菜地土壤铅、镉有效态与生物有效性研究

通过野外采样、室内测试分析,探讨重庆市北碚区菜地土壤铅、镉的有效态含量及生物有效性。结果表明：研究区菜地土壤铅、镉有效态平均含量为3.114,0.051mg/kg,生物有效性系数分别为7.7%,25.1%;小白菜可食部分铅、镉平均含量分别为0.123,0.021mg/kg,富集系数分别为0.4%,9.8%;从富集系数和生物有效性系数看,研究区菜地土壤镉的潜在生态风险要大于铅的。研究区菜地土壤理化性质中pH对有效态镉有显著影响;砂粒、粘粒和有机质对有效态铅含量有显著影响;铅、镉有效态与全量变化一致,全量是有效态含量的主要影响因素;土壤类型对铅、镉有效态含量有影响;在人类活动中交通对有效态铅含量有影响,肥料的施用对有效态镉含量有影响。菜地土壤中铅、镉有效态含量与小白菜可食部分铅、镉的含量相关性优于全量的,用土壤中铅、镉的有效态表征铅、镉的生态风险更准确。     

有机肥添加对镉污染稻田土壤养分及镉有效性的影响

通过田间小区定位试验,一次性添加不同量的有机肥(0、10、20、30 t hm~(-2)和40 t hm~(-2)),于水稻不同生育期(分蘖期、扬花期和收获期)采集各处理耕作层和犁底层的土壤样品,研究其土壤理化性质、有效态Cd含量及Cd迁移状况的变化。结果表明:随着有机肥添加量的增加,各水稻生育期的耕作层土壤中pH、铵态氮和有效磷含量均呈先增大后减小的趋势,有机质和硝态氮含量呈上升趋势。添加适量(≤20 t hm~(-2))的有机肥可以降低土壤中有效态Cd的含量,在有机肥添加量为20 t hm~(-2)时耕作层和犁底层中有效态Cd含量达到最小值,降幅分别为31.26%(扬花期)和65.99%(收获期);但当有机肥添加过多时(≥30 t hm~(-2)),土壤中有效态Cd含量反而会增加。相关分析表明,耕作层中土壤的有效态Cd含量与该土层土壤的pH和有效磷含量呈显著负相关关系,与犁底层中土壤有效态Cd含量呈显著正相关关系。添加适量的有机肥可以抑制土壤中Cd向下层土壤的迁移,在有机肥添加量为20 t hm-2时这种抑制作用最为显著。因此,添加适量的有机肥可以改善Cd污染土壤的养分状况,减小稻田土壤中的有效态Cd含量,抑制土壤中Cd的迁移;20 t hm~(-2)的有机肥添加量可作为研究区周边Cd污染稻田修复的参考标准。     

土壤中铅镉有效态提取剂的选择

重金属镉、铅是危害农产品的主要污染物,掌握其在农田土壤中的有效态含量具有重要意义。本文结合水稻盆栽添加实验,选择7种有效态提取剂,对辽宁张士草甸棕壤、湖北大冶红壤、广西河池灰色石灰土3种土壤中的镉、铅有效态含量分别与土壤、糙米中镉、铅含量之间的相关性进行试验。     

南方典型镉污染稻田土壤有效态镉预测模型研究

为了更好地指导重金属镉污染稻田实施土壤修复、管控土壤镉毒害风险,以我国南方典型镉污染稻田为研究对象,基于316个监测点位的土壤镉及理化性质指标测定,分析土壤有效态镉含量与土壤理化因子间的相互关系,并通过逐步多元回归方程,建立稻田土壤有效态镉的预测模型。结果表明,土壤总镉、有效锌、有效硫、有效磷及有效铜是影响南方稻田土壤有效态镉含量的主要因素。通过区域调研,借助逐步回归分析得到南方稻田土壤有效态镉含量的预测模型方程:Cdext=-0.006+0.371(Cdtot)+0.014(A-Zn)+0.001(A-S)-0.001(A-P)+     

土壤受镉铬铅复合污染的生物效应研究

网室盆栽研究小白菜对Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ复合污染环境下吸收Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ及对产量的影响。结果表明，小白菜吸收Ｃｄ、Ｐｂ与土壤含量有很好的相关而与土壤中Ｃｒ含量无关。小白菜组织中Ｃｄ量与Ｃｒ量呈极显著正相关而与Ｐｂ无关。试验还表明Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ复合污染下Ｃｄ量是引起小白菜减产的主要因素。     

蚯蚓诱导对土壤中铅镉形态的影响

通过重金属污染土壤中接种蚯蚓的试验,研究了蚯蚓活动对土壤中Pb,Cd的富集作用和有效态含量的影响.结果表明,蚯蚓活动可以明显提高土壤中Pb,Cd酸提取态含量,降低可还原态含量,而对于可氧化态则无明显规律;蚯蚓对Cd具有较强的富集能力,富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加.富集系数K值为1.6～49.2;蚓粪中Pb,Cd酸提取态的含量较土壤中含量有较大幅度的提高,且蚓粪对Cd表现出较强的富集现象.     

不同改良剂对镉污染土壤中小白菜吸收镉的影响

采用盆栽试验, 研究了施用石灰、钙镁磷肥、泥炭、碱渣4种土壤改良剂对外加镉污染的赤红壤上小白菜产量、镉吸收量、土壤有效态镉及pH的影响。结果表明: 外加1 mg·kg^-1和5 mg·kg^-1镉对小白菜生物量无显著影响, 且1 mg·kg^-1镉对小白菜生长有一定的促进作用; 施用改良剂对镉污染土壤上小白菜无显著增产效果。施用4种改良剂均能降低小白菜地上部镉含量, 作用效果为石灰≈泥炭>碱渣>钙镁磷肥。不同改良剂对小白菜根部镉含量影响不同, 泥炭和石灰在所有镉浓度下、钙镁磷肥在0和1 mg·kg^-1镉浓度下可显著降低根部镉含量, 而碱渣无明显作用, 种植两茬规律一致。土壤有效态镉含量与pH呈显著负相关; 施用石灰、碱渣、钙镁磷肥使土壤pH显著升高, 有效态镉含量显著降低, 从而降低小白菜对镉的吸收; 泥炭可显著提高土壤pH, 虽降低土壤有效态镉作用效果不显著, 但显著降低小白菜体内镉含量, 这可能与土壤中形成难以被植物吸收的镉有机结合物有关。两茬蔬菜种植结果显示, 施用后期改良剂对镉污染的抑制效果也较明显。     

品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展

稻田受重金属镉(Cd)污染后,土壤中的Cd可能被植物吸收通过食物链进入人体,威胁人类健康。而水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累有着深远的影响,因此在进行Cd的农产品安全阈值制定和人体健康风险评价时,需考虑土壤Cd的生物有效性和不同水稻品种对Cd吸收的影响。本文综述了水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累的影响,并重点介绍了目前常用于预测重金属生物有效性的模型,以期为环境风险评价、土壤环境质量标准及农产品安全阈值制定提供有效的工具,并为生产安全(无公害)稻米提供参考。     

减施化肥下紫云英翻压量对土壤团聚体及铁锰氧化物的影响

以湖南省南县长期紫云英 -双季稻轮作的土壤为对象,在化肥减量 20%和 40%,紫云英翻压量 15、22.5、30、37.5 t·hm -24个水平下,研究减量化肥与翻压不同量紫云英的土壤团聚体中铁锰氧化物的变化及与团聚体水稳性的关系。结果表明:(1)与对照[紫云英翻压(MV)和施用 100%化肥(F)处理]相比,减施 20%和 40%化肥配施紫云英增加了 >0.25 mm团聚体的含量,降低了 <0.25 mm团聚体的含量;减施化肥下紫云英翻压量在 15和 22.5 t·hm -2时团聚体稳定性提高 8.91%～ 45.45%。(2)与对照相比,减施化肥 20%紫云英翻压量为15～ 30 t·hm -2时,土壤团聚体的游离铁锰含量随着翻压量的增加呈现下降的趋势,但非晶质、络合铁锰含量分别显著提高 7.70%～ 72.31%和 10.75%～ 58.53%。(3)相关性与通径分析显示,化肥减施与紫云英翻压下土壤团聚体稳定性主要取决于铁氧化物的含量;而在铁氧化物中,非晶质与络合态铁对团聚体稳定性的提高起直接作用。     

改性生物炭的吸附作用及其对土壤硝态氮和有效磷淋失的影响

在实验室通过生物炭与FeCl3的不同配比确定了生物炭的最佳改性条件,并利用土柱模拟试验,研究改性生物炭对土壤硝态氮和有效磷淋失的影响。结果表明,Fe3+与生物炭质量比为0.7是最佳改性条件,改性作用大大增强了生物炭吸附硝态氮和有效磷的能力。在含N量为50mg.L-1的KNO3和含P量为50mg.L-1的KH2PO4溶液中,最佳改性炭的吸附量分别比改性前提高了12倍和66倍,氮和磷的理论最大吸附量分别为2.47mg.g-1和16.58mg.g-1。土壤中添加最佳改性炭能够延缓并减少硝态氮和有效磷的淋失,添加量为2.5%、5%和10%与不添加任何物质的对照相比,硝态氮的淋失量分别显著降低20%、43%和59%(P<0.05),有效磷的淋失量分别显著降低45%、59%和75%(P<0.05),表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤硝态氮和有效磷的淋失风险。     

不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉二级和三级污染的红壤和褐土上添加不同磷酸盐（磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙）后种植小油菜40d,测定植株生物量、镉吸收量、土壤有效态镉含量、pH值,分析不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,3种磷酸盐使污染红壤和褐土上小油菜生物量分别提高了18.7%～291.1%和31.5%～991.2%,在红壤上提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵,而在褐土上则表现为磷酸二氢钙≈磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵。3种磷酸盐影响下小油菜吸收镉量,在镉二级污染水平的红壤上表现为显著提高8.3%～60.6%,而在镉三级污染水平的红壤上则表现为显著降低了4.6%～58.4%。污染红壤有效态镉含量在加入3种磷酸盐后提高了17.0%～122.7%,提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵;而磷酸二氢铵使污染褐土有效态镉含量降低了2.4%～13.4%。3种磷酸盐使红壤pH值提高了0.24～0.99。可见,不同土壤类型、不同镉污染水平下,3种磷酸盐对土壤镉的生物有效性的影响存在差异,其机制有待进一步研究。     

膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究

通过盆栽和大田小区试验,研究了膨润土对Cd污染土壤修复效应。结果表明,盆栽和大田条件下施用膨润土后土壤Cd交换态含量分别较对照降低了41.3%~86.1%和7.9%~24.6%,铁锰氧化物结合态(OX)和残渣态(RES)Cd含量则有所上升。水稻各部分Cd含量总体上随膨润土投加量的增加而降低,与对照相比,盆栽条件下根、茎、叶、糙米中Cd含量最大降幅分别达到46.0%、49.8%、54.2%和71.8%,大田小区条件下水稻各部分Cd含量最大降幅分别达到35.3%、48.8%、36.0%和40.9%。投加不同浓度膨润土后,水稻幼苗叶片SOD酶活性和可溶性蛋白含量在一定程度上有所促进,而POD酶活性和MDA含量则表现为明显的抑制效应(P0.05)。在盆栽和大田实验中,施用膨润土显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),与之相反,在盆栽实验中,土壤Cd蔗糖酶活性较对照处理显著降低(P0.05),降幅达44.3%~52.3%,而大田条件下各处理间差异不显著(P0.05);脲酶活性随膨润土施加量的增加呈现出先降低后增加的趋势。     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及生物有效性的影响。结果表明：（1）在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量。施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性。（2）在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著。     

赤泥颗粒和赤泥对污染土壤镉形态分布及水稻吸收的效应

赤泥能促进土壤中镉形态转化（离子交换态向残渣态转化）,但赤泥碱性很强,对土壤的功能有一定的破坏,为此采用盆栽试验研究了赤泥粉和改性赤泥颗粒对酸性潮泥田土壤镉形态分布及水稻生长的影响。结果表明,同比例（5%W/W）赤泥颗粒的pH值较赤泥粉下降2.4个单位,但随着时间的推移,改性后赤泥颗粒中OH-有缓释的趋势;同比例（5%W/W）赤泥颗粒对镉污染土壤的形态分布影响在修复前期比赤泥粉小,在修复后期与赤泥粉基本相同甚至稍大,但两者对水稻生长影响不同：添加赤泥颗粒导致水稻增产18.3%,添加赤泥粉导致水稻减产33.3%;赤泥粉和赤泥颗粒均能抑制水稻对土壤中镉的吸收,添加量越高,抑制效果越明显;添加合适的赤泥颗粒能促进水稻的生长,反之抑制水稻的生长,通过试验,初步确定水稻生长状况最好的赤泥颗粒添加量为3%（W/W）,此时离子交换态最大降幅为32.1%,残渣态最大增幅为13.7%,水稻增产37.35%,糙米镉含量减少43.8%,低于国家食品卫生标准限值（Cd≤0.2mg·kg-1）。     

有色金属冶炼厂周边砷镉复合污染土壤的钝化材料研究

为筛选出适宜有色金属冶炼厂周边砷镉污染土壤的复合钝化材料,通过模拟试验,研究2,4,6-三巯基均三嗪三钠(TMT)、铁盐、黏土矿物、铝基材料等材料钝化土壤Cd和As的最优复配配方。结果显示,相同实验条件下,添加C1、C2、C3三种钝化材料后,有色金属冶炼厂周边土壤酸浸出溶液中砷、镉浓度均符合了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类环境质量标准。随着时间的推移,添加1.0%的C3材料(铁盐+铝基材料+ TMT)钝化重金属砷镉效果最好。其中,砷酸浸提态含量降低率最高达到了96.95%,镉酸浸提态含量降低率最高达到了99.37%。通过形态分析可以看出C3钝化材料能使重金属砷镉的形态从可交换态、铁锰氧化物结合态慢慢向残渣态的形态转移,起到了同时钝化 As、Cd 的效果,降低了砷镉重金属的迁移能力,减少冶炼厂周边砷镉重金属污染环境风险。     

Solubility and Phytoavailability of Phosphorus and Lead in a Contaminated Soil Amended with Two Phosphorus Fertilizers

Application of some chemical amendments such as diammonium phosphate (DP) and triple superphosphate (TP) to contaminated soils is an effective technique to stabilize Pb and decrease its uptake by plants. A calcareous soil was spiked with the rates of 0, 250, 500, and 750 mg of lead (Pb) kg^?1 soil as Pb acetate, treated with 760 mg of P kg^?1 soil as DP and TP, and incubated for 120 days. The results showed that available phosphorus (P) increased immediately after addition of DP or TP to soil, but it declined sharply after only a few days of incubation time. Pot experiment was conducted on sorghum and spinach. The accumulation of Pb was significantly (P ≤ 0.05) lower in sorghum than in spinach, and also was lower in soil amended with DP than TP. The decreased Pb accumulation in the plants by application of both amendments was mainly attributed to the formation of chloropyromorphite.     

Humic Acids Increase the Phytoavailability of Cd and Pb to Wheat Plants Cultivated in Freshly Spiked, Contaminated Soil (7 pp)

Background, Aim and Scope   Humic acids (HAs) are the most important humified component of dissolved organic carbon (DOC) present in sewage water used for irrigation. It is well known that HAs affect the toxicity and availability of heavy metals (HMs) in soil-plant systems, and may increase the human exposure to HMs in contaminated soil through plant uptake. This study was conducted to assess the effects of HAs on HM availability, plant growth and HM uptake. Materials and Methods: With wheat (Triticum aestivum) as a test plant, a greenhouse pot experiment was conducted to investigate the effects of HAs in irrigation water on the phytoavailability of cadmium (Cd) and lead (Pb) in soil. Cd and Pb were added to the soil at concentrations of 1.5 and 150 mg/kg, respectively. Wheat seedlings grown in Cd and Pb-contaminated soil were watered with 4 levels of HA solution (0, 140, 280 and 560 mg/kg of HAs, respectively). Results: In control and Pb treatments, both plant biomass and plant HM concentrations increased with increasing concentrations of HAs in the solution. Plant biomass was markedly decreased when metal concentrations in plants increased, particularly in Cd and Cd/Pb treatments. In the soil, extractable metals, and water soluble organic carbon (WSOC) and its fractions significantly increased with increasing HA concentrations. Discussion: The results suggested that the application of HAs in barren soils may improve plant nutrition by mobilizing soil nutrients and providing plants with carbon sources. On the other hand, HAs present in sewage water may increase both the availability and transfer of HMs in the soil-plant continuum and subsequently increase human exposure to HMs in polluted soil. Conclusions. Conclusions: HA solution as irrigation water significantly increased HM availability to plants cultivated in the HM-amended soil and may increase the environmental risk of sewage irrigation. Recommendations and Perspectives: These results suggested that, when assessing the effect of sewage irrigation on soil quality, HAs contained in sewage water should be taken into consideration.     

我国一些主要土壤铁锰结核中氧化锰矿的矿物学特征

X－ray diffraction and selective chemical dissolution methods were used to investigate the composition of Mn oxide minerals in Fe-Mn nodules of several main types of soils in China.The changes of relative intensity of X-ray diffraction patterns were studied both before and after chemically selective dissolution.It was found that lithiophorite was a common Mn oxide in all examined Fe-Mn nodules.Todorokite,however,was a predominant Mn oxide in Fe-Mn nodules ,Todorokite,however,was a predominant Mn oxide in Fe-Mn nodules in cal-aquic vertisols of Linyi,Shandong Province,The Fe-Mn nodules of arp-udic Luvisols in Wuhan and Zaoyang,Hubei Province,contained birnessite and vernadite. Hollandite was found in Fe-Mn nodules of alt-udic Ferrisols of Yizhang,Hunan Province,;arp-udic Luvisols of Zaoyang,Hubei Province,and cal-aquic Vertisols of Linyi,Shandong province,The Fe-Mn nodules in alt-udic Ferrisols of Guiyang,Hunan Province,had a few coronadites.Mineralogy of Mn oxide minerals in soil Fe-Mn nodules was related to soil environment,soil types and quantities of relevant cations     

Cd胁迫对5种植物体内Cd积累及根际土壤特性的影响

以大豆、棉花、曼陀罗、蓖麻和玉米为供试材料,采用土柱栽培试验,探讨Cd胁迫后,5种植物根系活力与各器官间cd含量的差异,以及5种植物根际土壤酶活性与根际土壤营养含量对Cd胁迫的反应.结果表明:(1)5种受污染的植物体Cd富集量超出对照不受污染的植物体达3～7倍之多,但都未达富集临界值100 mg/kg.(2)不同植物不同器官Cd运转积累部位不同,以根冠比衡量,蓖麻、玉米、棉花R/S大于1,称作根优势植物;大豆、曼陀罗R/S小于1,称作冠优势植物;棉花R/S近于1,称作冠根均衡植物.5种植物吸收富集最强的前3位植物(大豆、玉米、棉花)都是人工驯化的栽培植物,其吸肥能力强于野生植物的,这种吸肥能力与吸Cd能力是否呈正相关关系,吸肥能力的差异是否可以作为污染土壤利用改良的依据值得进一步研究.(3)大豆、曼陀罗茎秆中Cd含量均较根、叶、籽实中的高,考虑到大豆是粮食作物,同时其根部Cd含量仅次子茎的,而曼陀罗作为一种杂草,其地上部Cd转移系数大于1.0,因此,比较供试5种植物,应优先选择曼陀罗用于Cd污染区域的土壤净化.(4)Cd胁迫(5 mg/kg)提高了5种植物根系还原TTC强度,抑制了大豆和蓖麻根际土壤多种酶活性,而促进了曼陀罗和玉米根际土壤多种酶活性以及棉花根际土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性;比较5种酶活性,碱性磷酸酶活性对Cd反应较不敏感,脲酶和蔗糖酶活性对Cd反应较敏感,多酚氧化酶和过氩化氯酶活性对CA的敏感程度因不同植物而异.结果还表明Cd胁迫不同程度地提高了供试5种植物根际土壤营养含量.(5)研究为有效开展Cd污染土壤的植物修复资源提供理论依据.     

矿物基蚯蚓粪表面特征及其对土壤Cd钝化能力的研究

针对农田土壤镉（Cd）活性高的问题,以寻求具有良好重金属钝化特性的原位修复材料为目标,该研究以铁粉、磷矿粉和牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪为研究对象,利用系列结构表征手段对其进行基本性质表征,并进一步分析矿物基蚯蚓粪施加下土壤对Cd吸附、有效性和赋存形态的影响,最终筛选出具有良好Cd钝化效果的矿物基蚯蚓粪。结果表明,铁粉及磷矿粉的添加使矿物基蚯蚓粪中的pH值、C/N、有机质含量有所降低,但总养分含量显著增加（P<0.05）。比表面积及孔隙度、扫描电镜分析和X射线能谱分析结果表明,矿物质的添加增大了蚯蚓粪比表面积和孔容,改变了蚯蚓粪中矿物元素的占比。傅立叶变换红外光谱分析表明,矿物基蚯蚓粪中醇或羧酸类、芳香类以及多糖类物质增多,脂类和碳水化合物减少。X射线衍射分析表明,添加铁粉及磷矿粉制备出来的矿物基蚯蚓粪增加了磷酸盐、纳米零价铁等矿物组分。土壤培养和吸附解吸试验表明,施加矿物基蚯蚓粪显著提升了土壤对Cd的吸附强度,降低了对Cd的解吸率,其中以牛粪+20%铁粉+20%磷矿粉（VCFe+P）进行蚯蚓堆肥所获得的矿物基蚯蚓粪处理的土壤对Cd的吸附效果最佳,较施加纯蚯蚓粪的土壤吸附...