土壤中微量元素的环境化学特性

论述了微量元素在土壤中的迁移、存在状态,探讨了影响微量元素化学行为及生物有效性的主要土壤环境因素,分析了这些元素在土壤中形态转化的机制及平衡状况,为评价土壤中微量元素的变化,提高其生物有效性提供依据.     

土壤中微量元素的环境化学特性

论述了微量元素在土壤中的迁移、存在状态,探讨了影响微量元素化学行为及生物有效性的主要土壤环境因素,分析了这些元素在土壤中形态转化的机制及平衡状况,为评价土壤中微量元素的变化,提高其生物有效性提供依据。     

土壤中微量元素的环境化学特性

论述了微量元素在土壤中的迁移、存在状态,探讨了影响微量元素化学行为及生物有效性的主要土壤环境因素,分析了这些元素在土壤中形态转化的机制及平衡状况,为评价土壤中微量元素的变化,提高其生物有效性提供依据。     

酸化方式对土壤中铜的形态及生物有效性的影响

为了探明不同土壤酸化方式对土壤中Cu的形态及生物有效性的影响,采集了湖北黄棕壤和山东寿光潮土两种不同程度Cu污染土壤,采用直接酸化(硫酸、T1)、模拟施肥(硫酸铵酸化、T2)和模拟人工酸雨(T3)三种土壤酸化措施,研究不同酸化方式对土壤中Cu的形态变化及芥蓝对Cu吸收、转化的影响。试验结果表明:在两种土壤中,随着土壤酸化程度的加剧,芥蓝生物量均显著降低(P0.05),而茎叶中Cu含量显著增加;在潮土中芥蓝植株Cu浓度最大值是最小值的1.43倍,黄棕壤中则为1.50倍。随土壤酸化程度增加,土壤中0.1 mol-Mg Cl2可交换态Cu的含量显著增加:潮土中,随着p H降低,交换态铜含量最大增加10.7%,比对照增加了451.5%;黄棕壤中,随着p H降低,土壤中可交换态Cu含量从2.33%增加到12.07%,比对照增加了418.0%。芥蓝茎叶中Cu含量与土壤交换态Cu间呈极显著的正相关关系,相关系数达0.763以上;在两种土壤中,不同酸化措施的土壤中Cu有效态含量与土壤p H呈显著的线性负相关[lg(EXC)=-alg(p H)+b],线性方程的斜率在-0.314~-0.352之间,基于方程斜率可知,在降低相同p H值条件下,各酸化措施对土壤中Cu的活化顺序为T3T2T1,由此可以推断,降低相同p H值条件下,由酸雨导致的土壤中重金属的活化程度大于施肥和工业废水的酸化作用。     

过磷酸钙对土壤中铅的形态及其生物有效性的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入过磷酸钙磷肥对土壤中外源铅的形态变化及其生物有效性的影响。结果表明:土壤加入过磷酸钙可使土壤中交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态和有机结合态铅含量下降,残渣态铅含量增加,供试作物小白菜体内铅浓度明显降低;处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ和处理Ⅴ分别为20.29,16.00,12.66,10.31mg·kg-1,与处理Ⅰ(26.68mg.kg-1)对照相比分别降低了6.39mg·kg-1、10.08mg·kg-1、14.02mg.kg-1和16.37mg·kg-1。不同过磷酸钙用量处理间土壤中铅形态含量、供试作物小白菜铅浓度差异达到了5%显著水平。     

腐殖酸对贵州万山地区土壤中汞赋存形态的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度(1%C、1.5%C、2%C)腐殖酸(HAs)活性组分(富里酸FA,胡敏酸HA)对含汞土壤中汞赋存形态的影响。结果表明,HAs的添加可以显著降低土壤水溶态汞和交换态汞的含量,增加土壤碱溶态汞和有机结合态汞的含量,从而有效降低土壤汞的生物有效性,但不同腐殖酸浓度与组分对土壤汞形态转化的影响不一。与对照CK相比,不同浓度FA和HA作用下土壤水溶态汞和交换态汞在45 d内分别下降了6.28%～7.05%、13.25%～15.89%和7.32%～7.46%、14.26%～16.7%;而土壤碱溶态汞和有机结合态汞在45 d内分别上升了13.03%～16.24%、14.33%～17.27%和2.52%～8.67%、15.96%～19.16%。     

土壤中重金属的形态及其生物有效性

受人类活动的影响,我国部分地区土壤中重金属含量超标现象严重,并由此导致区域农作物及粮食中重金属含量超过人类安全食用标准。综述了土壤环境中重金属的赋存形态和生物有效性,并阐述了影响重金属形态的土壤因素。     

猪粪对黑土-水稻系统中铜的化学形态、生物积累和有效性的影响

采用盆栽实验研究猪粪对铜(Cu)在土壤-水稻系统中的化学形态、生物积累和有效性的影响.结果表明:土壤中人为添加的Cu主要以有机结合态和残留态存在,随着土壤中Cu含量的增加,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu比例增加,其中碳酸盐结合态和有机结合态Cu的增加速率最快,添加1%猪粪能减少土壤Cu的迁移能力,促使非结合态Cu离子向结合态转化;添加1%猪粪处理可以显著降低水提取态和二乙基三胺五乙酸-三乙醇胺(DTPA-TEA)提取态Cu的量(P<0.01),使毒性特性溶出程序(TCLP)提取态Cu的量有少量增加,但没达到显著水平;相比1%猪粪处理,添加3%的猪粪有相反的效果.对水稻不同部位Cu含量测定结果表明:与根部相比,水稻地上部分Cu含量很低;w(Cu)≥400mg爛kg-1处理中米粉Cu含量超过国家食品卫生标准(GB 15199-1994,w(Cu)≤10mg爛kg-1),添加猪粪能使水稻各部分Cu含量显著降低(P<0.01),以1%猪粪处理效果最佳;适量添加猪粪到Cu污染土壤中可以降低Cu的生物有效性,但大量猪粪的长期施用导致土壤中Cu的积累会带来严重的环境生态安全问题.     

改良剂对土壤中重金属铅的化学形态的影响

以被重金属污染的农田土壤为样品,分别加入NaOH溶液、CaO固体、Na2S溶液、Na2CO3固体、C9H7NO溶液作为改良剂,采用逐步提取法对土壤中重金属Pb的相态进行浸提和萃取,采用原子吸收光谱法测定提取液中每种形态铅的浓度;最后分析了土壤中Pb在不同的实验环境下的含量。结果表明,在加有改良剂的土壤中,各种存在形态的重金属铅的含量均有所变化,与没加改良剂的土壤相比,Pb的可交换态含量明显降低,特别是在pH-7,加入8-羟基喹啉后降低了92．63％。     

土壤中镉的形态转化、影响因素及生物有效性研究进展

土壤污染日益受到人们的关注,尤其是重金属引起的污染,其中重金属镉有很大的生物毒性,而镉的生物有效性与镉的存在形态密切相关.综述了近年来土壤中镉的植物和生物毒性,土壤中镉的各种形态分布及其土壤pH值、根际效应等影响因素,镉的存在形态与生物有效性的关系及其影响因素等方面的研究进展.同时,对土壤中镉的形态分析方法及生物有效性的发展趋势进行了展望.     

硫硅配施对土壤铜形态和水稻吸收铜的影响

铜是江西省农田中主要重金属污染物之一,为减轻和控制铜对水稻生长的危害,提高水稻产量和品质,通过盆栽试验,研究不同硫肥（0、30、60、90 kg·hm-2,以S计）与硅肥（0、0.5、1.0、1.5 g·kg-1,以Si计）配施对水稻吸收铜及土壤铜形态的影响。结果表明：（1）在铜污染的农田中施用硫、硅肥都能降低土壤中酸可提取态Cu含量,提高残渣态Cu的含量,但土壤铁锰氧化物结合态Cu和有机物/硫化物结合态Cu含量因硫、硅用量不同而存在差异;（2）硫、硅各处理可通过促进铜在水稻根部累积或减少土壤有效态Cu的含量,减少铜在茎、叶、糙米中的吸收累积。从对糙米中铜含量及产量的影响可知,硫用量30 kg·hm-2和硅用量1.0 g·kg-1互作效果最佳,在生产上具有应用前景。     

河北省主要类型土壤中铜的化学形态研究

采用土壤中微量元素的连续浸提的分组方法,研究河北省20个表层土壤中 Cu 的形态分布。将土壤中 Cu 分为交换态、碳酸盐结合态、氧化物结合态、有机质结合态和残渣态,其平均含量分别为0.09 mg/kg,0.06 mg/kg,4.88 mg/kg,0.48 mg/kg,和9.20 mg/kg。并讨论了土壤中 Cu 的形态分布特征及影响因素。此结果有助于评价土壤中 Cu 的背景值和了解土壤中Cu 的化学行为。     

不同铜水平下玉米细胞内铜的分布和化学形态的研究

运用差速离心法和化学试剂逐步提取法分析了铜在玉米细胞内的分布和存在的主要化学形态.结果表明.从含量上看.细胞壁和细胞溶质部分是铜在玉米细胞内分布的主要位点,细胞核、叶绿体及线粒体等细胞器中铜的含量较低.对照和1μmol·L-1Cu处理的玉米根部中,铜主要分布在细胞壁区域,其次为细胞溶质部分.随着铜浓度的升高,铜向细胞壁部分的分配减少,而向细胞溶质部分的分配增加.在茎中,就不同铜浓度处理来说,亚细胞组分中铜的含量均以细胞溶质部分的值最高,其次为细胞壁部分.而在叶中,均以细胞壁部分的值最高,其次为细胞溶质部分.就铜的存在形态而言,对照处理的根部主要以HCI提取态铜为主,茎和叶中铜以多种化学形态存在.I Ixmol·L-1Cu处理时,根部铜仍以HCl提取态为主,而茎和叶中以NaCl提取态占优势.随着铜浓度的升高,根部和叶部的铜均主要以乙醇提取态为主.而茎中20和50 μmol·L-1铜处理主要以NaCI提取态铜为主,80 μmol·L-1Cu处理时主要以去离子水提取态铜和NaCl提取态铜为主.     

一株解磷青霉菌在土壤中的定殖动态和解磷效果分析

【目的】以解磷菌Penicillium brocae为对象,研究其在土壤中的定殖动态和解磷效果,为菌剂的开发和应用提供参考。【方法】利用携带多种筛选标记的P.brocae转化子Z3开展土壤培育试验,结合筛选标记,通过平板计数法统计该菌在土壤中存活数量随时间的变化,同时分析土壤有效磷随时间的变化。【结果】绿色荧光(gfp)、潮霉素抗性(hph)及β-葡萄糖苷酸酶(gus)基因在转化子Z3中均可正常表达,且转化子Z3和野生型菌株的生长曲线和解磷能力无显著差异。转化子Z3以1×10⁶ CFU/g接种土壤后,在定殖数量上随时间呈下降、上升和下降的总体趋势。接种后3周,转化子Z3的数量达到峰值4.3×10⁶ CFU/g,后期逐步下降并在接种后10周达到1.4×10³ CFU/g。土壤有效磷含量呈先升后降趋势,接种后6周达到峰值14.7 mg/L,较初始增加41.3%。接种7周后有效磷含量逐步下降,接种后10周降至12.7 mg/L,较初始值仍高出22.1%。对转化子Z3定殖数量和土壤有效磷数据的分析发现,有效磷含量上升期转化子Z3...     

赭绿青霉 Sp1菌株木聚糖酶最佳产酶条件及部分酶学特性研究

[目的]从土壤中分离筛选获得了一株具有高产木聚糖酶能力的真菌Sp1.[方法]经过28S rDNA测序鉴定为赭绿青霉(Penicillium ochro-chloron ).通过对摇瓶发酵条件优化试验及酶特性研究.[结果]该菌株的最适产酶条件为:2;(W/V)粗制木聚糖+0.5;葡萄糖为碳源,0.44; KNO3+0.06;蛋白胨为氮源,发酵起始pH为5.0,150 mL三角瓶装液量为40 mL,转速为220 r/min,28 ℃下培养72 h木聚糖酶酶活可达387 U/mL.将菌株Sp1发酵所得粗酶液经过纯化后研究其酶学特性,酶最适反应pH为4.0,最适反应温度为55 ℃,在40 ℃,pH 2.2～6.0,酶活性稳定.终浓度为0.01 mol/L的Na+ 、K+ 和Zn2+ 对酶活有促进作用.[结论]所筛选的Sp1菌株具有较好的应用前景.     

有机物料影响下土壤溶液铜形态及其有效性研究

研究了盆栽种稻条件下,有机物料对土壤水溶性铜、易解离态铜和可解离态铜含量变化的影响及其与水稻吸铜量之间的关系。结果表明,在分蘖期,当不添加外源铜时,猪粪和泥炭均降低了潮土水溶性铜含量,但没有降低红壤水溶性铜含量。两种有机物料均降低水溶性铜的可解离程度。当添加外源铜时,两种有机物料均显著降低了水溶性铜浓度。到成熟期,在不添加外源铜的情况下,两种有机物料不同程度地提高了水溶性铜含量,但在添加外源铜的情况下,则仍然降低了水溶性铜含量。pH和DOC是影响土壤铜溶解度及形态的主要因素,但在不同条件下,二者的影响程度不同。土壤溶液中3种形态铜含量均与水稻吸铜量呈显著正相关。     

土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照(32mg·kg-1)、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年(2006—2010年)的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明:(1)试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。(2)污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%(200mg·kg-1)、67%(400mg·kg-1)。(3)土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。(4)铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在(平均占57%),污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加(合计平均占58%)。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

黑麦草对土壤中Cd不同赋存形态的吸收规律

通过在3种典型土壤中种植黑麦草的盆栽实验,研究了黑麦草吸收镉量和土壤中镉负荷及土壤镉赋存形态的相关关系。结果表明,随着镉负荷增加,黑麦草吸收镉量明显增加。在3种土壤中黑麦草吸收镉量大小顺序为:红壤>黄棕壤>潮土。黑麦草吸收镉量除受镉负荷影响外,与镉在土壤中的形态分布密切相关,黑麦草吸收的镉主要是土壤中的交换态镉和松结有机态镉。     

菠菜和油菜对铜的吸收及化学结合形态研究

以菠菜和油菜为供试材料，采用盆栽试验的方法，研究菠菜和油菜对微量元素铜的吸收规律及其体内铜的不同化学结合形态的差异。结果表明：在铜处理浓度不超过160mg／kg土时，随铜处理浓度的增加，菠菜对铜的吸收呈先升后降的趋势．而油菜对铜的吸收却随铜处理浓度的升高而一直保持增加的趋势。在菠菜和油菜的不同生长时期，均以中期对铜的吸收量大于收获期的吸收量。铜在菠菜和油菜体内的化学结合形态，菠菜是以活性较高的水溶态为主，油菜则以活性较低的残余态为主。     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。