重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

通过野外土样采集及室内测定,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,并采用盆栽试验研究了重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,距离矿口越近,土壤有机质、有效N、P、K的含量、土壤pH值亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量C和N受到的抑制程度也增强,其中土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。盆栽试验中,Cd、Zn、Cu、Pb复合污染使白菜(Brassica rapapekinensis)生物量明显下降,且随复合污染程度的增加,白菜生物量下降幅度增加。Cd与Zn、Cu、Pb,Zn与Cd、Cu、Pb,Cu与Cd、Zn、Pb的复合效应机制为协同效应,而Pb与Cd、Zn、Cu的复合效应机制为拮抗效应。重金属Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性显著降低,但低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了细菌、真菌、放线菌、微生物生物量C和N。重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤酶活性和土壤微生物数量及微生物生物量C和N的复合效应机制表现出协同和拮抗效应。     

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验(25℃),研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25℃)培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。     

Cd Pb Cu Zn As复合污染对水稻的影响

应用田间试验和盆栽试验,研究Ｃｄ、Ｐｂ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ａｓ复合污染在草甸棕壤上对水稻产量及元素含量的影响。结果表明,在接近土壤环境标准低浓度水平下,水稻发育正常,减产幅度〈１０％,但土壤Ｃｄ,Ｐｂ临界值下降,籽实中Ｃｄ,Ｐｂ,Ｚｎ吸收系数提高,Ｃｄ,Ｐｂ含量超标,低剂量对Ｃｄ超标３７．５％,高剂量时超标１００％,增加了对人体健康潜在危险。主要原因在于５元素间存在协同作用Ｐｂ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ａｓ的存在增     

保定市污灌区土壤的Pb、Cd污染与土壤酶活性关系研究

本文应用一元线性与非线性回归事寻优模型，着重研究了保定市污灌区土壤重金Ｐｂ、Ｃｄ污染与土壤酶活性之间的关系。结果表明，污灌区土壤Ｐｂ、Ｃｄ含量比清灌区有明显的增加，且均高于国内外重点城市的土壤背景值，已接近或达到轻度污染程度。     

Cd,Zn,Pb单因素及复合污染对土壤酶活性的影响

通过Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ单因素处理和复合因素处理的对比性研究发现,无论是单因素或复因素对土壤酶活性的抑制效应顺序均为Ｃｄ〉Ｚｎ〉Ｐｂ;在研究的４种土壤酶中,腺酶受重金属的抑制作用最为敏感;Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合污染与各单因素的影响有较大差异,同时,Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合污染对４种土壤酶活性的影响效应亦不同。其复合污染对腺酶表现出协国抑制负效应的特征;对过氧化氢表现出一定的屏蔽作用或拮抗作用;转化酶或碱性炮     

6种固化剂对土壤Pb Cd Cu Zn的固化效果

通过在重金属污染土壤中分别施加沸石、石灰石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土和海泡石6种固化剂,研究了这6种固化剂对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果,筛选出几种效果较好的固化剂。实验结果表明：沸石、石灰石和羟基磷灰石均能够有效地降低土壤中交换态Pb、Cd的含量,并且明显减少了土壤中Pb、Cd的毒性浸出量,其中沸石最多降低土壤中交换态Pb、Cd含量分别达到48.7%和56.2%,减少土壤中Pb、Cd的毒性浸出量达到37.1%和30.1%;沸石、石灰石均能够有效降低土壤中交换态Cu的含量,降低量分别高达68.1%和85.2%,膨润土能有效减少土壤中Cu的毒性浸出量,减少量最高达到66.51%;石灰石对土壤中Zn有着良好的固化效果。     

Cd Pb污染土壤中蛋白酶酸性磷酸酶脱氢酶活性的变化

通过现场采样及室内分析方法,研究了Cd、Pb严重污染的土壤中蛋白酶、酸性磷酸酶和脱氢酶活性的变化及其与土壤Cd、Cu、Pb、Zn含量和土壤基本性质之间的关系。通径分析表明,影响蛋白酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、砂粒和黏粒,其中土壤有效Zn刺激了酶活性而土壤有效Cd抑制了酶活性;影响酸性磷酸酶活性主要直接因素为碱解氮、速效磷、pH值,土壤有效Cu、土壤有效Cd、土壤有效Pb、土壤有效Zn对酸性磷酸酶的直接影响较小;影响脱氢酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、土壤速效钾,其中土壤有效Cd抑制了酶活性而土壤有效Zn刺激了酶活性。总体而言,4种重金属有效态对酶活性毒性大小依次为：Cd〉Cu〉Pb〉Zn。综合简单相关分析结果可知,总体上Cu、Cd、Pb、Zn复合污染刺激了蛋白酶活性,抑制了脱氢酶活性,对酸性磷酸酶活性影响不大,脱氢酶可作为上述土壤重金属复合污染的指标。3种土壤酶活性变化是重金属与土壤理化性质综合作用的结果。     

重金属Cu Pb Zn Cr Cd在土壤中的形态分布和转化

采用室外小区隔离实验方法，研究了外源可溶性重金属进入水稻土土壤（乌栅土）后的形态分布及其形态随时间的转化。结果表明，外源可溶性重金属进入土壤后迅速向各个形态转化，可溶态重金属的浓度进入土壤后迅速下降；交换态和碳酸盐态重金属浓度先微弱上升，然后迅速下降，铁锰氧化态重金属浓度先上升，在烤田期达到最大值，然后迅速下降，成熟期时又微弱上升，有机态重金属浓度不断上升，残渣态重金属变化不大。     

三种观赏植物对Cd污染土壤酶活性的影响

通过盆栽实验,系统研究了含羞草、白雪姬和树马齿苋对Cd污染土壤中土壤酶的修复作用。结果表明,脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶的活性随着Cd浓度的上升不断下降,且均与Cd浓度呈显著负相关关系。3种观赏植物生长均能提高Cd污染土壤中脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。白雪姬还能显著提高土壤蔗糖酶的活性。含羞草、白雪姬和树马齿苋对土壤酶的修复效果均表现为:脲酶>磷酸酶>过氧化氢酶>蔗糖酶,且白雪姬对土壤酶的修复效果显著高于其它两种观赏植物,说明白雪姬作为一种常见的观赏植物,在修复重金属Cd污染土壤方面具有很高的应用前景。     

几种土壤在单一Zn及Cd Cu共存条件下对Zn的吸附

研究了Zn2+在单一及与Cd2+、Cu2+共存条件下在塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并探讨了其吸附机制。结果表明,在20℃、30℃下,Zn2+在各供试土样中吸附等温线总体上均呈I或III型等温线形式,总体上黑垆土、塿土对Zn2+吸附最强,而砂土的吸附总是最差;塿土、黄绵土和黄褐土中Zn2+吸附的温度效应呈现升温正效应特征,砂土中则总体上表现出随温度上升呈下降趋势,黑垆土中Zn2+吸附的温度效应则与重金属处理有关。Freundlich模型是描述Zn2+吸附等温线最佳模型。Cd2+、Cu2+的共存对Zn2+的吸附均具有显著的拮抗作用,但对Zn2+吸附规律的影响不同。机理分析表明,Zn2+在土壤中的吸附主要以化学吸附为主,Cu2+由于其与Zn2+相似的化学吸附特点而竞争Zn2+化学吸附点位,但Cd2+吸附主要竞争以电性引力形式吸附的Zn2+,因而Cu2+对Zn2+吸附的影响较大,而Cd2+影响较小。     

秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、铅、镉活性的影响

秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染2种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆3种,石灰用量设对照(0 kg·hm-2)和石灰处理(750 kg·hm-2)2个处理;田间小区试验设对照(不施秸秆和石灰)、秸秆还田及秸秆还田+石灰3个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期(前20 d)秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期(60 d后)秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。     

洞庭湖区典型蔬菜土壤镉、铜、锌、铅含量状况及评价

采用单项污染指数和综合污染指数法对湖南洞庭湖区典型蔬菜土壤Cd,Cu,Zn,Pb含量状况进行了评价。结果表明,与湖南省潮土土壤背景值相比,土壤Cd,Cu和Zn含量明显富集,Pb含量总体不高。与国家土壤质量二级标准(GB15618-1995)相比,洞庭湖区蔬菜土壤以Cd污染为主,其次是Zn和Cu。Pb含量没有超标,其中湘阴县、沅江市、资阳区和赫山区蔬菜土壤环境质量为轻度污染,华容县处于警戒水平,需要修复治理或者改变土地利用方式。君山区和南县蔬菜土壤为清洁水平,适宜发展无公害蔬菜。污染风险高的区域土壤Cd,Cu和Zn之间存在极显著或显著正相关关系,但相关性弱。     

Changes in Cd,Cu, Ni,Pb and Zn Fractionation and Liberation Due to Mussel Shell Amendment on a Mine Soil

Mining activities are related to relevant environmental pollution issues that should be controlled. We used sequential extractions to fractionate Cd, Cu, Ni, Pb and Zn retained on unamended or mussel shell‐amended mine soil samples, all of them treated with a mixture of the five heavy metals (total metal concentration of 1·57 mmol L⁻¹), after 1, 7 and 30 days of incubation. In addition, we used the stirred flow chamber technique to study the release of each of the five heavy metals from these different unamended and shell‐amended soil samples. The results indicate that the shell amendment caused a decrease in the most soluble fraction, while increasing the most recalcitrant (least mobile) fraction. With equivalent implications, the stirred flow chamber experiments showed that mussel shell amendment was associated to a decrease in heavy metal release and increased retention. The highest mussel shell dose and incubation time caused the most relevant changes in pH values and thus in metal retention, also indicating the importance of pH modifications in the mechanism of retention acting in the amended samples. In view of these results, the use of mussel shell amendment can be encouraged to increase heavy metal retention in acid mine soils, in order to minimise risks of environmental pollution. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同物料蚓粪对土壤酸度和Cu、Pb化学形态的影响

以两种常见的有机废弃物牛粪和稻秆为原料,利用Eisenia foetida生产蚓粪,采用室内培养试验,研究了蚓粪在重金属污染的酸性土壤中对有机碳含量和形态、土壤酸度及Cu、Pb形态的影响。结果表明:在2.5%~10%的蚓粪用量下,土壤总有机碳含量增加了25%~83%,除牛粪蚓粪组的可溶性有机碳显著高于稻秆蚓粪外(P0.05),其余形态两种蚓粪间土壤有机碳含量无显著差异。蚓粪使土壤pH(H2O)值提升0.38~1.13个单位,同时交换性氢和铝的含量分别降低41%~77%和57%~94%,显著降低了土壤酸度,且较对照高出0.35~4倍;牛粪蚓粪仅在10%用量下降低土壤酸度的效果高出稻秆蚓粪22%。蚓粪使土壤中水溶-交换态Cu和Pb含量分别降低22%~70%和29%~70%,使有机结合态Cu和Pb含量分别提高19%~56%和10%~40%,表明蚓粪可以显著降低土壤中Cu和Pb的活性。蚓粪降低土壤Cu、Pb活性的效果分别较对照物料高出0.58~9.6倍和0.16~3.4倍。稻秆蚓粪降低土壤Cu、Pb活性的效果分别比牛粪蚓粪高出11%~61%和1%~32%。综上所述,蚓粪降低土壤酸度和Cu、Pb活性的效果优于对照,牛粪蚓粪降低土壤酸度的效果较好,稻秆蚓粪降低土壤Cu、Pb活性的效果更佳。在降低土壤酸度和Cu、Pb活性方面,蚓粪中的总有机碳、微生物量碳、胡敏酸碳和富里酸碳均具有重要作用,并且蚓粪中有机碳的作用效率高于对照中等量的有机碳。     

单一重金属胁迫对灯心草生长及生理生化指标的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度处理水平的Cu、Cd、Pb、Zn、As五种重金属单一胁迫对灯心草生长及其生理生化特性的的影响。结果表明:种植灯心草土壤中的Cd、Pb、Cu三种重金属临界值可分别设定为10mg kg-1、100 mg kg-1、100mg kg-1。灯心草不适合在Zn污染的土壤中种植,土壤中As临界值尚需作进一步的研究来确定。各单一重金属胁迫对灯心草叶绿素的合成均有很大程度的抑制作用,剂量-效应关系明显。灯心草三种保护酶对于不同浓度处理水平重金属胁迫的响应不同:在土壤环境质量低浓度设置范围内三种酶有较好的协同效应能共同抵御重金属胁迫造成的膜伤害,表现出较强的自我调节能力。而在高浓度处理水平时,三种酶活性呈现不同的变化趋势。灯心草生理生化指标对重金属胁迫的响应存在元素种类之间的差异。各单一重金属对灯心草生长抑制及生理毒害效应大小排序为:Zn>As>Cu>Pb>Cd。     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

有机无机配施对生菜生长及其CdPb含量的影响

为了比较等氮水平下不同有机肥及其与无机肥配施对土壤重金属的钝化效果,通过在0.2 g·kg-1氮水平下单施商品有机肥、猪粪、牛粪、鸡粪和花生麸,及5种有机肥分别与无机肥（尿素＋磷酸二氢钙＋硫酸钾）配施（N∶N=1∶1）的盆栽试验,研究它们对重金属污染土壤上生菜（Lactuca sativa）生长及其Cd、Pb含量的影响。结果表明,与CK相比,有机肥可提高生菜的生物量（商品有机肥单施除外）,有机肥单施时,鸡粪处理生菜的鲜重最高,配施时牛粪和鸡粪处理生菜的生物量最大。无论单施或配施,花生麸和鸡粪处理降低生菜地上部Cd含量的效果最好,且鸡粪较好地降低了生菜地上部Pb含量。牛粪和花生麸配施的Pb含量显著低于单施,猪粪和商品有机肥单施的Pb含量显著低于配施,其余单施和配施之间没有显著差异。因此,鸡粪是5种有机肥中较适合施用于重金属污染菜地土壤的有机肥。     

重金属Cd Zn对长穗偃麦草生理生化特性的影响及其积累能力研究

以长穗偃麦草为材料,采用土培试验方法,研究了重金属Cd、Zn单一及复合污染对长穗偃麦草的生物量、保护酶（SOD和POD）、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）的影响,及长穗偃麦草对Cd、Zn的积累能力。结果表明,Cd、Zn单一及复合污染下,长穗偃麦草生物量随Cd和Zn浓度的升高而降低,与对照存在显著差异（P〈0.05）;Cd和Zn单一污染下,随着Cd、Zn浓度的升高,SOD、POD、MDA、Pro含量增加;Cd和Zn复合污染下,随处理质量浓度的增加,SOD呈下降趋势,POD和MDA呈增加趋势。Cd10Zn200处理下Pro含量减少,随Cd和Zn质量浓度的增加,其他复合处理下的Pro含量增加;植株根部的Cd和Zn积累量均大于地上部的积累量。综合实验结果,可初步判断长穗偃麦草能积累和忍受一定量的Cd、Zn,Cd和Zn复合污染对上述各指标的毒害效应大于同水平单元素污染的效应。长穗偃麦草根茎发达,生物量大,在生长过程中可通过生物量带走部分重金属Cd、Zn,因此长穗偃麦草具有修复重金属Cd和Zn污染土壤的潜能。     

木醋液对不同品种小麦富集转运Cd以及根际土壤Cd形态转化的影响

为探讨木醋液在重金属污染农田土壤修复应用的可行性,采用田间小区试验,研究木醋液施用对Cd污染农田中当地3个普遍种植品种小麦的生长及对重金属镉(Cd)的富集、转运及根际土壤Cd含量和形态等指标的影响。结果表明：施用木醋液显著提高各品种小麦籽粒和秸秆的生物量(p<0.05),各品种小麦秸秆Cd分布系数提高8.91%～20.44%,而籽粒和根的分布系数分别降低13.93%～35.93%,4.76%～18.76%;各品种小麦秸秆和根的Cd富集系数显著提高(p<0.05),表现为C品种>A品种>B品种;各品种小麦Cd在根—秸秆转运系数(TF_根—秸秆)显著提高(p<0.05),而Cd在秸秆—籽粒转运系数(TF_{秸秆—籽粒})除C品种外均显著降低(p<0.05)。各品种小麦根际土Cd含量比种植前分别降低0.26,0.23,0.21 mg/kg,施加木醋液处理根际土Cd含量比种植前降低13.11%～16.97%。小麦种植前后土壤Cd的赋存形态差异显著(p<0.05),可交换态和铁锰氧化物结合态显著提高(p<0.05...