巯基修饰和胡敏酸包裹纳米Fe3O4颗粒的制备及其对溶液中Pb2＋Cd2＋Cu2＋的吸附效果研究

采用改进的化学共沉淀法制备纳米Fe3O4颗粒,利用3-巯丙基三乙氧基硅烷（MPTES）和胡敏酸（HA）对所制备的纳米Fe3O4进行巯基修饰和胡敏酸包裹,通过红外光谱（IR）、X射线衍射分析（XRD）等方法对上述制备的纳米颗粒的性质进行了表征,同时对上述不同的纳米Fe3O4颗粒在恒温下对水体中金属离子（Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋）的吸附进行了研究。结果表明,所制备的功能化前后的纳米Fe3O4纯度较高,平均粒径约为20～30nm,且分布均匀。不同纳米型Fe3O4颗粒对溶液中金属离子具有较好的吸附性能,其吸附等温线均可以用Langmuir方程进行较好的拟合;裸露的纳米Fe3O4颗粒对Pb2＋最大吸附量（b）达到172.4mg·g-1,经过胡敏酸包裹后的纳米Fe3O4颗粒对Cd2＋、Cu2＋的最大吸附量分别增加了75.8%和231.5%;对不同金属离子而言,裸露的和巯基修饰的纳米Fe3O4对3种重金属离子的吸附能力的强弱为Pb2＋〉Cd2＋〉Cu2＋,而经胡敏酸包裹后的顺序则为Pb2＋〉Cu2＋〉Cd2＋;与裸露的和巯基修饰的纳米Fe3O4相比,经HA包裹的纳米Fe3O4对Cd2＋和Cu2＋具有较高的吸附量和吸附亲和力参数,而对Pb2＋的吸附无显著性差异。     

土壤中锌的形态转化、影响因素及有效性研究进展

土壤锌污染日益严重,锌产生的生物毒性越来越受到人们的关注,而锌在土壤中的生物毒性与其赋存形态密切相关。综述了近年来国内外土壤中锌生物毒性与锌形态研究的最新进展,其中包括土壤中锌的主要结合形态及其影响因素、锌的形态变化与其生物有效性的关系、锌的形态分析技术最新发展趋势及土壤中锌毒性预测模型等。对土壤中锌的原位形态及未知形态的表征技术以及建立具有普适性的有效性测定方法将是未来研究的热点问题之一。     

腐植酸与Cd、Zn的络合特性研究

通过离子交换平衡法测定了胡敏酸的2 个不同分子量分级组分及富里酸与Cd 、Zn 络合反应的稳定常数及配位数,结果表明:随着腐植酸芳构化程度的提高,其与Cd 、Zn 的络合物的配位数及稳定常数也逐渐提高;当胡敏酸的分子量为48339 时,其对Cd 、Zn 的络合物稳定常数log K 值分别为5-20 和4-81 ,配位数分别为1-26 和1-15 ;而当分子量增加为78180 时,logK 值分别为5-68 和5-37 ,配位数分别为1-32和1-26 。富里酸 镉、锌的稳定常数( 分子量为2300) 分别为4-44 和4-42 ,配位数分别为1-29 和1-30 。这些结果表明,就减轻污染土壤中Cd 、Zn 对植物的危害而言,施用厩肥等芳构化程度较高的有机物比芳构化程度低的更为有效。     

不同污灌区两种小麦对土壤Pb吸收的主控因子与预测模型

采集我国北方5个典型污灌区0~20 cm土壤,添加250 mg·kg~(-1)的Pb进行盆栽试验,测定不同污罐区土壤中两种不同敏感性小麦对Pb吸收、转化特征,同时利用离子色谱仪及WHAM 6.0化学模型对污灌区土壤溶液性质及自由Pb~(2+)进行测定,探究污灌区土壤中小麦对Pb吸收的主控因子及其预测模型。结果表明,不同污灌区土壤中两种小麦对Pb的富集系数(BCF)及Pb的根-茎叶转运系数(TF)均有显著(P0.05)差异,Pb敏感性品种轮选987根与茎叶的富集系数均明显高于耐Pb品种白麦126。山东棕壤中小麦对Pb的富集系数最大,而天津潮土的最小,最大相差255.9%;Pb污染土壤中小麦对Pb的富集系数及根-茎叶转运系数(TF)均大于相应的对照处理土壤。小麦根、茎叶中Pb含量与土壤溶液中自由Pb~(2+)含量呈极显著正相关(P0.01),线性拟合方程分别为:y=0.772x+54.805(R~2=0.904),y=0.087x+12.980(R~2=0.897);基于土壤主控因子的小麦Pb吸收模型表明,不同污罐区土壤小麦中Pb和土壤溶液自由Pb~(2+)含量与土壤pH、OC含量呈负相关,而与土壤溶液Cl~-、Na~+离子含量呈正相关。除了受土壤主要因子影响外,土壤中Cl~-、Na~+含量升高将增加污灌土壤中Pb的环境风险。     

基于典型污灌区土壤筛选耐盐、Cd低吸收小麦品种

为了在污灌区重金属污染农田筛选同时具有耐盐与重金属低吸收特点的作物品种,采集了污灌区Cd污染农田土壤,添加0.4%Na Cl平衡14 d后,利用盆栽实验测定不同小麦的耐盐指数与Cd富集系数,结合物种敏感性分布(SSD)模型对耐盐、Cd低吸收小麦品种进行筛选。研究结果表明:盐分胁迫对10种小麦的生长抑制程度具有明显差异,其中,中麦415与中优206受抑制程度最为明显,耐盐指数分别为0.542和0.591,而中优9507与中麦996植株生长正常;不同小麦耐盐指数大小依次为中优9507≈中麦996轮选1690轮选987中麦1062中麦175中麦14中麦816中优206中麦415。不同小麦茎叶与根对Cd的富集系数间存在较大差异;不同小麦茎叶对Cd富集系数为0.338(中麦996)~0.970(中优206),小麦根对Cd富集系数范围为3.01(中麦1062)~5.71(中麦14)。基于茎叶Cd富集系数(1/BCF)的SSD顺序为中麦996轮选1690中麦415中麦1062中麦175中优9507中麦816中麦14轮选987中优206。基于Cd富集系数(1/BCF)与耐盐指数的物种敏感性分布频次,筛选出了同时具有耐盐分胁迫与Cd低吸收特点的小麦品种分别为中麦996与轮选1690。研究结果可为盐分胁迫条件下Cd污染土壤的安全利用提供参考依据。     

不同品种水稻对土壤中镉的富集特征及敏感性分布（SSD）

【目的】研究不同水稻品种对土壤中镉（Cd）毒害的敏感性分布规律,测定基于保护95%水稻品种的土壤中Cd对不同水稻毒害的生态风险阈值HC5,为中国水稻Cd污染防治提供理论依据。【方法】利用中国南方具有代表性的两种水稻土,通过外源添加Cd制备成0、1.2、4.8、10、40、120 mg•kg-1的Cd污染土壤,以中国水稻主产区18个常规不同水稻品种为试材,通过温室盆栽试验测定不同Cd污染土壤对不同品种水稻的生物量、植株Cd含量及不同水稻Cd吸收的生物富集系数（BCF）影响。通过国际最新的累积概率分布函数逻辑斯蒂克分布模型（Log-logistic distribution）对不同水稻基于生物量的Cd毒性的剂量-效应关系进行拟合,利用物种敏感性分布模型 Burr-III 构建出Cd对不同水稻毒性的物种敏感度分布频次曲线（SSD）,并基于此推导出不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95%水稻品种的Cd毒性阈值HC5,并测定不同水稻Cd吸收BCF值与土壤中Cd有效态含量变化的定量关系。【结果】在酸性祁阳红壤中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量明显下降,对Cd最为敏感的品种X-42,生物量降低86%,而对Cd耐性较强的品种Z-120生物量降低51%。当添加浓度为4.8 mg•kg-1时,JY-253、J-463、Z-611、J-899、T-15、X-6、T-167品种水稻的生物量达到最大,其余品种均在1.2 mg•kg-1处理下达到最高。与对照相比,不同品种水稻的生物量增加了4%-56%,说明低剂量Cd对水稻生长有一定的刺激效应。在中碱性广州水稻土中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量没有显著性差异。在两种土壤中,生物富集系数（BCF）随着Cd处理浓度的增加而降低,在低镉（1.2 mg•kg-1）条件下,红壤水稻BCF的变化范围为0.0056（S-974）-0.0133（T-15）,相差2.38倍;而广州水稻土的变化范围则为0.0018（L-42, LY-28）-0.0034（J-899）,相差1.89倍。但是对于相同Cd浓度处理下,红壤中水稻的BCF大于广州水稻土,两者相差2-14倍,这可能与两种土壤的性质差异有关。祁阳红壤是酸性土壤,有机质匮乏,测得Cd有效态含量高,对水稻的毒害强,生物量降低的多;广州的水稻土则相反,高pH和有机质丰富的土壤对Cd吸附容量和固持力增加,对水稻毒害减弱,生物量变化不明显。土壤中Cd对以上18种水稻的毒性阈值浓度（EC50）变化范围为4.30-61.611 mg•kg-1,最高的为水稻X-45,最低的是水稻X-42,不同水稻品种之间EC50差别为1.0-4.32倍。【结论】不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应;基于物种敏感性分布模型（Burr-III）测定结果表明,18种不同水稻具有明显的分布频次差异,其中,水稻X-42毒性阈值最小,对Cd胁迫最为敏感,水稻X-45则相反,表现出较强耐性。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值（HC550%）为4.93 mg•kg-1。     

同位素技术在测定土壤重金属E、L-值中的应用及研究进展

土壤中重金属污染物的生物有效性对污染土壤的环境风险评价、环境质量标准的修订具有十分重要的意义.目前,在对土壤重金属和微量元素的生物有效性测定中,同位素示踪(稀释)技术是非常重要的手段之一,可以对土壤中污染重金属及痕量微量元素的有效性进行精确、快速的测定.本文就同位素示踪技术在测定土壤重金属及微量元素的有效性(E、L-值)原理及国内外的研究现状进行了综述.可以预料,随着同位素技术的进一步发展,利用同位素技术进行土壤中无机及有机污染物有效性的测定将在现代环境分析中得到更广泛的推广和应用.