铅-锌-镉复合污染物在土壤-芥菜/油菜系统中的迁移及交互作用

了解重金属复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况对污染土壤的安全利用、土壤环境质量标准的修订以及重金属污染土壤的植物修复具有重要意义。通过盆栽试验,以芥菜和油菜为例,研究了铅-锌-镉复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况。结果表明:与对照相比,复合污染条件下,芥菜和油菜体内重金属含量显著提高,且Cd含量的提高程度要远远高于Pb和Zn;芥菜和油菜对Cd的吸收达到了100 m g/kg以上,表现出超富集植物的吸收水平。重金属的富集系数大小依次为Cd>Zn>Pb,地下部富集系数要高于地上部,转运系数大小为Cd≈Zn>Pb。Pb、Zn、Cd的富集系数均随各自元素在土壤中含量增大而减小,而且表现为低含量时显著减小,高含量时缓慢减小;重金属在土壤-植物系统的迁移分配深受共存元素的影响,且在不同元素之间和不同浓度范围内表现出不同的特点。Pb、Zn、Cd在芥菜和油菜体中积累量,均与其各自在土壤中的含量成正相关;Zn和Cd对Pb的吸收积累以及Pb对Zn的吸收积累具有明显的抑制作用;Zn-Cd对Zn的吸收积累具有正的交互作用,而对Cd的吸收积累具有负的交互作用。     

铅-锌-镉复合污染物在土壤-芥菜/油菜系统中的迁移及交互作用

了解重金属复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况对污染土壤的安全利用、土壤环境质量标准的修订以及重金属污染土壤的植物修复具有重要意义。通过盆栽试验,以芥菜和油菜为例,研究了铅-锌-镉复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况。结果表明：与对照相比,复合污染条件下,芥菜和油菜体内重金属含量显著提高,且Cd含量的提高程度要远远高于Pb和Zn;芥菜和油菜对Cd的吸收达到了100 m g/kg以上,表现出超富集植物的吸收水平。重金属的富集系数大小依次为Cd〉Zn〉Pb,地下部富集系数要高于地上部,转运系数大小为Cd≈Zn〉Pb。Pb、Zn、Cd的富集系数均随各自元素在土壤中含量增大而减小,而且表现为低含量时显著减小,高含量时缓慢减小;重金属在土壤-植物系统的迁移分配深受共存元素的影响,且在不同元素之间和不同浓度范围内表现出不同的特点。Pb、Zn、Cd在芥菜和油菜体中积累量,均与其各自在土壤中的含量成正相关;Zn和Cd对Pb的吸收积累以及Pb对Zn的吸收积累具有明显的抑制作用;Zn-Cd对Zn的吸收积累具有正的交互作用,而对Cd的吸收积累具有负的交互作用。     

用人造沸石钝化污染土壤中的镉

<正> 工业的规模发展若不对废物排放进行有效的控制,则导致土壤中大量重金属(包括Cd)的积累,进而使Cd通过食物链进入人体.过去有关食物链中重金属的大多数研究局限于消极地测定土壤、植物,尤其是人体及其它动物器官中的Cd浓度,对于改变土壤理化性质降低Cd对植物有效性的研究也主要是通过施用石灰及保持高的土壤PH.Czupyrna等(1989)只评述了一些物质在原位污染土壤中固定重金属的能力,但他们既没有把观察到的结果与金属在食物链中迁移相联系,也没有阐明金属对植物的有效性或被植物吸收的程度.     

珠江三角洲污灌区土壤中重金属含量特征

通过现场采样及室内测试方法,分析了珠江三角洲污灌区土壤中9种重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Mn、Ni、As、Cr、Se的含量分布特征。结果表明,污灌区土壤9种重金属的全量平均含量均已超出广东省土壤背景值,其中Cd的污染程度最重,Se的污染程度最轻;污灌区土壤以Cd元素的有效系数最高,Ni元素的有效系数最低。Zn、Pb、Cu以及Cd元素随采样深度的增加其全量逐渐减少,Cr、Ni、As以及Se元素随采样深度的增加其全量呈上下波动状态或几乎不变,而Mn元素则是随采样深度的增加其全量先略有减少而后骤升。Cu、Cd、Zn等3种元素全量与有效态含量以及这3种元素全量间均呈显著或极显著的正相关关系。     

硅酸盐调控抑制水稻对富硒水稻土中Cd吸收

研究目的:通过水稻盆栽试验,探讨了海泡石(SP)、硅钙复合矿物(CS)和水溶性叶面硅肥(YS)3种硅酸盐不同复配处理对富Se水稻土中Cd的迁移和转运和Se的生物有效性的调控效果,以及对糙米中矿质元素吸收的影响。结果表明,海泡石(SP)、海泡石-硅钙复合矿物(SPC)和海泡石-硅钙复合矿物-水溶硅肥(SCY)处理水稻根际土pH值增加0.15～0.31个单位,使土壤Cd由可交换态向碳酸盐结合态和有机结合态转变,而土壤Se由残渣态向生物可利用态转变。与对照(CK)相比,SP、SPC和SCY处理水稻根际土CaCl2-Cd含量降低了19.5%～34.0%,而土壤有效态Se的含量增加了17.8%～36.8%。且SPC和SCY处理糙米中的Cd含量显著降低,比食品安全国家标准(0.2mg/kg)降低了25.0%～90.0%。各处理在降低糙米中Cd的同时,对糙米中Se含量和各矿质元素(Cu、Fe、Zn、Mg和Mn)无显著影响。该研究可为进一步利用SP有效修复富Se水稻土中Cd污染和提高土壤Se的生物有效性提供了有益途径。     

CaCO_3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用

利用盆栽试验,通过研究CaCO3施用对Cd在红壤-黄豆系统中的迁移与分配和对几种营养元素在土壤以及黄豆叶片中含量变化的影响,探讨了CaCO3对Cd和几种营养元素在红壤-黄豆系统中的调控作用。结果表明,CaCO3施用能提高土壤pH值和交换态Ca含量,显著降低土壤交换态Cd含量,有效抑制黄豆植株对Cd的吸收和转运,从而达到修复土壤Cd污染的目的。同时,随着CaCO3施用量的增加,土壤交换态K,Mg,Zn,Mn等营养元素含量下降,黄豆叶片中这些元素含量也同时降低。CaCO3施用虽然能够降低土壤Cd的活性,有效抑制土壤Cd向植物地上部分迁移,显著降低黄豆各器官的Cd含量,但是黄豆叶片中营养元素含量下降的现象应该引起人们的注意。     

环境中镉及其他微量元素

本文的目的是综述镉与微量元素在食物链中迁移及其潜在毒性有关的主要原理,主要讨论在污泥中镉及其他微量元素含量增高对植物生长和对动物与人体健康所产生的潜在性损害作用。一、微量元素在土壤-植物-动物系统中的迁移施用于土壤中的微量元素,可以(1)以植物可利用形态保存,(2)通过土壤剖面沥滤至地下水中,或(3)与土壤成分反应而固定。如果植物摄入元素过量,则会引起毒性症状,也可能作用轻     

煤矿塌陷区复垦地土壤-作物系统中的重金属污染风险评价

以山西省太原市西峪煤矿的采煤塌陷区为试验地,进行了荞麦的施肥试验,并对采煤塌陷区土壤及植物中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属的含量进行了测定,探讨了不同施肥条件下荞麦对重金属的吸收作用,用单因子指数法评价了荞麦收获期土壤重金属含量水平,富集系数法讨论了植物对重金属的富集程度,最后用Hakanson生态风险指数法对土壤潜在的生态风险进行了评价。研究结果表明:试验区的土壤Cd含量和Pb含量高于山西省土壤背景值,Cu和Zn低于背景值;成对T检验结果表明荞麦花期和收获期的4种重金属含量均有显著差异(P<0.05),说明植物在后期对重金属的富集效果明显,尤其对Pb、Cd;单因子指数法表明塌陷区土壤中除Cd超标外,其他元素均达标,土壤潜在风险指数RI为95.73～441.72,主要的污染贡献因子为Cd,即土壤Cd污染是造成西峪煤矿采煤塌陷区土壤重金属污染潜在风险的主要影响因素。     

粉煤灰堆场附近农田土壤硒环境污染评价

对贞观山煤灰库附近农田土壤、土壤剖面、灌溉水、母岩以及稻米,蔬菜等农作物中Se含量特征及污染现状进行了系统分析与评价.结果显示:煤灰库周围的农田土壤Se含量范围为0.15～6.12mg/kg,受到不同程度污染.土壤Se含量空间分布特征表明.离煤灰库越近的农田土壤Se污染越严重.农田土壤Se污染主要是由Se含量超标地表水灌溉以及煤灰库的长期处置所引起的,受母岩的影响不大.研究区稻米Se含量较高,为0.04～1.12mg/kg,部分稻米样品Se含量超标严重,并且受土壤Se污染影响明显.长期食用Se含量超标大米对人体健康会产生潜在危害.     

硒与黄腐酸组配对水稻镉吸收的影响

以Cd污染水稻土为研究对象,采用盆栽试验研究不同用量Se(0.5,1.0 mg/kg)与黄腐酸(0.6,1.2 g/kg)组配对水稻吸收积累镉的影响,并探讨其作用机理,以期为Cd污染稻田的安全利用提供科学依据。结果表明:单施Se可使土壤pH提高0.08～0.23个单位,土壤CaCl_2提取态Cd含量降低8.6%～20.9%,水稻地上部各器官Cd含量显著降低29.4%～39.5%,单施Se能有效降低水稻吸收Cd,并阻控Cd向地上部以及籽实中的转运。单施黄腐酸能显著降低土壤pH,但对土壤CaCl_2—Cd含量、水稻各器官Cd和Se含量(除低量黄腐酸处理叶片和糙米Cd含量外)及水稻各器官Cd的分配无显著影响。Se与黄腐酸组配对土壤pH的影响取决于二者的用量,黄腐酸与高量Se组配处理显著降低CaCl_2提取态Cd 16.5%～21.9%。Se与黄腐酸组配处理能显著减少水稻Cd的吸收及向地上部和籽粒的转运,更为有效地降低稻米Cd含量,高量Se与黄腐酸组配的2个处理与对照相比,稻米Cd含量分别降低38.1%和50.2%。总体来看,施Se能有效降低稻米Cd含量,而Se与黄腐酸配合施用降Cd效果更佳。     

苏南典型区农田土壤硒-镉拮抗作用研究

以苏南典型区2027套稻米-土壤样品的Se、Cd含量及其相关的元素地球化学调查数据为基础,通过元素相关性统计分析及生物富集系数(BCF)等分布特征研究,本文探讨了农田土壤中Se与Cd的拮抗作用及其控制因素。结果表明：1)土壤中Se和Cd分布共消长特征明显,两者之间具有显著正相关性、相关系数R最高可达0.87；2)有关岩石、陶瓷原料、河泥等均可成为农田富集Se、Cd的物质来源,且多为富Cd强于富Se,只有源于富硒岩石的富硒土壤可排除Cd污染干扰、其开发利用价值最高；3)稻米Se与Cd的生物富集系数多介于0.1～0.8之间,土壤偏碱性有利于稻籽吸收Se、偏酸性则有助于稻籽吸收Cd,受土壤Se、Cd同富集之影响,富硒米与镉超标大米可能同时出现；4)土壤富Se抑制稻米Cd吸收是有条件的,当土壤Se大于0.4mg/kg、总有机碳大于1.5%时,稻米Cd与土壤Se、Cd生物富集系数与土壤Se之间均存在显著负相关性,相关系数R分别为-0.74、-0.56；5)pH与Cd生物富集系数、TOC与Se生物富集系数之间也有显著负相关性,其相关系数R分别为-0.79、-0.65。     

硒对镉胁迫下寒地水稻镉含量与分配的影响

【目的】研究施硒对不同镉污染土壤上镉在水稻各器官中的分配及稻米中镉含量的影响,探讨通过施硒降低水稻镉吸收量及在稻米中分配的可行性。【方法】采用盆栽试验,以垦鉴稻6号为材料,研究添加不同浓度镉(0、2、4和8 mg/kg土壤)的条件下,施硒(0、0.07和0.14 mg/kg土壤)对水稻不同器官镉含量和镉分配的影响。成熟期整盆收获,分别测定叶片、叶鞘、茎秆、根系和糙米、精米镉含量、硒含量和干物重,计算镉积累量和分配比例。【结果】1)当土壤镉浓度在0 4 mg/kg时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度增高而显著增加,但当土壤中镉浓度4 mg/kg时,糙米和精米中镉含量增加不显著。未施硒(Se0)时,Cd2(4 mg/kg)和Cd3(8mg/kg)处理糙米中镉含量分别为0.221 mg/kg和0.234 mg/kg,分别是Cd0处理的15.8和16.7倍,均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.2 mg/kg),精米镉含量未超过国家食品安全规定的限量,Cd3处理精米中镉含量最高,为0.174 mg/kg。2)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,糙米和精米的镉含量均低于我国国家食品安全规定的稻米镉限量,且Se2(0.14 mg/kg)处理优于Se1(0.07 mg/kg)处理。其中Cd1(2 mg/kg)浓度时,Se2处理的精米镉含量下降幅度最大,比Se0降低31.5%(P0.01)。3)镉在各器官中的分配比例为根系茎鞘稻谷叶片。随着硒浓度的增加,镉在根系中的分配比例增加,在地上部的分配比例减少,在稻壳中的分配比例增加,在精米中的分配比例下降。在Cd1浓度时,根系镉分配比例范围为60.9%67.8%,稻谷镉分配比例为12.6%13.8%;Se2处理稻壳中镉分配比例比Se0增加5.2个百分点,而精米中镉分配比例则下降了6.2个百分点。4)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加,Se2处理对干物重的影响优于Se1处理。Cd1、Cd2和Cd3浓度下,Se2处理比Se0处理稻谷干物重分别增加了6.4%(P0.01)、5.2%(P0.05)和11.3%(P0.01)。【结论】施硒可降低镉污染土壤上水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量,并能显著降低精米中镉的分配比例,保证稻米的食用安全性,尤其在Cd加入量为2mg/kg土浓度下,施硒效果最显著,以施Se量为0.07 mg/kg处理的效果最好。     

土壤镉食品卫生安全阈值影响因素及预测模型——以长沙某地水稻土为例

镉(Cd)是我国农田土壤首要污染物,在南方一些地区稻米Cd超标严重,土壤Cd风险评估十分必要。采用长沙某地稻田土壤—糙米Cd点对点数据,通过生物富集系数(BCF)和Burr-Ⅲ物种敏感性分布(SSD)方程,构建了基于稻米食品卫生标准(GB2762-2012)和保护95%稻米品种的土壤Cd限值(HC5),探讨了HC5与土壤性质参数的量化关系和预测模型,并与我国土壤环境质量标准(GB15618-1995/2008)进行了比较。结果表明,pH、有机质(OM)和土壤全镉(TCd)对HC5影响显著,分别可控制HC5变异的62.2%、19.4%和18.3%。基于土壤pH和OM(TCd)的两因子模型能对HC5较为准确地预测,决定系数R2可达0.817(0.802)。土壤pH、TCd与HC5呈正相关,而OM与之呈负相关。随着数值的增大,TCd和OM对HC5的影响降低,而pH影响相对稳定。本研究可为科学合理地进行稻田土壤风险管控及产地土壤环境质量基准研究提供一定依据。     

重金属与土壤环境质量及食物安全问题研究

As、Cd、Hg、Pb和Se是对食物链造成污染的最重要元素。简述了土壤环境质量的内涵,讨论了重金属污染的现状、特性、来源以及重金属与食物安全的关系,并提出治理重金属污染的途径与方法。     

Selenium‐Enriched Breads and Their Benefits in Human Nutrition and Health as Affected by Agronomic,Milling, and Baking Factors

Bread is among the three top foods that provide most of the dietary selenium (Se) for most of the world population. Selenomethionine present in flour and bread is the major organic moiety (>65%). The Se concentration assayed in wheat kernels is mainly affected by agronomic factors such as soil fertility. The dry milling of wheat to produce refined flour and the technology to produce leavened breads also greatly affect Se concentration and bioavailability. The supranutritional intakes of inorganic and mainly organic Se have long been linked to the prevention of cancer, oxidative stress, and cardiovascular diseases. This review provides an overview of the different Se sources and agronomic, milling, and processing factors that affect Se concentration and bioavailability in yeast‐leavened and sourdough breads and the nutritional and health implications that have been documented by food, medical, and nutrition scientists.     

Soil versus plant as indicators of agroecosystem pollution by potentially toxic elements

The major route of potentially toxic elements (PTEs) to humans is the intake through food. They enter the food chain principally by plants uptake from the soil and, to a less extent, through foliar deposition. The soil‐to‐plant transfer as part of the biogeochemical cycle of these elements is a complex and hardly predictable process. In this study, we investigated the capability of soils and plants to indicate PTEs inputs in an intermingled urban‐rural landscape of south Italy affected by legal and illegal waste disposal and dumping. For this aim, 172 agricultural soil and plant (edible part) samples were collected in pairs from 47 municipalities and analyzed for 12 PTEs (As, Be, Cd, Co, Cu, Cr, Ni, Pb, Se, Tl, V, Zn). Soil extractions with 1 M NH₄NO₃ and 0.05 M EDTA pH 7 were applied to assess PTEs bioavailability. Results were examined according to plant species and main soil chemical properties. For Pb and Cd, the soil‐to‐plant transfer factors (TF) and the corresponding soil benchmark concentrations were also investigated. Zinc, Cu, Cd, and Pb were the only PTEs of anthropic origin severely polluting from 10 to 16% of the soils, but only in a very few cases exceeded physiological or EU legal critical values in the edible part of the plants. An evaluation of human risk due to the ingestion of these elements was tried; no risk for consumers for Zn, Cu, and Pb, while for Cd three values slightly exceeded the tolerable daily intake. Therefore, we conclude that crops cultivated in the studied area could represent only a moderate risk for human health. No correlation was found between soil and plant data, which likely highlights different pollution inputs. A large variability characterized the Pb and Cd TF, making it difficult to establish a unique benchmark concentration for the studied agricultural soils.     

镉砷复合污染土壤钝化材料研究进展

我国土壤重金属污染严重,尤以镉砷污染最为突出。镉砷复合污染土壤中各元素间表现为拮抗和协同等作用,其有效态含量受土壤pH变化和氧化还原电位等的影响,增加了镉砷复合污染土壤的修复难度,严重威胁我国粮食安全。综述了常见的镉砷复合污染土壤钝化修复材料的优缺点及其对镉砷复合污染土壤钝化修复效果和机理。常见的钝化材料有生物质炭类、磷酸盐类、金属及其氧化物类、含硅类材料、黏土矿物类、有机肥类和新型材料等。有大量研究表明生物质炭材料对镉有良好的吸附效果,为了同时钝化镉砷,通常使用改性生物质炭或与其他材料配合施用,常见的改性/配施材料有金属及其氧化物、黏土矿物、家禽粪便、复合肥等,其钝化反应机制包括离子交换、共沉淀和表面络合等;磷酸盐类主要与铁盐或铁粉配施,通过吸附和同晶替代钝化镉、点位竞争机制钝化砷;金属及其氧化物类多与生物质炭、石灰和黏土矿物等配施,通过专性吸附和共沉淀钝化镉、氧化还原和络合作用等钝化砷;铁硅肥、硅钙肥、硅钾肥等通过共沉淀钝化镉、专性吸附和点位竞争机制钝化砷;黏土矿物中多施用海泡石,主要与金属氧化物和钙镁磷肥等配施,通过离子交换、沉淀和络合反应钝化镉砷;污泥和动物粪便中含有腐殖化程度较高的有机质,主要通过吸附、氧化还原和有机络合以及微生物作用钝化镉砷;此外,富含巯基和氨基、谷聚多以及富含硫和硒的物质也可有效钝化镉砷。本文对镉砷复合污染土壤钝化修复材料进行总结,归纳了镉砷钝化材料特性,以期为镉砷复合污染土壤修复提供一定的指导。     

硒锌钼对黄土高原马铃薯和小白菜产量及营养元素与硒镉含量的影响

黄土高原旱地土壤微量元素硒锌钼潜在缺乏,不仅影响农作物产量,还降低农产品的矿物营养品质,研究施用硒锌钼肥料对该地区作物生长及可食部分营养元素含量的影响具有重要意义。通过田间试验,研究了硒锌钼肥单独土施、硒锌肥配施、硒锌钼肥配施对马铃薯和小白菜产量及营养元素和硒镉含量的影响。结果表明：硒肥提高了马铃薯块茎和小白菜叶片硒含量,分别由对照的0.02mg.kg-1和0.09mg.kg-1提高到1.51～2.15mg.kg-1和13.03～19.44mg.kg-1,钼肥提高了马铃薯块茎和小白菜叶片钼含量,分别由对照的0.43mg.kg-1和2.3mg.kg-1提高到1.03～1.16mg.kg-1和17.7～19.9mg.kg-1,单施与配施处理间无显著差异。锌肥土施或锌与硒、钼肥配合土施不但使小白菜叶片中的锌含量由对照的21.0mg.kg-1显著提高到48.1～68.4mg.kg-1,还使镉含量显著降低50%以上;施锌对马铃薯块茎的锌含量无显著影响。硒锌钼肥单施或配施均对马铃薯和小白菜产量及氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、锰、铜、硼含量无显著影响。因此,在黄土高原旱地,硒钼配合土施可同时提高马铃薯块茎的硒钼含量,硒锌钼配合土施可同时提高小白菜叶片的硒锌钼含量。     

Trace Elements and Heavy Metals in Asian Rice-Derived Food Products

With the increase in the occurrence of heavy metal polluted rice in Asian countries, food safety of rice products is of utmost concern to consumers. The current study discusses the distribution of trace elements Cr, Cu, Zn, As, Se, Cd, Hg, and Pb in Asian rice-derived food products. Three types of food products, rice noodles, rice vinegar/wine, and rice snacks, were chosen for examination. Most toxic heavy metals and metalloid such as As, Cd, Hg, and Pb were found to be within the safe level of EPA. Since rice vinegar/wine is not the staple food for people, there is no noticeable safety concern. Rice noodles and snacks are consumed with noticeable Se content and they are possible for human Se source addition. With comparison with raw rice, rice-derived food products showed better quality in terms of toxic heavy metals and metalloids. This study is for the first time reporting a thorough understanding of safety concern of rice-derived food products. It provides baselines and understanding on current levels of trace elements and heavy metals in Asian-derived rice products as affected by food processes. It would also help consumers build up confidence on the food safety of Asian rice products.