大棚种植铁皮石斛的重金属含量与健康风险评价

摘要：为研究重金属对铁皮石斛食用安全性的影响,利用ICP MS技术测定了浙江地区大棚种植铁皮石斛的重金属含量,结果发现,所调查的4个地区铁皮石斛样品中,重金属Pb,Cd和As符合浙江省的地方标准DB 33 6354-2007《无公害铁皮石斛 第4部分 安全质量要求》,利用日摄入量和目标风险指数（THQ）对浙江省大棚种植铁皮石斛中进行健康风险评价,发现日摄入量远低于FAO/WHO 推荐的参考剂量; THQ估算结果显示,单一重金属的THQ值均低于1,表明正常消费铁皮石斛基本不产生健康风险。     

铁皮石斛产地环境及产品中重金属的监测与污染评价

抽取浙江省乐清市大荆镇、淡溪镇、虹桥镇、仙溪镇、雁荡镇和芙蓉镇等地人工栽培铁皮石斛样品34份、基质样品27份和水样16份,分别检测其中Pb,Cd,Cu,Hg的含量。采用单因子综合污染指数和Nemerow污染指数法对铁皮石斛鲜条及铁皮枫斗进行污染评价。结果表明:铁皮石斛鲜条和枫斗的单因子综合污染指数和Nemerow污染指数均小于0.6,铁皮石斛产品均未受到重金属污染,水样总体表现良好,未受到Pb,As,Cd,Hg的污染。基质重金属Cd单因子综合污染指数为1.33,1.0P综≤2.0,轻度污染;Nemerow污染指数为0.97,0.7P综≤1.0,达警戒线,说明基质尚清洁,具备发展无公害铁皮石斛的环境条件,但应严格控制基质中重金属Cd的含量。     

生物炭对污泥混合基质性质和植物生长的影响

为探讨不同原料生物炭对污泥-土壤混合基质理化性质和在该基质中种植的园林植物生长的影响，采用盆栽试验，以污泥和土壤（质量比1∶1）混合物为栽培基质（CK），研究污泥生物炭（SB）、凋落物生物炭（LB）和水稻秸秆生物炭（RB）添加（按照基质质量的4.5%添加）对基质理化性质、有效态重金属含量以及蓝花草（Ruellia simplex）生长的影响。结果表明：与CK（基质中不添加生物炭）相比，3种生物炭均降低基质容重，提高总孔隙度和毛管持水量，对基质pH影响不显著。SB显著增加基质全P含量，降低速效P含量，LB显著提高有机质、全N、全P、碱解N、速效K含量，降低速效P含量，RB显著提高全P、全K、速效P、速效K含量。对于有效态重金属，SB显著降低有效态Cd、Pb、Cu、Zn、Ni含量，而LB和RB仅显著降低有效态Cu含量。3种生物炭均显著促进蓝花草根系生长及对N、K的吸收，SB还显著提高蓝花草地上部生物量及对P的吸收。模糊隶属函数显示，对基质改良和植物生长影响的综合评价排序为SB>LB>RB>CK。综上，在污泥园林利用中添加污泥生物炭、凋落物生物炭和水稻秸秆生物炭均可有效提升土壤质量，促进园林植物生长，其中污泥生物炭的综合改良效果最佳。     

利用桑枝种植铁皮石斛的研究初探

【目的】研究桑枝种植铁皮石斛的可行性,为研究适宜广西桑枝资源综合利用及种植名贵药材铁皮石斛开辟新途径。【方法】以广西凌云县一年生铁皮石斛苗为种苗,桑枝为辅料,采用单因素随机区组试验设计,在种植铁皮石斛常用的松树皮中添加不同比例的桑枝进行比较试验,设计五种栽培基质95%松树皮+5%桑枝屑(A),90%松树皮+10%桑枝屑(B),85%松树皮+15%桑枝屑(C),80%松树皮+20%桑枝屑(D),75%松树皮+25%桑枝屑(E),比较各栽培基质种植种苗后的存活率和株高。【结果】试验结果表明:铁皮石斛苗分别经过5种不同桑枝屑比例的栽培基质处理后植株增长的高度出现偏差,栽培基质E处理对刺激植株增长能力最强;栽培基质B以及栽培基质A次之;五种不同基质的石斛成活率都比较高,基质间成活率的效果差异不显著。【结论】添加25%桑枝屑是铁皮石斛生长的较佳条件,其存活率和株高都比利用其它4种不同桑枝屑比例的基质较高,存活率为100%,株高达到25.67cm。     

生物炭对小白菜镉铅积累及品质的影响

【目的】探究不同添加量生物炭对镉铅复合污染土壤中小白菜（Brassica chinensis L.）镉铅积累及营养品质的影响,以期为农产品安全生产提供参考依据。【方法】采用盆栽试验,研究土壤中添加0%、0.5%、1%、2%的生物炭对小白菜生长及营养品质、Cd和Pb的积累、土壤理化性质及酶活性的影响。【结果】在土壤中添加1%、2%生物炭后,土壤DTPA提取态Cd和Pb显著低于对照,土壤p H值、有机质、速效磷和速效钾含量、土壤脲酶与蔗糖酶活性均显著高于对照。生物炭促进了小白菜的生长及营养品质的提升,地上部干重、可溶性糖和维生素C含量均显著高于对照;同时,生物炭显著降低了小白菜各部位对Cd和Pb的积累,尤以地上部降低最为显著,较对照分别降低了27.53%～71.46%和31.00%～55.43%。1%和2%生物炭对小白菜生长、营养品质和重金属含量都有显著影响,但两者间无差异。【结论】生物炭添加到土壤后,一方面通过提高土壤pH值,降低了土壤重金属有效性,抑制了小白菜对Cd、Pb的积累,进而影响了作物品质;另一方面生物炭促进了土壤养分循环,增加了土壤有效养分含量,最终改善了小白菜的生长状况及营...     

铁皮石斛对重金属的富集能力

为了解铁皮石斛对重金属的富集特征,采集用松树皮基质盆栽的铁皮石斛鲜条和松树皮基质样品,参照相关国家标准测定样品中砷、铅、镉、铜和铬5种重金属的含量。结果表明:松树皮基质中5种重金属的含量在0.33～17.20毫克/公斤,铁皮石斛(干品)中含量在0.23～2.70毫克/公斤。铁皮石斛样品中5种重金属均未超标,富集系数在0.037～0.826,其中对镉的富集能力最大。     

广西南宁铁皮石斛林下附树生态种植技术试验及评析

以中药材铁皮石斛为研究对象,选取种植基质、有机质为试验因子,对种植的铁皮石斛的成活率、生长情况、产量及主要有效成分多糖含量在种植前后的变化进行研究。结果表明,所有处理的附树栽培产量和多糖含量比栽植前提高。特别是用花生壳做基质,添加有机肥栽植的铁皮石斛在120d后株高15.17cm、单株平均鲜重24.58g、萌芽数达5.8条/丛、根数26.5条/丛、多糖含量36.88%,存在显著差异。并从附树生态种植的经济效益、生态效益及社会效益进行了简要评价分析。     

2种生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复效果

以污泥和发酵床废弃垫料热解制备的生物炭为钝化剂,采用土壤培养试验的BCR分级提取方法研究生物炭对铅(Pb)、镉(Cd)单一和复合污染土壤中重金属形态变化的影响。采用小白菜盆栽试验,研究添加2种生物炭对植株生物量和地上部重金属含量的影响。结果表明:添加生物炭可以促进重金属从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转化并降低其生态风险;可以提高小白菜的生物量,其中垫料生物炭处理达到了显著性效果;能降低小白菜地上部Pb、Cd的含量,且在单一重金属污染土壤处理中达到显著性效果;与污泥生物炭相比,垫料生物炭钝化修复Pb、Cd污染土壤的效果更佳。     

不同栽培模式下铁皮石斛中重金属含量及健康风险评估

为研究重金属对不同栽培模式的铁皮石斛食用安全性影响,利用ICP-MS技术测定了大棚栽培、树栽培和石壁栽培的铁皮石斛中重金属含量。结果表明:3种不同栽培模式下的铁皮石斛中重金属Pb、Cd、As和Cu均低于WM/T 2-2004《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》,但树栽培和石壁栽培的Pb含量要显著高于大棚栽培。利用日摄入量(EDI)和复合污染指数(HI)对3种不同栽培模式下的铁皮石斛进行健康风险评价,发现Pb、Cd、As、Cu和Al的日摄入量远低于FAO/WHO和USEPA推荐的参考剂量;HI估算结果显示Pb、Cd、As、Cu和Al的HI值均低于1,表明正常消费不同栽培模式下的铁皮石斛基本不产生重金属健康风险。     

钝化剂对土壤镉铅有效性和微生物群落多样性影响

为研究海泡石和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果及微生物群落功能多样性的影响,以南京某蔬菜地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究海泡石和生物炭单施及配施条件下,土壤理化性质、土壤微生物群落功能多样性、土壤Cd、Pb有效态含量的变化以及萝卜和小白菜两种作物对Cd、Pb富集的影响。结果表明:海泡石和生物炭单施、混施均显著促进土壤Cd、Pb由酸溶态向残渣态转化,降低Cd、Pb生物有效性。其中,2.5%海泡石处理Cd、Pb有效态含量降幅最大,与对照相比,种植萝卜和小白菜的土壤Cd、Pb含量分别降低71.88%～75.44%和81.21%～84.52%。生物炭对土壤微生物活性影响显著,2.5%生物炭处理微生物对碳源利用能力最强,但微生物群落功能多样性未显著增加。添加海泡石和生物炭均减轻了萝卜和小白菜可食部位对Cd、Pb的富集,2.5%海泡石和1.25%海泡石与1.25%生物炭配施处理,萝卜可食部位Cd和Pb含量均满足《食品安全国家标准》(GB 2762—2017),但小白菜可食部位Pb含量超出安全标准。研究表明,从土壤环境质量和作物安全角度考虑,一般采取海泡石和生物炭配施进行重金属Cd-Pb复合污染土壤的修复,而且在中度Cd-Pb污染的菜地土壤中优先考虑种植萝卜类蔬菜。     

凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米苗期生长特性和重金属富集效应的影响

利用凹凸棒石和污泥制备7种不同比例(0、5%、10%、15%、20%、25%、30%)的凹凸棒石-污泥共热解生物炭。通过盆栽试验调查凹凸棒石-污泥共热解生物炭对玉米生长和土壤中重金属(Cu、Zn、Pb、Ni、Cd)富集的影响。结果表明:凹凸棒石添加量为15%的凹凸棒石-污泥共热解生物炭显著促进了玉米的出苗率和株高,分别增加了55.87%和24.35%,凹凸棒石添加量为20%时,根长、鲜质量和干质量分别增加了65.57%、79.85%和76.84%。凹凸棒石-污泥共热解生物炭对重金属的富集有显著抑制作用,凹凸棒石添加量为15%时,显著抑制了玉米对Cu、Zn、Ni、Cd的富集,分别减少了55.01%、49.27%、54.87%、41.99%,凹凸棒石添加量为20%时,使重金属Pb的富集量减少了34.01%。凹凸棒石的添加增强了污泥生物炭的钝化功能,为污泥安全利用提供了一种新方法。     

南宁市铁皮石斛林下附树生态栽培技术研究

本试验以中药材铁皮石斛为研究对象，比较不同种植基质、有机肥对铁皮石斛成活率、生长情况、产量及主要有效成分多糖含量的影响。结果表明，所有处理附树生态栽培的铁皮石斛产量和多糖含量均较移栽前提高，经济效益、生态效益及社会效益显著。特别是用花生壳作基质并添加商品有机肥栽植的铁皮石斛表现最好，移栽120 d后株高达到15.17 cm、单株平均鲜重为24.58 g、萌芽数达5.80条/丛、根数26.50条/丛、多糖含量36.88%。     

生物炭对施用沼液稻田土壤重金属生物有效性的影响

为探讨施用沼液条件下,添加生物炭对农田土壤重金属生物有效性的影响,以滨海盐土农区稻田为研究对象,设置0、250、500、750 m³·hm^-2四个沼液施用水平(折合施氮量分别为0、205、410、615 kg·hm^-2)以及0、15 t·hm^-2两个生物炭用量,对0～20cm土层土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)生物有效性进行研究。结果表明：低沼液用量(250 m³·hm^-2)下,无论是否添加生物炭,土壤中四种重金属的弱酸提取态质量分数均无显著变化。中、高沼液用量(500～750 m³·hm^-2)下,添加生物炭前,与不施用沼液相比,Cu、Zn、Pb和Cd弱酸提取态质量分数显著提升;添加生物炭后,Cu和Pb弱酸提取态质量分数较添加前显著下降(P<0.05)。添加生物炭前,施用沼液使水稻籽粒中Cu含量增加了44.0%～116.5%,Pb、Cd含量无显著变化。添加生物炭后,中、高沼液用量下籽粒中Zn、Pb和Cd...     

猪粪炭和果木炭-三叶草对金矿区重金属污染土壤的修复效果

为探寻金矿区重金属污染土壤修复方法,采用盆栽方式对比在污染土壤中各加入5%、10%的猪粪炭和果木炭与不添加(CK),种植三叶草后对重金属的去除效果。结果表明:相较CK处理,2种生物炭添加对供试土壤这4种重金属的修复效果较好。猪粪炭-三叶草的修复效果略优于果木炭-三叶草。随2种生物炭添加浓度增加,对土壤重金属污染修复效果差异不显著。汞铅镉铜复合污染中,4种重金属元素共存时存在竞争吸附现象,生物炭-三叶草对4种重金属整体修复效果依次为PbCdHgCu,且5%的猪粪炭-三叶草联合修复对供试土壤Hg和Cd的修复效果最佳,分别为19.8%和27.9%;10%的猪粪炭-三叶草联合修复对供试土壤Pb和Cu的修复效果最佳。猪粪炭和果木炭-三叶草对该重金属复合污染土壤有一定修复效果,但土壤重金属污染潜在风险依然存在。     

生物炭配施微肥对菜园土壤有效态重金属含量的影响

【目的】研究生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量的影响。【方法】采用室内模拟试验,向重金属污染的菜园土壤中添加皇竹草生物炭、咖啡渣生物炭、花生壳生物炭和微肥(铁肥、锰肥和硅肥),分别在处理14和28 d时测定土壤中5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和Ni)的有效态含量。【结果】添加了生物炭或微肥土壤中的有效态重金属含量均比对照组低。其中单一钝化剂处理中,皇竹草生物炭和硅肥的钝化效果较好。在复配试验中,皇竹草生物炭+铁肥对土壤重金属Cu、Pb和Cd的钝化效果较好,处理14 d后其有效态含量的降幅分别达32.94%、31.26%和21.21%,对土壤有效态Zn含量的降幅为6.82%,但对土壤Ni的钝化效果不明显;处理14 d后咖啡渣生物炭+铁肥对土壤重金属Ni和Zn有效态含量的降幅也分别达22.64%和10.35%,钝化效果显著;处理28 d后,花生壳生物炭+铁肥对土壤重金属Cu钝化效果最好,有效态Cu含量降幅达49.06%;咖啡渣生物炭+硅肥对土壤Ni和Zn钝化效果最好,有效态含量降幅分别达23.73%和9.72%。【结论】生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量降低的效果优于单施生物炭或单施微肥,其中,皇竹草生物炭配施铁肥可用于土壤重金属Cu、Pb、Zn和Cd复合污染的钝化。     

生物炭施用对棕壤重金属镉赋存形态及油菜吸收镉的影响

以受镉(Cd)单一污染的棕壤为供试土壤,分别添加不同用量(0、1%、3%和5%)的稻壳生物炭进行土壤培养试验,通过测定不同形态重金属Cd含量及土壤pH的变化,研究生物炭施用对棕壤中Cd赋存形态的影响;将培养后的土壤继续进行盆栽油菜的种植,测定不同时期油菜地上部及地下部的Cd含量,并计算其根富集系数及地上部转运系数,旨在探明生物炭的施用对油菜吸收Cd的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加,活性较强的交换态Cd的含量显著降低,而活性较弱的有机结合态和残渣态Cd的含量显著增加(P0.05);3%、5%的生物炭施用量提高了土壤pH,可交换态Cd与土壤pH存在极显著负相关关系(P0.01),有机结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态Cd与土壤pH存在显著正相关关系(P0.05)。与对照相比,不同生物炭施用量(1%、3%和5%)处理的油菜地上部Cd含量分别降低了18.86%、64.22%、68.40%,地下部Cd含量分别降低了11.03%、57.93%、60.62%;油菜全生育期根富集系数减小值在0.01~1.26范围内,地上部转运系数减小值在0.22~0.32范围内,其中以生物炭施加量为5%的处理效果最佳。     

薏苡秸秆生物炭的制备及其对土壤重金属有效性的影响

薏苡是贵州省兴仁市的地理标志产品，生物炭制备是秸秆资源化利用的有效方式之一，被广泛应用于重金属污染土壤的修复治理。采用控温限氧的方法制备薏苡秸秆生物炭，并对生物炭的产率、pH、空间结构以及生物炭对土壤重金属活性的影响进行研究。结果表明：随着热解温度的升高，生物炭的成炭率从49.5%下降到35.7%;生物炭的pH从7.49升高到9.87;在扫描电镜下热解温度越高的生物炭空间结构越无序，表现为微孔数目增多，内部结构复杂。添加秸秆生物炭能显著降低土壤中有效态Cr、Cd、Mn和Zn含量，在600℃添加量10%处理条件下土壤中重金属的降低效果最好，土壤有效态Cr、Cd、Mn、Zn分别下降了36.1%、29.4%、39.1%、15.3%。针对毒性大的重金属Cd,选择400℃处理生物炭，添加量5%,能达到处理成本低、添加量少、重金属有效性降低幅度大的效果。     

铁皮石斛多糖含量变化研究

研究铁皮石斛茎叶中多糖含量变化情况,掌握海南中部山区铁皮石斛在不同收获期及不同海拔地区总多糖含量变化规律。试验采用紫外-可见分光光度法测定总多糖含量。试验结果表明,3—5月为茎秆中总多糖含量高峰期,其中4月最高达到42.17%;叶片中总多糖含量在一年内变化不大,最高出现在12月为12.19%;高海拔种植点的铁皮石斛茎秆中总多糖含量显著高于低海拔的,而叶片中总多糖含量差异不显著。海南中部山区非常适合铁皮石斛种植,在海拔较高(300m)的地点发展种植,在3—5月采收,生产的石斛鲜条品质好。     

不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响

为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。     

生物炭耦合水分管理对稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积的影响

选取湖南某矿区重金属Cd、As复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、竹炭(ZC)、竹炭结合淹水措施(ZF)、稻壳炭(GC)、稻壳炭结合淹水措施(GF),对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响。结果表明,6种处理土壤pH值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律。相比对照,水稻全生育期5种处理Eh值均呈现下降趋势,而单一添加生物炭ZC、GC 2种处理乳熟期Eh显著高于同一生育期配施生物炭的WF、ZF、GF 3种淹水处理,并始终处于弱还原状态。各处理均能显著降低成熟期土壤Cd的有效态、酸可提取态和TCLP提取态含量,而As的有效态和TCLP提取态含量显著升高。WF、ZF、GF淹水配施生物炭处理糙米中Cd含量降低51.46%~57.28%,其中GF抑制效果最佳,与ZF呈现显著性差异;而籽粒中As的含量分别达到0.29、0.32、0.30 mg·kg-1,较CK组升高了39.74%~53.58%,三者并无显著性差异。2种仅添加生物炭的ZC、GC处理与对照相比,糙米中Cd含量降低16.50%、39.81%,糙米中As含量增加了27.24%、12.23%,但GC与CK处理并无显著性差异。因此,WF、ZF、GF及ZC处理可减少土壤中Cd的生物有效性,对重金属Cd污染稻田土壤修复具有重要意义,但会增加土壤中As溶出的风险及其生物有效性。而单一添加生物炭的GC处理可用于Cd-As复合污染农田,为稻田土壤Cd-As复合污染粮食安全生产提供理论依据。