钢渣施用对多金属复合污染土壤的改良效果及水稻吸收重金属的影响

通过盆栽实验和大田实验研究了钢渣施用对多金属复合污染土壤pH、有效硅、有效态重金属含量（镉、铅、铜、锌）以及水稻吸收重金属的影响。盆栽实验设置5个处理,分别是CK（无钢渣）、SS3和SS6（分别加入3g·kg-1和6g·kg-1100目钢渣）、FSS3和FSS6（分别加入3g·kg-1和6g·kg-1180目钢渣）;大田实验设置两个处理：CK（无钢渣）和SS（加入3g·kg-1100目钢渣）。结果表明,盆栽实验土壤pH值及有效硅含量随钢渣施用量的增加和粒径的减小显著上升,土壤有效态重金属含量则出现显著下降。水稻地上部重金属浓度在施加钢渣后均显著降低,并且远低于地下部浓度;大部分钢渣施加处理对降低地下部重金属浓度也有显著效果。大田实验结果显示,钢渣改良的处理,不仅提高了水稻产量,稻米中的重金属浓度也得到了大幅降低,并达到了国家食品安全标准。综合来看,施用钢渣可有效改良多金属复合污染土壤的性质,抑制水稻对重金属的吸收和转运,降低水稻特别是其地上部的重金属浓度。     

有机物料对污染土壤上水稻重金属吸收的调控效应

采用重金属污染水稻土开展盆栽试验,研究施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对不同水稻(汕优63,简称“SY63”;中浙优1号,简称“ZZY1”)重金属吸收的调控效应.结果表明,在重金属污染土壤上ZZY1具有一定的耐性,相同处理时ZZY1糙米、砻糠、秸秆中重金属含量均低于SY63品种,糙米中Cd含量较SY63低57.5％ ～ 83.8％,Cu含量低37.8％ ～ 69.1％,Zn含量低0.88％ ～ 31.7％,食物链风险较SY63品种低.3种有机物料中,施用菜籽饼使两水稻品种糙米中重金属含量明显低于其他处理;与对照相比,施用菜籽饼使SY63糙米中Cd、Cu和Zn含量降低73.5％、52.6％和32.1％,ZZY1糙米Cd含量降低30.5％.在供试重金属污染土壤上可选择具有一定重金属耐性的水稻品种ZZY1进行粮食生产,同时施用适量的菜籽饼以增强其抵御重金属毒害的能力,降低糙米中Cd、Cu和Zn含量及其食物链污染风险.     

湿地植物通气组织和渗氧对其重金属吸收和耐性研究进展

湿地植物具有强大的通气组织和根部渗氧能力特征,使得其根际微环境处于氧化状态从而适应湿地土壤浸水的环境。近年来,湿地植物通气组织和渗氧在重金属吸收和耐性研究方面已引起了人们的关注,并对此进行了相关的研究。本文分别对湿地植物通气组织和渗氧特征,通气组织和渗氧对重金属吸收和耐性影响、对根际微环境影响等方面的研究进展和存在问题进行了综述,并提出了该领域未来可能的研究方向。认为针对从通气组织和渗氧角度出发研究湿地植物重金属耐性机理,应重点对湿地植物根际重金属的环境化学行为展开深入研究,在研究方法和手段上应注重新技术的开发与应用。     

外源铅胁迫对不同土壤上水稻生长及铅形态的影响

采用温室水稻盆栽试验研究2种土壤上水稻铅的生物有效性及土壤铅形态的变化。结果表明:铅对2种土壤水稻干物重和籽粒重量的影响表现为,随铅处理浓度升高,水稻干物重和籽粒重量明显下降。黄红壤上种植的水稻干物重和籽粒重量高于青紫泥。不同铅处理下水稻各器官铅含量表现为根>茎>叶>壳>籽粒。2种土壤上NH4OAc提取的有效态铅含量与外源铅的量呈显著正相关。随外源土壤铅含量增加土壤pH显著下降。随土壤铅含量增加土壤铅的生物有效性增强,水稻对铅的吸收明显增加,水稻可食部的铅含量升高。采用连续提取法分析了土壤铅的形态,结果表明,青紫泥铁锰氧化态和有机态的铅含量高于黄红壤,水溶态、交换态和碳酸盐态含量低于黄红壤。铅在黄红壤上的移动性较青紫泥高。     

温度和砷对不同品种水稻幼苗生长和砷吸收的影响

为明确温度和外源砷对水稻生长发育的影响,选取江苏地区常见的8个水稻品种为试验材料,通过添加不同浓度外源砷[0(As0)、0.5(As0.5) 和1 mg?L-1(As1)]和模拟不同温度[白天/夜晚分别为30 ℃/25 ℃（T0）和35 ℃/30 ℃（T1）],在人工气候箱内进行了发芽和苗期培养试验,并分析了8个品种水稻种子萌发、幼苗生长及砷含量状况。结果表明,外源砷对水稻的芽长和活力指数具有抑制作用,与对照（T0As0）相比,T0As1处理使不同品种水稻的芽长和活力指数分别降低13.69%~43.34%和28.14%~52.88%。 而温度对水稻种子萌发的影响与水稻品种有关。在T1处理下,盐两优1618的发芽率、芽长和活力指数均优于其他品种。温度和外源砷的共同作用显著降低了不同品种水稻的芽长（P<0.05）。与T0As0相比,T1As1使水稻芽长显著降低5.66%~43.34%。水稻根长和根系活力显著受到温度和外源砷的单一因素的影响。与T0As0相比,T0As1处理使水稻根系活力降低3.01%~58.21%。温度和外源砷的共同作用抑制了水稻根长和根系活力,其中T1As1使水稻根系活力显著降低53.80%~89.01%。不同品种水稻的苗高和根系活力在相同温度或外源砷处理下具有显著差异（P<0.05）,其中盐两优888的苗高和根系活力均处于较高水平。水稻茎叶砷含量在外源砷处理下显著增加,在增温处理下却降低。与单一的砷处理相比,温度和外源砷的共同作用降低了水稻茎叶的砷含量。综上可知,温度和外源砷影响水稻的生长及砷吸收,但水稻生长状况具有明显的品种间差异,其中盐两优888和盐两优1618在增温和外源砷共存条件下的种子萌发和生长状况优于其他水稻品种。     

Heavy Metal Uptake by Rape

Abstract

In pot experiments, the effect of single and combined pollution of soil by lead (Pb), cadmium (Cd), and zinc (Zn) and uptake of heavy metals in Brassica napus L. were investigated. There were two main factors that affected the assimilation of Pb, Cd, and Zn by rape: (i) level of soil pollution by the particular element and (ii) the combined influence of Pb, Cd, and Zn. In general, with the increase of the concentrations of Pb, Cd, and Zn in the soil, there were increases in the concentrations of those elements in the roots, stems, and seeds. The main part of the Pb and Zn amounts taken up by the roots from the soil are fixed and accumulated in the roots, and small amounts of them move through the conductive system to the seeds. Cadmium moves relatively easily from root to stem and is accumulated in higher concentrations in the top of the plant.

There is a well‐expressed synergistic interaction between Pb²⁺ and Cd²⁺, as well as of Cd²⁺ and Zn²⁺. Zinc has a highly depressing effect on the assimilation of Cd²⁺, as does Pb²⁺ on the assimilation of Zn²⁺. The combined pollution by Pb, Cd, and Zn stimulated the assimilation of these elements by the roots and foliage and eliminated the effect of Zn²⁺ on Cd²⁺ and of Pb²⁺ on Zn²⁺.     

Effects of Lead Forms and Organic Acids on the Growth and Uptake of Lead in Hydroponically Grown Wheat

This study investigated the effects of lead (Pb) form (free or complexed) and type and concentration of chelants [citric acid and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)] on the growth and ability of wheat to accumulate Pb. Wheat variety Auqab-2000 was exposed to four levels of EDTA and citric acid (0, 500, 1000, and 1500 μM) in the presence of Pb (1000 μM). Both the free Pb (1000 μM) and high concentration (1500 μM) of EDTA and citric acid reduced the plant biomass. Without the addition of chelants, only a little Pb was accumulated by wheat shoots. This demonstrates that organic acids used in enhanced phytoextraction applications do not merely serve to increase metal mobility and plant availability but also can help to increase translocation rates of metals absorbed by the plant roots. Greater translocation of Pb from roots to shoots was observed with EDTA than that with citric acid.     

不同人工植被群落对铅锌矿废弃地径流重金属流失特征的影响

研究不同人工植被群落及土壤改良对铅锌矿废弃地径流重金属流失特征的影响,为矿区废弃地的生态恢复提供前期修复思路.采用径流小区试验,通过混合施加有机肥和钙肥对土壤进行改良,在自然降雨条件下,分别在铅锌矿废弃地原状土及改良土上构建不同人工植被群落(草、灌-草、乔-灌-草),对地表径流的产生量与径流中泥沙、Cd、Pb、As的含...     

香薷的重金属耐性与吸收性研究

采用温室土培盆栽试验和水培试验方法,研究了重金属复合污染条件下香薷的Cu、Zn、Cd、Pb耐性和吸收性.结果表明,土培试验中,各重金属处理条件未对香薷造成毒害,香薷均生长良好,且各处理间生物量无显著差异;香薷地上部Cu、Zn、Cd、Pb浓度最高分别为12.1、100、0.83、11.3 mg/kg.水培试验条件下,Cu 50 μmol/L、Zn 200 μmol/L+Cd 10 μmol/L及Pb 100 μmol/L处理时香薷均生长良好,且生物量与对照均无显著差异,根部Cu、Zn、Cd、Pb浓度最高为2 270、1 648、1 029、25 331 mg/kg; Cu 100 μmol/L处理时香薷生物量显著低于对照,但并未死亡,该处理下香薷叶片丙二醛、还原型谷胱甘肽、可溶性糖浓度均显著高于对照.两组试验表明,香薷对Cu、Zn、Cd、Pb有极强的耐性,是一种良好的可栽种于重金属污染土壤的经济作物.     

水稻对外源硒的吸收利用研究

硒是人体必需的微量营养元素,食物是人体硒的主要来源,外源硒调控是生产富硒农产品的重要手段之一。通过盆栽试验,研究外源硒添加条件下水稻对硒的吸收利用问题。结果表明,土壤添加外源硒为0.2~0.6 mg Se·kg~(-1)土的条件下,对水稻的生长性状没有显著影响,但能显著增加水稻各部位的全硒含量。硒在水稻体内各部位的含量大小关系为:稻根茎叶糙米精米谷壳;但在各主要部位的总累积大小为:茎叶糙米精米稻根谷壳。在自然土壤上硒相对更多地富集于水稻根系,而外源添加四价硒处理,水稻吸收的硒相对更容易转移至地上部位,甚至更容易在糙米和精米中富集。水稻植株对外源硒的吸收利用率为2.87%~3.75%,地上部和籽粒累积外源硒的量占添加外源硒总量分别为2.60%~3.45%和0.94%~1.32%。     

不同绿肥对土壤肥力及后茬水稻养分吸收的影响

为了探究不同绿肥品种之间的生长差异及其翻压后对后茬水稻养分的影响，通过选取7种不同绿肥（紫云英、白三叶草、金花菜、光叶苕子、箭筈豌豆、油菜、二月兰），以冬闲田（CK）为对照，进行大田试验，分析不同绿肥品种的生长性状、土壤肥力和水稻的产量、养分、养分累积量等指标。结果表明：不同的绿肥作物品种存在着不同的生长差异，综合来看以光叶苕子、箭筈豌豆的生物量最高，分别为46.07 t/hm2、38.74t/hm2，二者养分含量及养分累积量显著高于其他绿肥品种，适合作为苏北地区种植的绿肥品种；种植绿肥具有提高土壤肥力的潜力，促进土壤养分累积，同时对改良土壤肥力具有积极的作用。箭筈豌豆翻压后的土壤pH比CK 高出0.71%，光叶苕子翻压后有机质含量、全氮含量比CK高出1.56%、8.86%；绿肥翻压后对水稻秸秆和籽粒的氮、磷、钾含量及其累积量有了显著的增加，其中以箭筈豌豆的综合效果最好，与CK相比，箭筈豌豆翻压后水稻秸秆全氮累积量、全磷累积量分别提高15.18%、14.98%，水稻籽粒全氮累积量、全钾累积量分别提高9.98%、15.02%，水稻地上部全氮总累积量、全磷总累积量分别提高14.75%、20.42%。综上，光叶苕子、箭筈豌豆的生物量、养分累积量较高，推荐作为该地区种植的绿肥品种；光叶苕子能够对土壤肥力有一定的提高，箭筈豌豆能够促进水稻养分含量及养分累积量。研究结果可为苏北地区绿肥的利用与推广提供理论依据。     

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田（潮泥田）水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4 948 kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3 000 kg·hm-2的处理水稻增产12.4%（P〈0.05）,水稻根Cd降低22.0%（P〈0.05）,糙米Cd（0.14 mg·kg-1）降低40.8%（P〈0.01）,并达到国家粮食卫生标准（GB2715—2005）;当赤泥施用量增至9 000 kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%（P〈0.01）,有效态Cd含量降低24.9%（P〈0.05）,水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%（P〈0.01）、54.5%（P〈0.01）和69.9%（P〈0.01）。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

水稻不同生育期对硒吸收累积及铁膜的吸附特性

采用盆栽试验方法,研究不同生育期水稻各部位对硒的吸收累积及根表铁膜对水稻吸收积累硒的影响机制。结果表明:水稻营养器官生物量在拔节期积累最快,不同时期营养器官中硒含量不同,根中的硒在拔节期达到最大,根和茎中的硒在灌浆期和成熟期被转运至其他部位。水稻各组织中约50%的硒在拔节期和孕穗期被吸收,小穗吸收总硒的47.22%且是在孕穗期完成的,说明这两个时期对于水稻硒吸收累积非常关键。铁膜中硒占总硒的比例在幼苗期高达73.63%,是同时期茎中硒所占比例的4.87倍。随着生育期的推进,铁膜中硒所占比例显著递减,在成熟期降低至20.02%,同时期茎中硒占总硒的比例为65.42%。这表明,根表铁膜在水稻整个生长周期内通过吸附作用使其表面能够富集一定量的硒,在水稻生育后期,当土壤溶液中硒含量较少时,根表铁膜可能会作为一个硒源,吸附在根表铁膜中的硒重新被水稻所利用,铁膜在水稻硒吸收转运的过程中扮演了"缓冲器"的角色。明确不同生育期根表铁膜对水稻硒累积特性,在生产管理中可在不同生育期采取措施提高稻田硒生物有效性,从而为进一步提高农产品中硒含量提供科学依据。     

铅胁迫对不同叶菜生长及铅吸收的影响

为探明铅对不同叶菜的影响差异,通过铅污染土壤的盆栽试验,研究了21种叶菜的铅吸收差异和生物量变化。结果表明,铅胁迫对叶菜生长大部分表现抑制作用,但也有少数表现促进作用。叶菜地上部、地下部铅含量表现为随土壤铅含量的增加而显著增加（P〈0.05）,且地上部〈地下部。不同科叶菜间地上部铅含量差异显著（P〈0.05）,且十字花科〈菊科〈伞形科;地下部铅含量差异不显著（P〉0.05）。综合叶菜地上部铅含量和生物量抑制率把供试21种叶菜分为4类,矮脚80天特青菜心、碧绿粗苔菜心、竹芥菜和菠菜这4种叶菜生物量不受Pb胁迫的影响,且铅含量低,是铅轻中度污染土壤中种植安全系数较高的菜种,芫荽、黄心芹菜、白尖叶苋菜和柳叶空心菜属于高吸收铅的叶菜,花芽甜麦菜属于生长影响敏感型叶菜。     

MTBE和Cd复合作用对土壤酶活性和小麦吸收重金属的影响

采用盆栽试验研究不同浓度(0,5,10,50,100,200,300,400,500mg/kg)的MTBE和相同浓度系列MTBE与Cd(5 mg/kg)复合作用对土壤酶活性的影响以及复合作用对小麦吸收重金属的影响.结果表明:MTBE作用下土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性表现出先增高后降低的趋势,在MTBE浓度为50mg/kg时,3种土壤酶活性达到最高值,与对照相比分别提高了14.7％,4.2％,10.1％;复合作用下3种土壤酶活性表现出先降低然后升高再降低的趋势,在MTBE浓度为10mg/kg时与对照相比分别降低了17.2％,8.7％,14.0％;在MTBE浓度为50 mg/kg时,可以缓解重金属对3种土壤酶活性的抑制作用,但酶活性仍低于空白组;在MTBE浓度为200,300,400,500mg/kg时,2种物质的复合作用抑制了3种酶的活性;复合作用对土壤酶活性的抑制比MTBE作用要明显;复合作用下小麦中重金属含量表现出增高的趋势,这说明MTBE增加了Cd的可迁移性,从而使土壤中的Cd含量降低.     

河口湿地沉积物中腐殖酸含量对外源重金属分布的影响研究

通过向不同腐殖酸含量的河口湿地沉积物添加人工配制的重金属污染海水,测定污染后沉积物的重金属总量与形态分布,以研究不同腐殖酸含量条件下外源重金属在水-沉积物系统中的转化。结果表明,腐殖酸含量对重金属在沉积物中的吸收量和形态组成有较大的影响,尤其对酸可提取态与可还原态。但是不同重金属之间有一定差别,腐殖酸含量对Cu,Pb的作用较明显,而对Zn,Cd的影响较小。此外,由于河口湿地沉积物处于较高盐度的环境,海水中的离子浓度影响有机质与金属的络合反应,因此与土壤相比,河口湿地沉积物中腐殖酸含量对重金属的生物有效性的影响有所不同。     

湿地生态系统对污水中重金属的修复作用

湿地污水处理技术的研究是国内外众多学者关注的热点之一。综合国内外在污水湿地处理技术方面的研究成果,对湿地生态系统及其各组成要素对重金属污染的修复作用及其作用机理进行了讨论,针对目前利用湿地生态系统进行重金属污染废水修复过程中应注意的几个问题进行了探讨,并对今后研究发展方向进行了评述。     

白洋淀内不同土地利用类型土壤重金属分布特征与污染评价

  目的  白洋淀作为雄安新区生态共同体的重要组成部分,在“白洋淀生态环境治理和保护规划”中,淀区内陆地将被淹没。为科学评价淹没后陆地对白洋淀水体的环境影响,从淀区不同土地利用类型土壤重金属元素分布特征及污染程度评价两个方面开展了研究工作。  方法  以淀区内现有陆地0 ~ 20 cm土壤为研究对象,以砷、汞、镉、铬、铅、镍、铜、锌重金属元素为研究要素,以统计分析、污染负荷指数法和地质累计指数法评价为分析手段,对淀区内陆面重金属元素统计特征和污染程度进行分析和评价。  结果  淀区内陆地土壤重金属元素背景值显著高出区域背景值,污染程度总体为轻度污染;农业用地类型土壤重金属污染元素最多, 铜、镉、汞是本区陆地土壤中背景值高、污染贡献最为显著的元素。  结论  淀内陆地土壤重金属元素含量均低于国家标准（GB 15618—2018）和（GB 36600—2018）中土壤筛选或管控的标准,环境承载力仍有一定缓冲容量;重金属元素间的相关性特征主要由地质背景因素控制,但也明显受到土地利用类型改变的影响。     

Bioaccumulation of Lead by Indian Mustard in a Loamy Sand Soil Artificially Contaminated with Lead: Impact on Plant Growth and Uptake of Metal

In a screen-house study, the effects of artificially contaminating the soil with lead (Pb) at levels ranging from 0 to 1500 mg kg^?1 soil on the growth and uptake of Pb and micronutrients by Indian mustard [Brassica juncea (L.) Czern.] grown on a loamy sand soil (Typic Ustorthent) were investigated. The crop was grown for 60 days with adequate basal fertilization of nitrogen, phosphorus, and potassium, and dry matter was recorded. The plants were analyzed for total Pb and micronutrients, and the soil was analyzed for diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)-extractable Pb. The DTPA-extractable Pb measured before sowing of Indian mustard increased consistently and significantly with increase in rates of Pb application to soil. It increased from 0.65 mg kg^?1 in the control to 199.8 mg kg^?1 in soil treated with 1500 mg Pb kg^?1 soil. Significant reduction in the dry-matter yield of Indian mustard occurred with Pb applications of 500 mg kg^?1 soil and greater. The concentration as well as uptake of Pb by Indian mustard increased significantly over control at all rates of its application. It increased from 9.4 μg pot^?1 in the control to 220.6 μg pot^?1 at Pb application of 1500 mg kg^?1 soil. Applications of Pb to the soil decreased the concentration of micronutrients in plants, but a significant reduction occurred only for iron at rates greater than 500 mg Pb kg^?1 soil. However, the uptake of iron, manganese, and copper registered a significant decline at Pb application of 500 mg kg^?1 and greater and that of zinc at 750 mg kg^?1 and greater. In a Typic Ustorthent soil, a DTPA-extractable Pb level of 59.5 mg kg^?1 and plant content of 44.2 μg Pb g^?1 dry matter was found to be the upper threshold levels of Pb for Indian mustard. This study suggests that once the soil is contaminated by Pb, it remains available in the soil for a long time, and such soils, if ingested with food crops, may be a significant source of Pb toxicity to both humans and grazing animals.     

含磷物质对铅耐性与敏感性植物生长及磷铅吸收的影响

将耐性植物芥蓝（Brassicacapitata）与敏感植物小白菜（Brassica chinenzis）暴露于含Pb的营养液中,通过添加磷灰石矿尾料（PR）、重过磷酸钙（TSP）及二者混合物（P＋T）处理,研究含磷物质对两种植物吸收Ph的影响以及Pb在植物根表面形态变化过程。结果显示：添加含磷物质降低了耐性植物芥蓝根部Pb的含量,但对地上部Ph吸收的影响不显著;对敏感植物小白菜来说,PR和P＋T处理的植物根部及地上部Pb的含量与对照基本一致,而TSP处理促进了Pb的吸收,表现出小白菜根部及地上部Pb的含量显著高于对照组。含磷物质添加诱导了Pb在植物根表面形成Pb5（PO4）3Cl、Pb5（PO4）3OH的沉淀,但这并没有直接导致两种植物对Pb吸收量的减少。