亚硫酸盐对三价砷在土壤中氧化固定作用机制研究

土壤中硫的氧化还原过程对砷的释放与固定具有重要的影响,但有关硫形态对三价砷(As(Ⅲ))的氧化过程的机制与贡献并不清楚.基于此,本研究以土壤中普遍存在的硫转化中间产物亚硫酸盐为研究对象,研究其对土壤中As(Ⅲ)的氧化固定机制.结果表明,亚硫酸盐显著促进了土壤中As(Ⅲ)的氧化,与对照组相比,10 h内土壤悬液中As(Ⅲ...     

Magnesium slag for remediation of cadmium- and arsenic-contaminated paddy soil: A field study

The accumulation of heavy metals like cadmium (Cd) and metalloids like arsenic (As) in plants can do harm to human health through the food chain, especially through the rice (Oryza sativa L.). To solve this problem, this study researched the application of magnesium slag (MS) and polyaspartic acid (PASP), which could accelerate rice growth and improve yield, increase soil pH and activate rice enzyme activity as well as reduce the bioavailability of Cd and As in the soil. After these two different treatments, rice yield increased by 17.0% and 18.9%, respectively. Meanwhile, the bioavailable As decreased by 49.1% and 42.5%, while the bioavailable Cd reduced by 72.6% and 44.3%. Besides, the Cd content in rice grains reduced by 77.7% and 17.3%, respectively, after two different treatments. In the MS treatment, the As content in rice grains was reduced by 21.8%, but showed no significant response to the other treatment. The contents of bioavailable Cd and As (determined by one-step extraction) in soil were decreased by MS and PASP, which was favourable for the reduction of Cd and As accumulation in rice. The health risk assessment showed that the application of passivators can effectively reduce the risk of carcinogenesis, but it was still unacceptable. The application dose of MS and PASP still needs further exploration.     

持续污染下洛克沙胂在土柱中的迁移转化及其风险评估

由于禽畜粪便未做防渗的露天堆积，导致饲料添加剂洛克沙胂（ROX）进入环境从而诱发无机砷污染。本研究通过157 d的一维土柱模拟探究了ROX长期持续污染的前提下，垂向包气带上砷化合物形态和含量的时空变化，并通过高通量测序技术揭示了不同深度的微生物群落结构响应。结果显示，在157 d的ROX持续污染模拟过程中，ROX降解速率很高，显著高于迁移速率，ROX的降解与吸附均发生在土壤浅层（0~10 cm）。ROX降解产物主要为As（Ⅴ）和As（Ⅲ），其中As（Ⅴ）含量明显高于As（Ⅲ）含量，砷化合物均主要聚集在0~40 cm深度，土壤中砷化合物含量显著高于土壤溶液中的含量，土壤对砷化合物的固定能力很强，砷化合物的迁移速度十分缓慢，157 d最大迁移深度为40 cm。由此可见，土壤一旦被砷污染，其长期危害难以消除。表层土壤中微生物群落结构与其他深度显著不同，结合RDA与PERMANOVA分析证明深度和ROX含量是控制不同深度土壤中微生物群落多样性的主要影响因素。通过健康风险评估得知，表层土壤中ROX持续污染会诱发较大的砷致癌风险。因此，建议全面执行我国禁止使用ROX的规定，在仍然允许使用ROX的国家和地区，要加强对禽畜废弃物的规范处理，避免长期在未防渗的地面上露天堆积。     

X射线荧光光谱仪（XRF）在茶园土壤中总砷含量检测适用性的研究---以昌宁县为例

为满足野外勘测土壤重金属含量的快速性,X射线荧光光谱仪（XRF）得到了广泛使用。本文采用XRF对昌宁县松山村茶园土壤pH、土壤质量、总砷含量进行测定,结合实验室原子荧光光谱法测定结果,比较XRF快递测定土壤重金属的准确性和可靠性,对野外勘测中使用XRF快速检测土壤重金属提供理论参考依据。结果表明：在pH＞5.0时,XRF现场检测数据与实验室检测数据相关系数最高;在砂质土的土壤质地下,XRF现场检测数据与实验室检测数据相关系数最高;在茶园土壤中总砷含量10-40mg/kg的影响下,XRF现场检测数据与实验室检测数据相关系数最高。此外,XRF现场检测数据的平均值与标准偏差均比实验室检测数据高,其最低值和最高值也比实验室检测数据高,测定结果具有可比性。XRF法测定土壤比实验室原子荧光光谱法方便、快捷、操作简单,可以同时测定多种性质,可以在野外勘测中进行使用。     

水稻幼苗对As（Ⅲ）胁迫差异响应的离子组学研究

重金属胁迫影响植物体内离子平衡，探究植物体离子网络应对胁迫环境的响应有助于挖掘有毒元素吸收和代谢的潜在机制。本研究以湖南省临武县9种主栽水稻品种为研究对象进行As（Ⅲ）胁迫处理，采用ICP-MS分析技术研究水稻幼苗茎叶和根部组织中离子组（P、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Cr、Co、Cd、Ba、Pb和Sr）响应不同As（Ⅲ）浓度胁迫的变化特征，进一步借助多元统计分析探明各组织离子组变化与As积累之间的关联。结果表明：水稻根部和茎叶组织As含量均随处理浓度增加而增加，且根部相比茎叶更容易积累As；Fe、Ba、Pb和Sr同样表现出根部含量高于茎叶的规律，营养元素（P、K、Mg、Ca和Mn）分布则呈现茎叶组织高于根部的特征，胁迫环境对水稻幼苗两个组织部位各元素分布的影响不同，说明As胁迫干扰水稻组织中离子的分配。聚类热图和主成分分析表明离子组在茎叶和根部出现分离，Mg、K、P、Mn、Ca、Cr、Co、Zn元素倾向于在茎叶富集，而Fe、Sr、Pb、Ba、Cu、As和Cd元素则倾向于在根系中富集。As胁迫处理后，水稻同一组织的元素之间存在多组显著相关性，As与Fe、Cu、Cd、Ba、Pb、Sr在P<0.05显著性水平下呈现正相关关系，As与P、K、Mg、Ca、Mn在P<0.05显著性水平下呈现负相关关系，说明水稻离子组对植株内As的迁移和积累具有调节作用。     

稻田土壤可溶性有机碳荧光组分对砷甲基化的影响

以浙江省绍兴市上虞地区砷污染水稻土为对象，采用厌氧培养试验研究了秸秆和猪粪两种不同有机物料施用后土壤溶液中甲基砷及有机碳荧光组分含量变化，初步探索了两者可能存在的关联。结果表明：秸秆与猪粪处理及其不同添加量水平显著影响土壤溶液中甲基砷浓度，厌氧培养5 d后，秸秆处理3种添加量（分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计）水平下的甲基砷浓度分别增加了40.3%、24.2%和24.0%，猪粪处理3种添加量（分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计）水平下的甲基砷增加量低于秸秆处理，增幅分别为15.5%、6.9%和3.8%；厌氧培养前后土壤溶液中总有机碳消耗量与甲基砷增加量呈显著正相关（P<0.05）；秸秆与猪粪处理后土壤溶液中有机碳荧光组分和性质存在明显差异，秸秆源有机碳的腐殖化程度低，生物可利用性相对更高，且含有更多的可溶性微生物副产物（SMP）、芳香蛋白类Ⅰ （APⅠ）和芳香蛋白类Ⅱ （APⅡ）；厌氧培养5 d后，荧光指数、芳香蛋白类、富里酸类物质（FA）和腐植酸类物质（HA）与甲基砷浓度均呈显著正相关（P<0.05），而腐殖化指数与甲基砷浓度负相关，但相关性不显著（P>0.05）。综合来看，不同类型有机物料降解后有机碳荧光组分存在明显差异，其中APⅡ、FA和HA浓度可能是影响砷甲基化的重要因素，相关结果有利于明确稻田砷甲基化过程的关键碳分子形态以及服务于今后水稻直穗病预警防控。     

豆科绿肥作物对云南碱性土壤镉砷有效性的影响及其对镉砷富集能力

为研究在镉（Cd）、砷（As）复合污染的碱性土壤中，种植不同豆科绿肥作物对土壤Cd、As有效性的影响及其对Cd、As的富集能力，采用大田试验，种植箭筈豌豆（箭筈豌豆、西牧333、陇箭1号）、光叶苕子（东川光苕、宣威光苕、云苕8号、东川苕子）、毛叶苕子（蒙苕1号、鲁苕1号）、其他绿肥（褐皮山黧豆、绛三叶）等11种冬季豆科绿肥作物，并以冬闲为对照，于豆科绿肥盛花期及同期测定土壤理化性状，Cd、As有效性，绿肥作物地上部Cd、As含量和富集系数。结果表明：与冬闲相比，种植西牧333的土壤全氮、有效磷含量分别增加91.67%、36.60%，鲜草产量最高，为31 016 kg·hm^-2，土壤有效态Cd、有效态As无显著变化，对Cd、As富集能力较低，富集系数为0.096和0.038。种植褐皮山黧豆的土壤全氮增加98.61%，土壤有效磷降低31.07%，鲜草产量较低，为10 339 kg·hm^-2，土壤有效态Cd无显著变化，土壤有效态As降低32.82%，对Cd、As富集能力较高，富集系数为0.136和0.071。相关性分析表明，土壤全氮与土壤有效态Cd呈极显著正相关、与有效态As呈极显著负相关，土壤有效磷与土壤有效态As呈极显著正相关，碳氮比与鲜草产量呈极显著负相关，与地上部分Cd、As含量呈极显著正相关。在所有豆科绿肥作物中，种植碳氮比较低的西牧333对Cd、As有效性无显著影响，对Cd、As富集能力较低，种植碳氮比较高的褐皮山黧豆对Cd有效性无显著影响，但可显著降低土壤As有效性，对Cd、As富集能力较高。     

高效液相色谱氢化物发生原子荧光（HPLC-HG-AFS)联用技术检测海藻食品中无机砷

海藻食品中无机砷的含量是水产品质量检验中主要的安全卫生指标。实验采用高效液相色谱氢化物发生原子荧光联用技术（HPLC-HG-AFS）对海藻食品中无机砷的检测进行了研究。通过实验优化了提取剂、提取时间及其仪器条件，建立了HPLC-HG-AFS联用技术检测海藻食品中无机砷含量的方法。用1.2 mol/L HCl在70 ℃水浴下提取1 h，用过氧化氢（H₂O₂）氧化；pH 6.0的15 mmol/L (NH₄)₂HPO₄溶液为流动相，HPLC-HG-AFS上机分析。样品加标量在0.10 mg/kg和1.00 mg/kg时的平均回收率均在92%以上，相对标准偏差均低于4%，方法精密度较高。研究结果表明，该方法测定海藻中的无机砷较为准确、可靠，为制定农业行业标准海藻食品中无机砷的测定，提供技术支持。     

鄂尔多斯砒砂岩区沙产业发展现状及技术研究

沙产业是高效利用沙区光照等自然资源、推广合理节水用水技术的农业型知识密集产业。沙产业的发展对缓解日趋增大的资源压力、修复受损的生态环境和推进西部经济的快速发展等具有重要意义。通过对鄂尔多斯砒砂岩区相关沙产业企业进行调研,归纳总结企业在农业、加工业、生态旅游文化产业和高新技术产业方面的发展现状,发现制约沙产业发展的主要因素有:(1)原料抚育程度低、采摘技术设备落后;(2)资源利用率低、种类单一;(3)生产与销售脱节;(4)生态环境被破坏;(5)缺乏资金支持、龙头企业少。今后应加强原料管护,加大产品宣传力度,注重创新研发,适度开发利用,加大政府扶持力度。     

纳米LDHs-DGT用于土壤环境无机砷提取检测技术研究

为有效测量土壤环境中的砷污染，本研究开发了一种基于纳米层状双金属氢氧化物（LDHs）为结合膜的梯度扩散薄膜设备（LDHs-DGT）。对设备的基本性能以及适用条件进行了探究，对不同水分管理下土壤As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的动态变化进行监测，探究了不同水分管理下的不同深度砷的形态变化情况，实验结果表明，该技术能够在较宽的pH（4~8）和离子强度（C_NaNO3＜0.7 mol·L^-1）范围内对As （Ⅲ）和As （Ⅴ）进行有效的提取和检测，其中，LDHs结合膜对As （Ⅲ）和As （Ⅴ）的吸附容量分别为30 μg·cm^-2和85μg·cm^-2，结合膜在6 h内实现全解离；且LDHs-DGT具有较好的抗干扰特性，As （Ⅲ）和As （Ⅴ）在结合膜上没有明显的竞争吸附效应，对实际样品测定结果也能较好地反映DGT设备的实用性。综上所述，LDHs-DGT具有制备简单、适用范围广、检测效果好等特点，可为环境监测和评估提供新的解决方案。