阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响

土壤-水稻系统中重金属输入输出调控对稻田污染防治和水稻安全生产具有重要意义。该文研究稻草移除、截断大气沉降、清洁水灌溉等调控措施对稻田土壤-水稻系统中重金属Cd和Pb的累积与运移特征的影响。结果表明,稻草移除、截断大气沉降和清洁水灌溉均能明显降低污染土壤中有效态重金属含量和水稻中重金属的累积量。与稻草还田对照处理相比,除种植早稻后的土壤有效态Pb含量外,稻草移除处理下土壤中有效态Cd、Pb含量均略有降低,且在该处理下,早稻糙米中Pb含量与晚稻糙米中Cd、Pb含量显著降低,降幅分别为3.6%、10.4%和32.4%;稻草移除+截断大气沉降处理下,土壤中有效态Cd、Pb含量均不同程度地下降,种植晚稻后的土壤有效态Pb含量显著降低,除早稻的根和糙米中Cd含量外,其余早晚稻水稻各部位Cd、Pb含量均显著降低,水稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为32.8%、36.8%和32.2%、24.8%,晚稻糙米Cd、Pb累积量分别显著降低66.3%和22.2%;稻草移除+清洁水灌溉处理下,种植早晚稻后的土壤有效态Cd、Pb含量平均下降幅度分别为11.7%和15.9%,早晚稻各部位Cd、Pb含量降低幅度较大,早晚稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为38.34%、30.35%和43.4%、13.2%,晚稻糙米中Cd、Pb累积量降幅分别为39.4%、67.2%。分析水稻地上部的Cd、Pb富集与转运系数表明,稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉等控源措施可显著降低Cd、Pb在水稻地上部位的富集系数,减少地上部位重金属的累积量。上述结果表明,采用稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉措施可进一步降低土壤中有效态Cd、Pb含量和水稻中Cd、Pb富集。因此,控制区域大气污染,净化农田灌溉水等控源措施,同时施行稻草移除等输出污染农田土壤中重金属等策略,可有效实现污染农田土壤安全利用和水稻安全生产。     

我国水污染物排放总量控制政策评估

采用环境政策评估的一般模式,对我国水污染物排放总量控制政策进行了初步评估。结果显示:我国水环境保护目标不明确,总量控制政策未能围绕保障人体健康和水生态安全这一目标进行设计,同时总量控制政策法律地位的缺失导致其缺乏制度保障;以目标总量控制为主的考核体系,以水环境容量为依据进行计算,以行政区为单位、年为时间尺度,以化学需氧量和氨氮两种主要污染物为依据,以水污染物排放量为主实施的总量控制政策不合理且缺乏科学意义,无法保障水质达标。在此评估的基础之上,提出了相关政策建议。     

铁/锰氧化菌诱导土壤重金属生物成矿研究进展

综述了铁锰氧化菌诱导成矿对重金属环境行为的影响,分别从铁/锰氧化菌与生物成矿、铁/锰氧化菌诱导铁锰氧化物沉淀耦合重金属稳定化以及铁锰氧化物对土壤中重金属的作用方面进行阐述;并从铁/锰氧化菌生物成矿方式、铁/锰氧化菌诱导生物成矿过程对土壤重金属的稳定化机制等方面进一步总结了铁/锰氧化菌在不同重金属生物成矿修复中的应用,以及微生物诱导成矿过程的调控因素,分析胞外聚合物、温度与酸碱度、共存离子和其他因素对成矿过程的影响,以期为微生物诱导成矿修复重金属污染提供理论参考。未来工作可进一步关注生成矿物稳定重金属的长效性,不同微生物菌群组合对成矿效果的调控,以及铁/锰氧化菌在重金属复合污染场地土壤修复中的应用等方面。     

烟化炉吹炼关键技术研究

本文就影响烟化炉吹炼的关键因素进行分析,分别对炉底及风口区域衬砖改造、放渣爆炸分析及预防、中间仓定量给煤系统改造、提高水套循环水温度改造、操作优化等工艺与装备方面开展探索、研究和改进,使烟化炉吹炼作业取得了明显的成效,安全环保隐患得到有效治理,技术经济指标得到进一步提升。     

铁氧化菌菌株EEELCW01的基因组分析及砷转化功能

以从砷污染农田土壤中分离的1株铁氧化细菌EEELCW01为研究对象,对该菌进行全基因组分析,通过GO、KEGG、COG等数据库比对,预测该菌砷相关基因的功能;采用水培试验,验证该菌的砷转化能力。结果表明：菌株EEELCW01基因组大小为4 714 242 bp,具有2条大小分别为2 065 078 bp和2 649 164 bp的染色体,GC含量为55.99%,染色体上有4588个CDS,包含58个tRNA和12个rRNA;COG数据库注释表明该菌基因功能主要集中在氨基酸转运代谢、无机离子转运代谢等过程,GO数据库注释表明该菌主要包含膜组成部分、氧化还原过程和相关酶活性等功能,KEGG注释显示代谢相关的基因占比最高;菌株EEELCW01基因组中含有多种与砷代谢相关的基因(arsC、arsH、arsB、arsR、acr3、arrA、arxA和arsM);菌株EEELCW01将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)的能力强,有氧条件下,3 d时还原率达40.1%。可见,可利用该菌株促进砷的生物还原,并联合砷超富集植物进行环境砷污染修复。     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过"土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导"等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。     

石灰组配土壤改良剂抑制污染农田水稻镉吸收

为达有效地调控污染稻田水稻糙米对Cd吸收,该研究选取湖南省长株潭地区的湘潭、醴陵和株洲3处不同Cd污染程度田块,研究石灰配施海泡石、钙镁磷肥、有机肥对水稻Cd吸收和累积的影响。结果表明,施用石灰及其组配改良剂均可明显提高土壤pH值,有效降低土壤中酸提取态Cd含量和水稻中Cd含量。与不施用改良剂相比,石灰配施海泡石或有机肥、配施海泡石和有机肥,Cd污染稻田土壤pH值平均升高1.08,0.96和0.93个单位,酸提取态Cd质量分数分别平均降低20.6%,15.6%和21.2%。石灰配施海泡石、有机肥或钙镁磷肥处理下在轻度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了48.3%,46.7%和34.2%,石灰配施有机肥、钙镁磷肥或钙镁磷肥和有机肥处理下在中度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了52.8%,47.8%和37.5%,石灰配施钙镁磷肥和有机肥、有机肥或海泡石处理下在重度Cd污染田块中糙米Cd含量较对照分别显著降低了51.2%,44.6%和42.5%,均低于食品安全国家标准中糙米限量值0.2 mg/kg(GB2762-2017)。相关分析表明,土壤中酸提取态Cd含量与水稻根、茎叶和糙米中Cd含量呈显著正相关关系(P0.05),说明土壤酸提取态Cd含量是影响糙米对Cd吸收的关键因素之一。上述结果说明,石灰配施海泡石、有机肥或钙镁磷肥+有机肥可有效调控污染稻田土壤中Cd进入水稻,实现水稻安全生产。     

Cd污染土壤景观修复植物筛选研究

在温室条件下,研究了香樟、圆柏、侧柏、夹竹桃、珊瑚树、四季桂、红花檵木、金边黄杨、金叶女贞和海栀子10种常见景观植物对污染土壤中Cd的耐受能力和富集特征。试验设置的三个处理分别为不添加外源Cd的CK处理(土壤中Cd本底值为3.6mg·kg~(-1))和添加外源Cd的T_1、T_2处理(土壤中Cd含量分别为9.6、24.6 mg·kg~(-1))。结果表明,在T_1和T_2处理下,圆柏、侧柏和四季桂的根、茎、叶和整株生物量与CK处理无显著差异(P0.05)。当土壤中Cd含量范围为3.6~24.6 mg·kg~(-1)时,侧柏、珊瑚树、四季桂和金边黄杨光合作用正常;T1和T2处理下香樟、侧柏、珊瑚树、四季桂、红花檵木、金边黄杨和金叶女贞叶片中丙二醛含量与CK处理无显著差异(P0.05)。珊瑚树对土壤中Cd有一定的富集能力,而香樟对Cd具有较强的转运能力。供试植物Cd富集系数的聚类分析表明,圆柏、夹竹桃和珊瑚树可用于Cd污染土壤修复与景观美化,红花檵木、金边黄杨、香樟、四季桂、侧柏和金叶女贞可用于Cd重污染土壤中Cd的稳定。     

典型铅锌矿区河流沿岸农田土壤重金属分布特征及潜在生态风险评价

以原桃林铅锌矿区下游新墙河为例,依据河水灌溉特征,开展了河流沿岸农田土壤中重金属污染调查研究。应用内梅罗综合污染指数、地积累指数分析了农田土壤中重金属的污染与分布特征,利用相关性分析和聚类分析研究了重金属的主要来源,利用Hakanson潜在生态风险指数评估了重金属的潜在生态风险。研究结果表明,新墙河沿岸农田土壤中存在以Cd为主,As、Cu、Ni、Pb、Zn共存的多种重金属污染,主要集中在距离原桃林铅锌矿3 km范围内,呈现明显的点源污染分布特征。沿水流方向,农田土壤中重金属污染程度总体呈现下降趋势。距离矿区3 km范围内农田土壤中As、Cu和Pb,3~15 km范围内Cd、Ni和Zn含量仍处于《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》二级标准临界值水平;15~30 km范围内As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量基本在二级标准临界值以下;而在距离矿区30~50 km范围内河流沿岸农田土壤中只存在轻微的Cd污染。新墙河沿岸50%以上的农田土壤样品中Cd的生态风险系数达中等及以上;沿水流方向,距离矿区约6 km范围内灌溉水覆盖区的农田土壤中重金属潜在生态风险较高,需要优先防控。     

典型饮用水源地周边土壤环境质量及其潜在生态风险评价

受农业生产和工业活动等影响,集中式饮用水水源地周边土壤环境质量备受关注。本文以湖南省某典型集中式饮用水源为例,采用网格法和现场踏查分别在水源地一、二级保护区布设13个采样点（S1~S13）及4个底泥样点,开展了土壤及底泥样品的重金属含量监测与潜在生态风险评价。结果表明,饮用水源地周边土壤环境质量良好,土壤中重金属汞、砷、铬、铜和镍的均值都低于农用地污染风险筛选值（GB 15618—2018）,而重金属镉、铅和锌均值分别为0.86 mg/kg、509.53 mg/kg和215.78 mg/kg,均超过了项目风险筛选值,其中S7和S8样点底泥的铅含量超过了项目风险管制值。单因子污染指数结果显示,土壤中镉和铅分别为中度和重度污染。内梅罗综合污染指数结果表明,11.7%的点位样品重金属为中污染,58.8%的点位样点为重污染。综合潜在生态风险指数（RI）范围为153.75~508.44,处于中等和强生态风险水平的样品比例分别为76.5%和23.5%。研究表明,该水源地周边土壤中镉和铅等重金属含量超标,综合潜在生态风险等级为中等水平,应重视该水源地周边土壤环境生态保护,避免局域土壤重金属的潜在生态风险。