我国农田土壤微塑料和重金属污染现状与研究展望

土壤是人类社会发展的重要战略资源，健康的农田土壤不仅是食品安全的基本要求，也是人类健康的根本保障。目前关于农田土壤中微塑料的研究尚处于起步阶段，由于缺乏统一的检测标准，关于农田土壤微塑料丰度的报道差异较大。我国农田土壤重金属含量总体上呈现明显的南高北低、西高东低的分布规律，与微塑料污染有一定的耦合关系。微塑料对重金属的吸附可使其产生富集效应，可能增加其生物有效性和毒性。重金属被吸附后可随着微塑料进行迁移转化，通过解吸作用向环境中释放，造成更大范围的污染。由于农田土壤受人类活动影响较大，微塑料和重金属在土壤中的迁移、转化规律及耦合后的毒性效应需要进一步探究。本文对我国农田土壤中微塑料和重金属的污染现状、分布和迁移规律及两者的作用关系进行综述，并对未来的研究方向做了展望，为农田土壤中微塑料和重金属污染防控提供一定参考。     

土壤重金属复合污染的生态效应研究综述

近年来,土壤重金属污染问题日益严重,已从传统的单一重金属元素污染转变为重金属的复合污染。从土壤重金属复合污染对土壤中重金属元素的迁移转化、土壤微生物群落结构、土壤酶活性以及植物生理的影响等方面阐述了其生态效应,并对存在的问题和发展前景提出见解。     

(微)塑料污染对土壤生态系统的影响:进展与思考

近年来土壤重金属污染已经成为全球性的环境问题。而汞作为五大毒性重金属元素之一,其在土壤中的迁移转化不仅会影响作物的正常生长,还会对农产品质量和安全造成严重威胁。土壤pH是影响汞迁移转化的重要因素之一,对其作用机理的不断探索已经成为近年来的研究热点。本文在前人的研究基础上,概述了土壤中汞的来源、危害及存在形态,并从汞的生物有效性及迁移转化过程两个方面详细阐述了土壤pH对汞迁移转化的影响机制。研究表明,酸性条件可能会使土壤中有效态汞的含量增加,进而导致其生物有效性提高,迁移能力增强;土壤pH对汞迁移转化过程中吸附-解吸的影响较大;土壤pH对汞迁移转化过程中络合-螯合、氧化-还原及甲基化反应的影响机理分别体现在离子竞争吸附、价态变化及甲基化促使因子的合成等方面。最后对今后的研究方向作出展望,旨在为汞污染土壤的修复与治理及汞污染扩散模型的建立提供参考依据。     

土壤中镉的形态转化、影响因素及生物有效性研究进展

土壤污染日益受到人们的关注,尤其是重金属引起的污染,其中重金属镉有很大的生物毒性,而镉的生物有效性与镉的存在形态密切相关.综述了近年来土壤中镉的植物和生物毒性,土壤中镉的各种形态分布及其土壤pH值、根际效应等影响因素,镉的存在形态与生物有效性的关系及其影响因素等方面的研究进展.同时,对土壤中镉的形态分析方法及生物有效性的发展趋势进行了展望.     

有机肥配施生物菌肥对设施黄瓜土壤改良效果

探究有机肥配施生物菌肥对设施蔬菜种植过程中不合理施肥等所导致的连作障碍、蔬菜生长状况不良和土壤养分失衡等问题的改善情况。本研究通过田间试验,设置了空白对照、传统施肥、单施生物菌肥、有机肥与生物菌肥配施和液态有机碳与生物菌肥配施5个处理,重点对比不同施肥处理对土壤基本化学性质、土壤酶活性、设施蔬菜的生长状况和蔬菜根际微生物群落结构的影响。有机肥配施生物菌肥处理的叶绿素相比空白对照和传统施肥处理分别提升了6.04%和8.74%,且明显提高土壤中速效养分和酶活性,最大增幅分别达22.80%和43.88%,单施生物菌肥的处理相比传统施肥增加了土壤中细菌和放线菌的数量（11.96%、9.39%）、降低了真菌数量（21.54%）,改善了土壤微生物结构,丰富了细菌多样性,有助于降低设施蔬菜土传病害的发生。有机肥配施生物菌肥更有助于达到土壤-植物-微生物系统优化效果,相比其他处理更有利于提升土壤肥力质量、促进设施黄瓜田间生长、改善土壤微生态环境和提高土壤微生物多样性,而单施生物菌肥在提升土壤微生物数量上也有很好的效果。     

土壤铅污染的微生物修复研究进展

通过介绍土壤环境中铅的形态、铅污染的来源及其对生物的危害,阐述了土壤重金属铅污染的微生物修复机理:土壤中的铅可以通过微生物的生物吸附、转化等作用降低土壤中有效铅的含量,从而降低其对植物的毒性,达到修复土壤铅污染的目的。叙述了微生物修复土壤的弊端、植物-微生物联合修复及生物工程改良菌的应用等,并对土壤铅污染微生物修复的发展趋势进行了展望。     

土壤环境中的小分子有机酸及其环境效应

小分子有机酸是土壤环境中一类重要的活性物质。土壤中的小分子有机酸主要来源于植物根系的分泌、动植物残体的分解、微生物的分泌与合成、土壤中有机物的转化等,其组成比较复杂,主要为脂肪族和芳香族羧酸,且在土壤中的含量较低(小于10 mmol/kg)。土壤中的小分子有机酸具有重要的环境效应,除对土壤中重金属的迁移、毒性和生物有效性有影响外,同时还对有机污染物的迁移、转化和降解也有一定的影响,其作用机制不同。本文对土壤环境中的小分子有机酸的来源、种类及其环境效应等进行综合阐述,并对小分子有机酸的进一步研究进行展望。     

根际微生态系统中钾素转化与循环研究进展

钾是植物生长所必需的大量营养元素之一，钾素在植物代谢和植物组织与器官之间营养物质的运输机制中起着关键作用。植物主要通过根部吸收土壤中的钾素并由转运蛋白运输，此外钾素的转化和循环与解钾微生物紧密相关，在植物-土壤-微生物生态系统中起着至关重要的作用。本文综述了根际微生态系统中钾素的转化与循环，包括土壤中钾的存在形式和转化、植物对钾的吸收和利用、土壤微生物解钾菌的研究。深入了解根际微生态领域钾素转化与循环的过程，可为农业生产中钾素调控及植物生态修复提供理论依据。     

设施蔬菜应用秸秆生物反应堆技术效果

在设施蔬菜生产中,由于轮作条件制约和栽培品种限制,造成多年连作,使得土壤中病虫害日益积累,土壤理化性状恶化,病虫害防治成本提高,给设施蔬菜生产带来严重影响。秸秆生物反应堆技术是秸秆在微生物菌种、净化剂等的作用下,产生巨大的生物能和生物能效应,转化成植物生长所需的二氧化碳、热量、有机和无机养料,进而实现作物高产、优质。该技术使生态改良、环境保护与农作物高产、优质、无公害生产有机结合,为农业增效、农民增收、食品安全和农业可持续发展提供了科学技术支撑。     

大宝山矿区重金属污染对作物的生态毒性研究

由重金属污染引起的生态风险及对人类健康的潜在影响可以通过重金属对植物毒性来反应。本研究选取了矿区三种典型的污染土壤（农耕废弃土壤，尾矿坝污染土壤及矿山剥离土），研究了污染土壤及土壤浸提液对植物的毒性影响。研究结果表明，几种污染土壤对植物毒性表现为：矿山剥离土壤>尾矿坝土壤>农耕废弃土壤。单一金属对豌豆根伸长的毒性实验结果显示，Pb、Cd、Cu、Zn的EC50（半数有效浓度）分别为35.7、4.4、11.6、33.5 mg·kg-1。大宝山复合污染重金属类型中对植物毒性Cu起到了决定性的作用，其次是Zn。重金属对植物根伸长抑制作用显著于对芽的抑制。几种作物对污染土壤毒性敏感度不同，供试作物中甜玉米耐性最强，豌豆居中，水稻和黄瓜比较敏感。     

大宝山矿区重金属污染对作物的生态毒性研究

由重金属污染引起的生态风险及对人类健康的潜在影响可以通过重金属对植物毒性来反应。本研究选取了矿区三种典型的污染土壤（农耕废弃土壤，尾矿坝污染土壤及矿山剥离土），研究了污染土壤及土壤浸提液对植物的毒性影响。研究结果表明，几种污染土壤对植物毒性表现为：矿山剥离土壤〉尾矿坝土壤〉农耕废弃土壤。单一金属对豌豆根伸长的毒性实验结果显示，Ph、Cd、Cu、Zn的EC50（半数有效浓度）分别为35.7、4．4、11.6、33．5mg·k^-1。大宝山复合污染重金属类型中对植物毒性Cu起到了决定性的作用，其次是Zn。重金属对植物根伸长抑制作用显著于对芽的抑制。几种作物对污染土壤毒性敏感度不同，供试作物中甜玉米耐性最强，豌豆居中，水稻和黄瓜比较敏感。     

污灌区土壤-蔬菜系统中镉的生物有效性及迁移特征

以北方城市污灌区——长春市季家和四间房为例,采用“五步提取法”分析了受污染土壤Cd的赋存形态与生物有效性的关系,通过计算Cd在土壤和蔬菜中的富集系数和迁移系数,探讨Cd在北方污灌区土壤-蔬菜系统中的污染和迁移特征.研究表明:污灌区土壤耕作层中Cd的形态特征为可交换态＞铁锰氧化态＞碳酸盐结合态或有机结合态＞残渣态,季家和四间房污灌区土壤Cd的迁移系数为0.367、0.651;污灌区土壤镉含量超标,蔬菜各部位镉含量分布特征呈现根＞叶＞茎＞果实的规律;季家和四间房白菜都是土壤-根富集系数＞茎-叶迁移系数,Cd主要在根部富集;季家西红柿茎-叶迁移系数最高,而四间房西红柿的土壤-根富集系数最高;四间房白菜、西红柿土壤-根的富集系数均高于季家蔬菜,这与四间房土壤活性态Cd含量较高有关,且含量越高,蔬菜吸收量越大.     

生物炭对土壤重金属形态特征及迁移转化影响研究进展

在土壤重金属防治中,生物炭因其特有结构和性质,可降低土壤重金属活性和移动性,减少土壤中重金属生物有效性,达到修复重金属污染土壤目的。文章综述近年来国内外有关生物炭修复土壤重金属研究进展,阐述生物炭对土壤重金属生物有效性、重金属形态、重金属迁移转化等方面影响,分析作用机理并提出展望。     

污染土壤生态修复基本原理及研究进展

从污染环境的生态修复概念出发,阐述了污染土壤生态修复的基本原理。在此理论探索基础上,对重金属污染土壤生态修复和有机污染土壤生态修复两个方面的若干研究进展进行了概述。指出：污染土壤生态修复研究基本上处于基础阶段,其研究的重点仍然在于超积累植物和高效降解微生物的筛选及合理搭配、修复机理的探索和基于植物与微生物联合修复的根际圈效应、以广义生物修复为核心的联合修复以及修复强化措施。可以预料,污染土壤的生态修复将成为解决土壤污染问题的根本。     

微生物与土壤矿物相互作用的研究进展

微生物体吸附于矿物表面后,其活性将发生改变,从而影响到土壤中与生物和生物分子相关的一系列土壤过程,如矿物形成与演化、土壤结构体稳定性、土壤养分有效性、土壤污染物质的毒性以及污染土壤的生物修复等。因此,研究土壤矿物、微生物相互作用,不仅有助于深入了解土壤微生物过程,而且对评估和预测土壤体系中有机污染物降解和转化的特点与动态,进而提高污染物的修复效率等有着重要的实际意义。     

氮素在雨水生物滞留系统多介质中的归趋与迁移特性

雨水生物滞留系统(bioretention system,BRS)因其具有径流削峰与污染控制双重功能已成为海绵城市建设的优选措施,但要阻隔雨水径流中氮素进入水体而诱发富营养化的发生,必须实现该雨水处理设施对氮的持续稳定去除。BRS对氮素的去除可通过植物吸收和微生物固持的临时途径,也可通过微生物作用转化为气态氮的永久途径实现。去除途径取决于植物、土壤和微生物等多介质对进水氮素的作用强度,但目前对BRS在除氮本质过程上尚不清晰。以风车草为功能植物,考察氮素在植物、土壤和水中的迁移量,确定功能植物的贡献大小,并基于物料守恒原理探明进水氮素在多介质中的归趋比例和迁移特性。结果表明,植物对BRS除氮的贡献较为显著,进水氮素首先在种植土壤层(0～20 cm)发生累积效应,其中,NH~+_4-N主要通过植物吸收作用去除,并最终输送至植物茎部进行累积,而累积在土壤中的氮素在水流运移作用下迁移并在不同氧环境下发生硝化、反硝化作用而表现出NO~-_3-N的先升后降趋势。进水氮素的归趋主要以气态氮的排放为主,植物吸收和土壤吸附固持为辅。     

海口市城郊蔬菜基地重金属含量分布与评价

采集了海口市城郊3大蔬菜基地8种叶菜类蔬菜共153个代表样及其相应的根系土样品,以土壤环境质量标准(GB15618-1995)和食品安全标准(GB2762-2012)为土壤和蔬菜中重金属限量标准,用Nemerow综合污染指数和Hakanson潜在生态指数2种评价方法对其进行了评价。结果表明,基地土壤的重金属有效性不大,属于安全、轻微生态危害水平,但Cd的生物潜在有效性较高,对农作物污染风险大。蔬菜对土壤中重金属的富集能力大小为ZnCdCuHgAsPbCr。所有蔬菜样品中的重金属含量除了Cd外均无超标,其中旱菜Cd超标最严重,超标率达70%,超标倍数最高为0.21。     

土壤微塑料污染的生态效应

土壤环境中微塑料积累量大且不易降解，因此微塑料长期残留对土壤生态系统的影响已引起广泛关注。通过收集近年来有关土壤微塑料污染及其效应相关的文献，全面系统介绍了土壤微塑料积累后，土壤物理环境的变化、土壤动物摄入及其肠道微生物的响应、土壤微生物和土壤酶活性响应、以及植物对微塑料的吸收及其效应等方面的最新研究进展。现有研究结果表明:微塑料污染对土壤容重、团聚体组成和持水性等土壤物理性质有明显改变，而这些改变是影响土壤酶活性、微生物群落组成、甚至植物生长的关键因素。也有一些研究关注土壤无脊椎动物(如蚯蚓Lumbricus terrestris、跳虫Folsomia candida等)对微塑料在土壤中迁移的影响。同时，微塑料也会被这些土壤动物所摄食，并导致土壤动物体内肠道微生物群落组成的变化以及对其生长产生影响。此外，微塑料在陆地生态系统食物链中的积累及其效应也受到关注，比如，被蚯蚓摄食的微塑料可通过鸡Gallus gallus domesticus摄食蚯蚓进入鸡体内积累。在系统介绍土壤微塑料污染生态效应的研究进展基础上，结合微塑料组成与性质的复杂性以及当前研究的不足，提出4个未来研究方向:①建立土壤微塑料污染毒理学诊断的标准化方法体系；②研究土壤微塑料与微生物、植物和土壤动物之间的作用机理；③揭示微塑料与物质转化之间的关键微生物学机制；④开展不同土壤生态系统中的“塑料圈”研究。这些研究成果可为评估土壤微塑料污染的生态效应提供科学支撑。参80     

硫肥对小白菜铬污染毒性的调控作用研究

通过土培试验、水培试验和佐证试验,探讨了硫肥中SO2-4离子对小白菜 Cr(VI)污染毒性的调控作用.结果表明:适当提高SO2-4离子浓度能促进铬的有机态转化并降低有效态铬含量,从而抑制土壤铬的活性,有效抑制小白菜对Cr吸收,但过高SO2-4离子浓度有一定盐胁迫毒害效应,会影响其对降低小白菜 Cr生物毒性的作用.     

城市土壤重金属污染研究现状与展望

阐述了城市土壤重金属污染的空间分布特征、化学形态特征以及重金属污染的修复方法,指出了今后研究的重点是重金属污染的风险评价和生物有效性评价、土壤重金属复合污染、重金属在土壤—水体—大气—生物之间迁移转化机制和规律,以及环境磁学在重金属污染中的应用等。