤基腐殖酸显著降低了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,从而显著降低土壤有效砷含量,抑制砷向小白菜地上部转移和积累;特别是添加10号煤基腐殖酸土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理降低了49.18%,42.22%和15.17%。而9号和11号煤基腐殖酸增加了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,显著增加土壤有效砷含量,对小白菜吸收砷并向地上部转移也有一定促进作用,二者土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理增加了10.58%和5.95%,31.11%和22.22%,20.81%和17.21%。4种煤基腐殖酸对小白菜生长均有一定的促进作用,总体表现为10号6号11号9号。因此,E4/E6值小、分子量大、总酸性基含量较低的6号和10号煤基腐殖酸对土壤砷具有明显的钝化作用,可用于轻度砷污染土壤治理中抑制作物对砷的吸收和向地上部转移,实现作物安全生产;而E4/E6值大、分子量小、总酸性基含量较高的9号和11号煤基腐殖酸对土壤砷具有一定的活化作用,在中度和重度砷污染土壤的植物修复中可作为活化剂强化修复速度和效果。     

Effects of compost amended lead–arsenate contaminated soils on total and inorganic arsenic concentrations in rice

Rice (Oryza sativa L.), a staple crop for over 50% of the world's population, is also a source of dietary arsenic (As) because of it's efficiencyat accumulating As. Lead–arsenate pesticide was used in agriculture, these soils potentially may be used for rice production. The objective of this study was to determine the effects of compost on total and inorganic As concentrations in rice grown on lead–arsenate contaminated soils. Three lead–arsenatesoils were amended with 10% by weight of compost and planted with rice under flooded and non-flooded conditions. Rice grain yieldwas higher with compost but not flooding. Flooding significantly increased total and inorganic As concentrations. In most cases, rice inorganic Asconcentrations were higher than the limit set by Chinaat 0.2 mg kg^?1. Compost at therate used did not reduce rice grain As to safe levels.Lead–arsenate contaminated soils are not recommended for rice production.     

Cabbage (Brassica oleracea var. capitata) as possible indicator of wartime metal and metalloid contamination in eastern Croatia (ICP-MS method)

Biomonitoring of the local population and environmental monitoring in eastern Croatia have revealed abnormalities in metal and metalloid distribution that could be related to war activities during the 1990s. The goal of this study was to determine whether there are differences in the concentrations of metals and metalloids by comparing locations of high and low-intensity combat activity; we also evaluated a possible connection between metal contamination in soil and in humans. We sampled 14 locations and measured the concentrations of 20 war related metals and metalloids (Al, As, B, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Li, Mg, Ni, Pb, Sb, Si, Sr, U, V and Zn). The results of principal components analysis showed two main clusters: locations Dopsin and Dalj (both characterized by high-intensity combat activity), where the concentrations of most elements (except Hg) were increased. Although the concentrations of metals and metalloids in cabbage samples collected in eastern Croatia did not exceed the maximum allowed values, the results of our study confirmed existance of environmental ‘hotspot’ with higher concentrations of war metals and metalloids. Our findings indicate that there is a possible common source and mechanism of transferring metals from the environment to the population.     

不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附机制

为明确不同纳米材料对水中As(Ⅲ)的吸附效果和机制,筛选出经济有效的As污染吸附材料,采用批处理振荡平衡法,研究了多层氧化石墨烯(多层GO)、20 nm羟基磷灰石(P20)、40 nm羟基磷灰石(P40)以及纳米零价铁(n Fe)对As(Ⅲ)的吸附差异性。结果表明,不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附能力存在显著差异(P0.05),吸附容量的大小顺序为多层GO(17.4 mg·g~(-1))P20(2.74 mg·g~(-1))P40(2.17 mg·g~(-1))n Fe(0.976 mg·g~(-1))。其中,多层GO对As(Ⅲ)的吸附效果最好,其饱和吸附量是nFe的17.8倍。通过能量弥散X射线谱(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对不同纳米材料吸附As(Ⅲ)前后进行分析,证实了多层GO的吸附机制是以单层化学吸附为主;P20、P40、nFe吸附机制为材料表面的聚沉吸附及含氧官能团与As(Ⅲ)发生络合等反应的吸附。实验结果表明多层GO可作为吸附材料用于As(Ⅲ)污染水体的修复。     

镉砷复合污染条件下镉低吸收水稻品种对镉和砷的吸收和累积特征

为探索镉(Cd)、砷(As)复合污染稻田下不同水稻品种对Cd、As的吸收和累积特征,选取4个低Cd吸收品种(金优463、金优268、金优433和株两优189)和2个当地主栽品种(五丰优111和马坝油毡),在广东韶关红壤区Cd、As复合污染稻田开展大田试验,调查和测定水稻的生长状况以及对Cd、As的吸收与转运情况。结果表明,参试6个水稻品种产量存在显著差异,2个当地主栽品种产量显著高于4个低Cd吸收品种。当地主栽品种马坝油毡籽粒Cd含量显著高于其他品种且超过国家污染物限量标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其余品种Cd含量均未超标;6个品种As含量均超过国家标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其中金优268籽粒Cd、As含量均为最低值,分别为0.05、0.31 mg·kg~(-1)。相关分析表明,品种间对Cd、As的富集能力和各部位的转运能力存在差异,其中低Cd吸收品种体内Cd从颖壳向籽粒的转运能力较低。因此,为同时降低Cd、As复合污染土壤中水稻籽粒Cd、As含量,在开展低重金属吸收品种选择研究时,需要同时考虑低Cd和低As两种因素。     

腐植酸对土壤砷化学形态及生物可给性的影响

利用in vitro方法研究了腐植酸(HAs)的两种活性组分——富里酸(FA)和胡敏酸(HA)及其不同比例(HA/FA)对土壤As在胃与小肠阶段生物可给性的影响,分析了As的生物可给性与HAs影响下As形态转化的关系。结果表明:在添加量≤1%C时FA和HA均可提高交换态As的分配比例,FA能显著促进土壤As由铝型As和铁型As向残渣态As转化,且随用量的增加转化作用增强,而HA的这种作用强度较弱,在HA添加量为5%C时甚至表现出相反的作用;FA和含3%C的HA处理显著增加了土壤As胃阶段生物可给性,FA和HA均显著增加了土壤As肠阶段生物可给性;HAs添加总量为1%C时,不同HA/FA的HAs均增加了土壤As的生物可给性,HA/FA为5/5时胃肠生物可给性最大,HA/FA为7/3时肠阶段生物可给性最小;HAs对土壤As生物可给性的影响与其影响As形态分布密切相关,在胃阶段对土壤生物可给性As具有显著影响的形态是交换态As和钙型As,单位交换态As对生物可给性As的贡献比钙型As大,在肠阶段对生物可给性As影响显著的是钙型As。     

铁改性生物炭促进土壤砷形态转化抑制植物砷吸收

通过盆栽试验研究了不同砷污染水平(10、20、40和80 mg/kg)下,添加不同量(10、20和40 g/kg)改性前后的生物炭对土壤砷形态及植物吸收砷规律的影响。该文以棉花秸秆生物炭及改性生物炭(棉花秸秆生物炭与Fe Cl3?6H2O按质量比为20∶1)为试材,小白菜为供试植物。结果表明:生物炭(10~40 g/kg)和改性生物炭(10 g/kg)能促进小白菜的生长,在添加量分别为20和10 g/kg时生物量最大,其最大值分别为8.26和6.68 g/盆,改性生物炭在添加量为10 g/kg时高于对照组和等量未改性生物炭处理组。在砷质量分数为10和20 mg/kg的基础上,添加生物炭(10~40 g/kg)后,土壤中砷主要以残渣态形式存在;水溶态砷分别增加了0.22%~3.36%和0.96%~3.70%;改性生物炭添加对土壤砷质量分数为10 mg/kg时水溶态砷无明显影响,土壤砷质量分数为20 mg/kg时,添加改性生物炭(10~40 g/kg)后水溶态砷减少了0.12%~0.58%。在高浓度(40和80 mg/kg)砷土壤中,水溶态砷含量随着土壤中砷含量的增加而增大;添加生物炭(10~40 g/kg)后,土壤中水溶态砷分别增加了0.21%~1.56%和2.11%~8.94%,但砷主要以铝形砷形式存在,残渣态砷次之。各处理组小白菜可食部分和根部砷质量分数在添加10~40 g/kg生物炭后的变化规律不尽相同,等量的改性生物炭添加后,可食部分由18.28 mg/kg显著降低至2.66 mg/kg(P0.05),根部从133.99 mg/kg显著降低至20.21 mg/kg(P0.05)。改性生物炭与未改性生物炭相比,改性生物炭能降低土壤中水溶态砷的含量及对小白菜吸收砷有显著的抑制作用。因此,该研究可为改性生物炭在含砷土壤的修复应用中提供数据支撑与理论基础。     

三七种植管理方式对土壤及三七块根砷残留的影响

采用连续跟踪定点监测和室内分析相结合的方法,通过对滇东南三个不同三七种植区域分别对农户分散种植和SOP种植管理方式下三七种植土壤和三七块根As含量进行连续跟踪测定,分析研究了自然种植条件下三七种植管理方式对土壤As残留和三七安全品质的影响。结果表明:土壤砷背景值对三七的安全品质影响较大,在土壤砷背景值较高的区域种植三七,收获后的三七砷平均残留量高于在土壤值较低的区域,经过两年的三七种植管理,三七种植土壤砷含量总体表现为逐年增加的趋势,种植前土壤砷背景值相比,经过两年的三七种植,种植土壤有明显的砷残留现象,不同的管理方式砷残留量有较大的差异,SOP种植管理和农户分散种植管理方式下土壤砷平均残留量分别为7.17 mg/kg和76.38 mg/kg,两者相差10.65倍。总体来看,目前的三七种植状况不容乐观,除自然因素外,三七种植土壤砷的来源还有待对三七种植过程中每个环节及投入品进行深入的研究探讨;而要保障三七产品的安全品质,除了对种植基地的科学选择外,栽培技术的细化改进以及种植监管具有重要的现实意义。