双金属氧化物和改性赤泥对潮褐土中外源砷的调控研究

选取双金属氧化物(LDO)和两种改性赤泥(RM1和RM2)为钝化剂,应用室内模拟培养和盆栽试验的方法,研究了潮褐土中外源砷(As)添加量为10 mg·kg-1和50 mg·kg-1时,培养时间和钝化剂添加量对土壤砷有效性、小油菜吸收砷的调控效果.结果表明,添加钝化剂后,随着培养时间延长,土壤有效砷的含量均呈下降趋势,其中以LDO的调控效果最佳,培养12周时土壤有效砷含量分别降至1.06 mg·kg-1(添加10 mg·kg-1时)和5.77 mg·kg-1(添加50 mg·kg-1时);随着钝化剂添加量的增加,土壤中易溶态砷(AE-As)的含量逐渐降低,钙结合态砷(Ca-As)的含量则逐渐增加.3种钝化剂比较,添加LDO时铁结合态砷(Fe-As)含量降低,而添加RM2时铝结合态砷(Al-As)含量降低、Fe-As含量增加.盆栽实验结果表明,RM2能显著降低小油菜地上部分的砷含量,且对小油菜生长没有明显影响,在外源砷添加量为50 mg·kg-1时,添加RM2后小油菜地上部分砷含量比CK降低了33.7％; LDO也可显著降低小油菜地上部分的砷含量,但同时抑制了小油菜生长,导致其产量显著低于CK.相对改性赤泥而言,采用LDO并不是调控潮褐土中砷有效性的较好选择.     

溶解性有机物对土壤中铜生物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了模拟铜污染土壤中溶解性有机物(DOM)对红壤、褐土和黑土3种不同类型土壤中小油菜(Brassia campestris)的生长及对Cu生物有效性的影响.结果表明,随着DOM的加入,黑土和红壤中小油菜的出苗率均有所下降,尤其是当DOM添加量大于100 mgC·kg-1时,红壤中小油菜出苗率显著降低(P＜0.05),而对褐士的出苗率影响不大;供试3种土壤中小油菜生物量均呈先上升后下降的趋势,其在DOM添加量为50 mgC·kg-1时生物量达到最大,但比较而言,3种土壤中小油菜生物量由大至小的顺序为:黑土＞褐土＞红壤;随着土壤中添加DOM浓度的升高,小油菜植株体内铜浓度大致呈现不断增加的趋势,且3种土壤中植株体内的铜浓度均在DOM添加量为200 mgC·kg-1时达最高值,与对照处理及添加量为50 mgC·kg-1处理间差异显著(P＜0.05);土壤中有效态Cu含量则随DOM量的增加呈不断升高趋势,3种供试土壤有效态Cu含量以红壤最高,当DOM添加量为0～100 mgC·kg-1时,褐土中有效态铜含量高于黑土;而当DOM添加量为150～200 mgC·kg-1时,黑土中的有效态铜含量却高于褐土.这表明随着外源性DOM进入土壤,可导致土壤中Cu的生物有效性不断发生变化,从而直接影响作物的生长以及作物对Cu的吸收.     

不同磷浓度对钝顶螺旋藻吸附、吸收和转化砷酸盐的影响

采用室内培养实验,首先用0~300μg·L-1砷酸盐[As(Ⅴ)]处理钝顶螺旋藻(Spirulina platensis),分析了螺旋藻对As(Ⅴ)的吸附和吸收特性,并在300μg·L-1 As(Ⅴ)处理下,研究了不同磷浓度(P正、1/10 P正、1/25 P正、1/50 P正)对螺旋藻吸附、吸收和转化As(Ⅴ)的影响。结果表明,在本研究As(Ⅴ)处理范围内,螺旋藻的干重与对照没有显著差异。随着As(Ⅴ)浓度的升高,藻体富集的总砷含量增加,当As(Ⅴ)处理浓度为150~300μg·L-1时砷富集量为1.006~1.569 mg·kg-1,超过了国家保健(功能)食品的砷污染限量1.0 mg·kg-1(GB 16740—1997)。随着培养基中磷浓度的降低,螺旋藻体内吸收的砷含量呈现增多趋势。在正常磷(P正)和1/10 P正条件下,螺旋藻体内的砷均为As(Ⅴ);当磷浓度降低至1/25 P正时,藻细胞中的砷有3.28%为As(Ⅲ);当磷浓度降低为1/50 P正时,螺旋藻吸收的砷增加至1.457 mg·kg-1,其中有9.24%和37.35%分别转化为As(Ⅲ)和二甲基砷(DMA),表明降低培养基中磷浓度促进了螺旋藻体对As(Ⅴ)的吸收、还原和甲基化,但藻细胞中砷的主要形态仍为As(Ⅴ)。在正常磷浓度培养下,藻体富集的砷以藻细胞表面吸附为主,通过磷酸盐缓冲液脱附可去除95%以上螺旋藻富集的砷。     

离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As(Ⅴ)的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(Ⅴ)的影响.结果表明,在0.01、0.1、1 mol·L-1 3种离子强度下,矿物和土壤对As(Ⅴ)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主.磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关.水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降.在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上.随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势.     

有机酸对As(Ⅴ)在土壤中老化的影响

为了明确不同类型有机酸对土壤中砷释放及迁移转化等行为的影响,应用模拟试验方法,研究了添加乙酸、草酸、柠檬酸和腐植酸对砷在第四纪红壤中老化的影响。研究结果表明,在温度为25℃、湿度为最大田间持水量70%条件下,有机酸类型对砷在第四纪红壤中老化过程的影响不显著,但有机酸添加量对培养期间土壤有效态和结合态砷的含量具有显著影响。当乙酸的添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)在土壤中的老化均有抑制作用;添加量达到200 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用。而草酸和柠檬酸的添加量为50 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用;添加量为100、200 mg·kg~(-1)时均抑制As(Ⅴ)的老化。腐植酸对外源砷在土壤中的老化具有抑制作用,且其对砷老化的影响远大于其他类型有机酸。当添加量在50~200 mg·kg~(-1)时,乙酸和草酸对土壤中专性吸附态砷含量有显著影响;添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,柠檬酸和腐植酸对弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷均有显著影响;添加量为200 mg·kg~(-1)时,乙酸、柠檬酸和腐植酸对结晶水合铁铝氧化物态砷影响显著。综上,在本试验条件下,As(Ⅴ)在第四纪红壤上老化不受有机酸类型的影响,而受有机酸添加量的影响。     

砷胁迫下纳米硫对油菜幼苗生长、砷积累及土壤砷形态的影响

为探究砷(As)胁迫下SNPs对油菜幼苗生长、砷(As)积累及土壤As形态的影响，以油菜为材料，通过培养基中添加SNPs和As,研究了As胁迫下SNPs对油菜幼苗生长和As积累的影响，并通过As污染土壤中添加SNPs研究了SNPs对As污染土壤中As化学形态的影响。结果表明，As胁迫显著抑制了油菜的生长，而SNPs添加不仅不同程度地缓解了As(Ⅴ)和As(Ⅲ)对油菜的毒害效应，还增加了根系和地上部As积累，100～300 mg/L SNPs处理下油菜株高、根长、干质量、地上部和根系As含量分别较单一As(Ⅴ)处理增加30.0%～42.9%、20.0%～28.9%、1.0%～9.3%、55.4%～173.0%、7.6%～31.0%,较单一As(Ⅲ)处理增加22.3%～40.0%、14.0%～31.5%、13.3%～29.8%、21.8%～30.0%、4.4%～14.0%。同时，油菜中As的转运系数(TF)和耐受指数(TI)也显著提高。另外，SNPs暴露1个月内As污染土壤中有效态As含量较原始As污染土壤有明显提高，15 d时提高18.1%,SNPs的添加增加了As污染土壤中松散结合态砷...     

硒酸钠添加下苗期水稻中硒-汞的分布特征

采用土培盆栽实验研究了在不同外源硒(硒酸钠)梯度(0,1 mg·kg-1,5 mg·kg-1)与外源汞(硫酸汞)梯度(0,0.5 mg·kg-1,1 mg·kg-1)条件下,苗期水稻根与地上部分中硒与汞的分布特征。结果显示,外源硒抑制了苗期水稻根与苗对汞的吸收与积累,苗期水稻对汞的吸收随外源硒增加而呈现降低趋势,5 mg·kg-1是外源硒处理与无硒处理组相比水稻根部汞含量的下降最多,达到36.83%,并使水稻苗的汞含量维持在较低水平。而外源汞添加量1mg·kg-1时水稻苗中硒含量达到(58.16±0.17)mg·kg-1,是相应无汞添加组的20.12倍,说明外源汞添加在一定程度上促进了苗期水稻对硒的吸收与累积。整体而言,水稻苗中的硒-汞的吸收迁移具有一定的相互作用,尤其在水稻苗中的硒-汞富集系数存在显著负相关关系(r=0.48),其可能的机制是硒在水稻根部与汞结合形成硒-汞络合物从而抑制水稻地上部分对汞的吸收,这对于利用硒酸钠来降低苗期水稻地上部分对汞的累积提供了数据基础。     

离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As（V）的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(V)的影响。结果表明,在0.01、0.1、1mol.L-13种离子强度下,矿物和土壤对As(V)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主。磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关。水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降。在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上。随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势。     

砷胁迫下吲哚乙酸对不同砷富集能力植物光合作用的影响

以砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和非超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)为供试植物,研究2mg·L~(-1)As(Ⅴ)胁迫下添加不同浓度吲哚乙酸(IAA)对2种植物株高、生物量、叶片砷含量、光合色素、叶绿素荧光参数、暗反应酶活性和叶绿体超微结构的影响。结果表明:添加20 mg·L~(-1)IAA后,2种植物生物量和叶片砷含量与对照相比显著增加,且大叶井口边草叶片砷含量显著高于剑叶凤尾蕨;大叶井口边草叶片光合色素含量与对照相比均无显著差异,而剑叶凤尾蕨则显著降低。随着IAA浓度增加,大叶井口边草叶片叶绿素a/b值与对照相比无显著差异,而剑叶凤尾蕨在40 mg·L~(-1)IAA处理时显著降低。大叶井口边草叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)和非光化学淬灭系数(q N)随IAA浓度增加与对照相比无显著差异,而剑叶凤尾蕨在20 mg·L~(-1)IAA处理下开始显著下降;大叶井口边草叶片光化学淬灭系数(q P)在10、40 mg·L~(-1)IAA处理时显著增加,而在剑叶凤尾蕨中则显著下降。随IAA浓度增加,剑叶凤尾蕨叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性与对照相比显著下降,而大叶井口边草仅在10 mg·L~(-1)IAA处理下显著下降,在20 mg·L~(-1)IAA处理下则显著增加,在40 mg·L~(-1)IAA处理下与对照无显著差异。添加IAA后,剑叶凤尾蕨叶片叶绿体超微结构受害严重,而大叶井口边草在20 mg·L~(-1)IAA处理时,叶绿体仍保持完好。因此,20 mg·L~(-1)IAA处理对砷胁迫下大叶井口边草的生长发育具有一定的光合保护作用,可使其既保持正常生长又超量富集砷。     

砷污染下菌根接种对番茄生长和砷吸收的效应

为研究砷(As)污染条件下菌根真菌对番茄植株生长和砷吸收的效应,采用盆栽法,以全生育期的番茄植株为材料,对生长在不同砷浓度土壤中的番茄植株接种菌根真菌进行研究。结果表明:无论是接种还是不接种处理,基质砷添加水平增加植株总根长和比根长均呈现减少趋势;砷添加浓度从0 mg/kg增加到100mg/kg时,植株根冠比增加,但砷添加浓度为200 mg/kg时,对照植株根冠比在整个生育期明显增加,而在开花期和坐果期接种显著降低了植株根冠比;添加砷显著增加地上部分和根系砷含量,加砷后结果率显著降低,未接种植株结果量明显减少且质量下降,在200 mg/kg时,接种还是未接种植株均不结果实,但加砷条件下接种降低番茄果实中的含砷量和砷吸收量。     

土壤砷污染及其对作物的毒害研究进展

综述了土壤中砷的形态、毒性、转化、污染等研究现状和土壤砷有效性的影，响因素，以及砷对作物形态、生理、产量等的影响，总结了作物砷毒害的生理机制，分析了作物砷毒害研究中存在的问题，提出了今后的研究方向和建议。     

不同施砷量对烤烟砷吸收、积累及分布的影响

采用盆栽试验研究了不同施砷量对烤烟砷吸收、积累和分布的影响,结果表明,土壤中施砷可增加烤烟对砷的吸收,提高其富集系数,导致地上部、地下部、烟灰和烟气中砷的积累,且随着土壤中施砷量的增加而提高,但施砷可降低烤烟的位移系数,即降低由地下部向地上部运输砷的能力.砷能分布在烤烟的各个部位,在烤烟各器官中的分布规律为:根>下部叶>茎>中部叶>上部叶.     

豇豆和番茄对砷胁迫的响应

采用土壤盆栽和溶液培养相结合的方法,考察砷胁迫下豇豆(Vigna unguiculata L.)和番茄(Cypho-mandra betacea L.)的生长、砷吸收累积状况、植株体内砷价态和根系分泌物变化。结果表明:砷(50mg/kg)胁迫显著抑制豇豆(精选901青豇豆)的生长,其生物量和产量较对照分别下降47%和54%,属于砷敏感型蔬菜;而砷处理显著促进番茄(特大红宝石)的生长,其生物量和产量分别为对照的1.56倍和1.51倍,属于砷耐受型蔬菜。2种蔬菜果实中砷含量均未超过GB2762-2005食品中污染物限量标准,0.05mg/kg(FW)。砷在2种蔬菜中以As(Ⅴ)和As(Ⅲ)2种形态存在,其中以As(Ⅲ)为主;2种蔬菜根部As(Ⅴ)所占的比例无显著差异,但As(Ⅴ)在豇豆叶片中的比例显著高于番茄。砷胁迫显著增加了番茄和豇豆根系分泌苹果酸和乙酸的量,砷胁迫下番茄根系有机酸分泌增加率显著高于豇豆。     

水稻砷污染健康风险与砷代谢机制的研究

水稻是人类主要的粮食作物之一，然而，目前稻米主要生产区（东南亚地区）的土壤和灌溉水砷污染严重，导致稻米中砷的积累；砷在稻米中的积累通过食物链传递，对人体健康构成严重威胁。所以，稻米砷污染问题已成为东南亚地区比较突出且急需解决的环境问题之一，而减少水稻对砷的吸收、控制水稻体内砷向籽粒转移、降低籽粒中砷的生物有效性是解决这一问题的关键途径。因此，深入理解水稻对砷的吸收、体内转运和转化等代谢机制非常有必要。近年来有关水稻对砷的吸收和体内砷代谢机制的研究取得了很大进展。研究表明，水稻根系通过磷吸收通道吸收五价砷（As（Ⅴ）），水通道吸收三价砷（As（Ⅲ））。进入水稻体内的砷，一部分由地下部转运到地上部，其中一部分进一步被转运到水稻籽粒中。根表铁膜能抑制水稻对As（Ⅴ）的吸收和向地上部的转运。在水稻的地下部和（或）地上部还存在着As（Ⅴ）还原、As（Ⅲ）甲基化等砷形态的转化过程。最近，水稻砷酸盐还原酶基因已经被克隆和表征。     

砷的污染状况及其治理对策

为了对综合治理环境中砷的污染提供理论依据,从砷的毒性,砷在环境中的污染状况,砷污染治理的物理法、化学法和生物法等方面进行了概述。强调生物法,包括微生物治理方法和植物治理方法以及两者有效结合的联合修复方法是目前砷污染防治对策中最有效的方法之一,且微生物与植物的联合修复法具有很好的发展前景,对未来砷污染治理将发挥重要作用。     

黄芪中砷和锑的含量测定

目的测定黄芪中砷和锑的含量。方法采用氢化物发生-原子荧光分析方法（HG-AFs）。优选实验条件并对测定方法的最低检出限、精密度和准确度进行了评价。结果测定方法的线性范围宽,砷、锑的检出限分别为0．023μg／L和0．033μg／L,相关系数r为0．9999和0．9996,平均回收率为99．3％和98．4％。结论该方法简单、快速、灵敏度高,可用于中药材中砷、锑元素的测定。     

煤基腐植酸和外源砷对玉米苗期生长和养分及砷含量分布的影响

通过盆栽模拟试验研究了4种不同煤基腐殖酸、EDTA和外源砷对玉米生长和地上部、地下部的氮、磷、钾及砷含量的影响,旨在筛选治理土壤砷污染效果最佳的煤基腐殖酸。结果表明:不同煤基腐植酸的施入均不同程度的促进了玉米苗期对N、P、K的吸收,综合分析以11号煤基腐植酸的效果为最好;4种不同煤基腐植酸均能有效降低玉米地上部和地下部对砷的积累,其中6号煤基腐植酸更能有效地抑制玉米地下部分对砷的积累。     

土壤中砷含量的测定方法研究

采用微波消解法消解土壤样品后,分别以电感耦合等离子体质谱法在碰撞反应池模式和标准模式下,测定土壤中砷的含量,借以研究同量异位素对砷测定值的影响。结果表明:采用碰撞反应池模式可以有效地排除同量异位素中单元素和多原子离子对目标元素砷测定的干扰,使测定结果更加准确。     

秸秆还田和水分管理方式对土壤砷形态及水稻砷吸收的影响

为了解农艺措施对砷污染农田水稻安全生产的影响,设置了4种秸秆还田方式与4种水分管理方式的组合盆栽试验,探讨了不同秸秆还田与水分管理方式对土壤砷形态及水稻砷吸收的影响。结果表明:秸秆全量炭化还田有利于土壤pH值的提高,而秸秆全量还田与秸秆半量还田会导致水稻生长前期土壤pH值的下降;深水淹灌可显著降低土壤Eh值,增加土壤交换态砷、铝结合态砷和水溶性砷含量,从而提高水稻稻谷中砷的含量;薄水淹灌与干湿交替有利于土壤Eh值的提高,从而降低交换态砷和水溶性砷含量,提高As(Ⅴ)/As(Ⅲ)比值,降低稻谷中砷的积累;秸秆全量炭化还田有利于钙结合态砷的形成,轻微增加水稻的产量,其稻谷中砷含量明显低于秸秆全量还田和秸秆半量还田处理的。因此,秸秆全量炭化还田比秸秆全量还田更有利于砷污染农田水稻的安全生产。