基于体外模拟法评价蔬菜中Cd的健康风险与污染土壤修复效果

为探明北方地区常见蔬菜中Cd的健康风险，以北京地区Cd污染的大棚菜地土壤为对象，利用盆栽实验测定了韭菜和小油菜对Cd的吸收、转运特征及2种修复剂（沸石+蚯蚓粪，凹凸棒+蚯蚓粪）对Cd污染土壤的修复效果，基于体外模拟法和人体健康风险评价方法对污染土壤修复前、后的2种蔬菜中Cd的有效性及人体健康风险进行评价。结果表明，污染土壤上的2种蔬菜中Cd含量均超过《食品安全国家标准食品中污染物限量》，但2种蔬菜对Cd的吸收具有显著差异，小油菜中Cd的含量为韭菜的2.04倍；体外模拟法测定结果表明，韭菜和小油菜中Cd在模拟人体胃液中的有效浓度分别为0.027、0.039 mg·kg^-1，韭菜中的Cd对人体具有更高的生物有效性；基于人体健康风险评价方法对2种蔬菜中Cd进行健康风险评价，结果表明，污染土壤上种植的2种蔬菜中Cd对人体具有较高的致癌风险，其中，对0~6岁儿童的致癌风险大于成人（>18岁）的风险；添加修复剂可使韭菜和小油菜中Cd含量最大分别降低65.2%和72.3%；2种修复剂处理的韭菜与小油菜中Cd的生物有效性和致癌风险值显著下降，其中凹凸棒+蚯蚓粪处理土壤的2种蔬菜中Cd的致癌风险值接近安全水平。     

纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

为探讨纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺单一及复合溶液的吸附特性，通过静态吸附实验，针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨，应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明，纳米Fe₃O₄负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m²·g^-1，表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加，芳香性增强，等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L^-1为合理吸附剂用量，pH为5.0时，吸附效果最好，吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高，吸附主要是化学吸附，吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用，Pb²⁺、Cd²⁺的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe₃O₄负载酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的最大吸附量（Q_m）分别达42.54 mg·g^-1和25.79 mg·g^-1，为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍，复合溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的Q_m分别为单一溶液的65.16%和54.21%，这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明，纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附能力，且Pb²⁺的吸附性能及吸附竞争性优于Cd²⁺。     

土壤重金属钝化效果评估——基于大田试验的研究

采用野外大田试验,研究了钙镁磷肥(Calcium-magnesia phosphate fertilizer)、麦饭石(Medical stone)、氧化铁吸附剂(Ferric oxide adsorbent)、氧化铝复合材料(Alumina composite)、植物型有机肥(Plant-based organic fertilizer)、牛粪(Cow dung)、骨炭(Bone char)对某地重金属污染农田的钝化修复效果,并利用动态加权评估方法评估了这几种钝化材料的综合适用性。试验结果表明:几种材料对土壤pH影响均较小,钙镁磷肥、麦饭石微量提高了土壤pH,与对照组相比分别增加0.68和0.74个单位;施加植物型有机肥、牛粪和骨炭提高了土壤有机质含量,与对照组相比分别增加了3.19、2.64 g·kg~(-1)和1.17 g·kg~(-1)(10.04%、8.31%和3.68%)。几种材料在0.6%的投加量下,除植物型有机肥外均有较好钝化效果,土壤有效态镉降低18%以上,且显著减少糙米中镉蓄积量(0.062～0.087mg·kg~(-1)),低于国家食品安全标准限值。为综合评估几种材料的效果及适用性,以土壤重金属有效态含量、糙米镉含量、修复成本和产量为指标构建动态加权函数综合评估模型,评估结果表明,钙镁磷肥的综合修复效果最好,其次为骨炭和植物型有机肥。     

铅和（或）镉对体外培养肾细胞的毒性损伤

在培养液中加入不同浓度的Cd（10、20、40μmol／L）、Pb（10、20、40μmol／L）和Pb-Cd联合（分别为5、10、20μmol／L），来探讨铅镉对肾细胞的作用及可能机制。在显微镜下观察细胞形态、测定细胞凋亡率和细胞周期及上清液脂质过氧化指标。结果表明：20μmol／L以上染毒组细胞皱缩、体积变小，表面有细胞碎片，甚至呈泡沫状或树枝状；铅、镉单独和联合染毒组GSH—Px、SOD活性随染毒剂量的增加，呈逐渐下降趋势（P〈0．05）．而MDA含量和凋亡率则呈升高趋势（P〈0．05），并存在剂量和时间效应。镉和铅也能使细胞周期停滞。Pb、Cd联合可加剧细胞损伤。     

单一及复合绿色螯合剂对苋菜镉、砷的富集影响研究

[目的]通过小区试验探究绿色螯合剂的复合施用在植物修复过程中的作用效果,以期为实际田间植物修复Cd、As污染土壤提供依据。[方法]在镉(Cd)、砷(As)污染菜地土壤中施加单一绿色螯合剂：3种小分子有机酸草酸(Oxalic acid, OA)、酒石酸(Tartaric acid, TA)、苹果酸(Malic acid, MA),2种氨基酸基螯合剂亚氨基二琥珀酸(Iminodisuccinic acid sodium salt, IDS)、聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,PASP),并将小分子有机酸分别于与氨基酸基螯合剂进行复配,探究不同处理对田间苋菜(Amaranthus mangostanus L.)生长、重金属富集的影响。[结果]结果表明：PASP-MA、PASP-TA处理组产量显著高于对照组,其中PASP-MA处理组苋菜产量最高,为4.53 kg/m_²；苋菜不同组织的重金属累积差异显著,地下部分Cd、As积累量均高于地上部分(P＜0.05),但富集系数均低于1,未达到超富集植物特征；从苋菜对Cd、As的富集系数来看,仅有IDS-MA处理组对两种重金属的植物修复同时起到强化作用；7个复配处理组均能提高苋菜Cd转运系数,最高达到0.90,超出对照组51.3%；复配处理中IDS-OA、IDS-PASP处理组的苋菜As转运系数显著高于对照组,分别比对照组高出1.88、0.11倍。[结论]苋菜生物量大,生长周期短,添加IDS-MA可以同时提高苋菜对Cd、As两种重金属的富集量,可为广东Cd、As污染菜地植物修复提供理论依据。     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

镉和模拟酸雨胁迫对苦楝幼苗镉含量及叶片抗氧化系统的影响

为探讨苦楝在重金属Cd和酸雨的单一及复合胁迫下的生理响应特征,采用人工配置土壤盆栽试验,研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg^-1)和3个梯度模拟酸雨(pH值5.6、4.5、3.5)单一及复合处理对苦楝幼苗生物量、Cd含量及叶片保护性酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)的影响。结果表明,除低浓度Cd(≤30 mg·kg^-1)单一及其与pH值4.5酸雨复合处理对幼苗地上部、地下部生物量有促进作用外,其他处理均表现出抑制作用,其中复合处理对苦楝幼苗的抑制作用更明显,表现为叠加效应;单一Cd处理时,随着Cd浓度的增加,幼苗根、茎、叶中Cd含量逐渐升高,且根系大于茎叶,复合处理抑制了植物对Cd的积累,对叶片的抑制作用最强;Cd和酸雨单一及复合处理下叶片SOD、CAT和POD活性均有所增加,分别在60 mg·kg^-1 Cd、pH值5.6,60 mg·kg^-1 Cd、pH值4.5和90 mg·kg^-1Cd、pH值4.5时出现阈值;在AsA-GSH循环中,单一Cd处理下,AsA、GSH含量和抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均随着Cd浓度的增加呈先上升后下降的趋势,单一酸雨处理对上述4个指标的影响不尽一致,而复合处理下上述指标在Cd浓度≤60 mg·kg^-1、pH值≥4.5时均能保持较高值,且随着胁迫程度的加深均出现了阈值。综上所述,苦楝对重金属Cd和酸雨胁迫具有一定的耐性,可在Cd浓度≤60 mg·kg^-1和pH值≥4.5的酸雨双重污染区域正常生长。本研究结果为土壤Cd污染的酸雨区域的修复植物筛选提供了理论基础和参考依据。     

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。     

镉、铜胁迫对路易斯安娜鸢尾生理生化的影响

通过溶液培养的方法,研究了Cd、Cu胁迫对路易斯安娜鸢尾幼苗生长及生理生化的影响.结果表明:Cd、Cu胁迫下,路易斯安娜鸢尾幼苗生长缓慢,地上、地下干重下降,叶片中的叶绿素含量均随胁迫浓度的增加而降低；植株叶片的丙二醛和游离脯氨酸含量、超氧化物岐化酶活性均随处理浓度、处理时间的延长而增加.