污灌区土壤重金属累积影响因素研究

本文研究了大气沉降、化学肥料施用、污水灌溉3个外源因素对污灌区土壤中重金属Hg、Cd、Pb累积的影响,结果表明:污灌区大气干湿沉降和施肥输入土壤中3种重金属元素的数量顺序为Pb>Cd>Hg。污灌水中重金属Hg、Cd、Pb含量的高低与相对应的灌区土壤中重金属的累积量的多少基本一致,对土壤Cd累积影响最大的是污水灌溉,对土壤Hg累积影响最大的是大气沉降,污灌与大气沉降对土壤Pb累积影响作用相近,施肥对3种重金属元素累积影响最小。     

控制灌溉模式对稻田土壤-植物系统镉和铬累积的影响

为了揭示不同灌溉模式Cd、Cr灌溉输入量差异及对Cd、Cr在稻田土植系统总累积的影响,基于田间试验开展了不同灌溉模式稻田土-植系统Cd、Cr含量观测。结果表明,控制灌溉与淹水灌溉相比在水稻全生育期可分别减少Cd、Cr灌溉输入量60.8%和59.8%。灌溉模式的改变显著影响了重金属Cd、Cr在植株地上部分的累积。与淹水灌溉相比,控制灌溉植株地上部分Cd、Cr累积量分别增加了29.5%和5.4%。植株吸收的Cd、Cr大部分储存在根部,只有少量向地上部分迁移,控灌植株根部Cd、Cr吸收富集系数大于淹灌处理。控制灌溉增强了Cd、Cr向水稻植株的迁移能力,以及Cd、Cr向地上部分迁移。因此控制灌溉减少了稻田重金属Cd、Cr的输入风险和土壤累积风险,但会导致水稻植株吸收Cd的增加,需要有针对性地进一步开展相关修复和防治研究。     

重金属铅镉对玉米生长及土壤微生物的影响

采用温室盆栽土培方法,研究了土壤中不同浓度重金属铅（Pb,0-800 mg.kg^-1）、镉（Cd,0-50 mg.kg^-1）单一及其复合处理对玉米（Zea mays L.）生长及土壤微生物（细菌、放线菌、真菌）数量的影响。结果表明,在重金属Pb、Cd单一及其复合处理下,玉米的株高、干重均低于对照,重金属Pb、Cd处理对玉米的生长存在负面影响。重金属Pb、Cd单一处理抑制细菌、真菌的生长,中低浓度Pb（≤300 mg.kg^-1）、Cd（≤10 mg.kg^-1）单一处理促进放线菌数量的增加,高浓度（Pb≥800 mg.kg^-1、Cd≥50 mg.kg^-1）则呈现抑制效应;Pb、Cd复合在高中低浓度下都抑制土壤微生物生长,减少微生物数量。玉米株高同土壤微生物之间相关性不显著;玉米干重同土壤细菌、真菌显著相关,同土壤放线菌之间相关性不显著。     

污水灌区耕层土壤中铅、镉的空间变异特征

随着污水灌溉面积的迅速扩大 ,污灌区土壤重金属污染问题日趋严重 ,其中Ｃｄ、Ｐｂ的污染问题十分突出[1 ,2 ] ,了解污水灌区土壤重金属的空间分布特征是防治土壤污染、合理进行污水灌溉的重要前提。地统计学作为一门新的空间分析方法[2 ] ,它特别适于对区域化变量空间变异特征     

污泥农用对土壤和作物重金属累积及作物产量的影响

以3 a定位试验为基础,比较3种不同处理的污泥肥料（消化污泥、污泥堆肥及污泥复混肥）农田施用下土壤养分、土壤和作物籽粒中Mn、Cu、Zn、Pb、Cd 5种重金属的积累以及作物产量的变化情况,以阐明污泥农用对土壤及作物的影响。研究表明,3种污泥肥料提高了土壤中氮素和有机质的含量;与空白和普通化肥处理相比,3种污泥肥料增加了土壤中Mn和Cu的含量,而对土壤交换态重金属含量没有显著影响;3种污泥处理均增加了小麦籽粒中Zn的含量;相对普通化肥处理,3种污泥肥料处理对小麦和玉米产量均无显著影响。合理施用污泥肥料可以有效地提高作物产量;污泥肥料施用对土壤重金属有一定累积效应,但短期施用对土壤比较安全。     

多孔改良剂对毕节烟区植烟土壤重金属铬镉铅的影响

本研究通过分析贵州毕节植烟区不施改良剂(CK),施用秸秆(T1)、多孔改良剂(T2)、70%多孔改良剂+30%竹炭(T3)4种处理不同土层深度土壤重金属含量,评价了植烟区重金属Cr、Cd、Pb的含量水平,探讨了施用多孔改良剂对研究区土壤中重金属Cr、Cd、Pb含量及其有效性的影响。结果表明,研究区土壤重金属Cr、Cd、Pb含量均低于国家二级土壤标准,土壤处于清洁状态。不同土壤改良剂在改善土壤理化性状的同时还能显著降低土壤全Cr和Pb的有效性。在不同改良剂处理中,以T3处理的效果最好,土壤全Cr和有效Pb降幅分别为26.4%和17.2%。毕节烟区使用多孔物理结构改良剂不会增加土壤Cd、Pb的重金属风险,反而降低了土壤全Cr和有效Pb的含量,实现板结土壤改良和重金属有效性降低的双重目标。     

再生水短期灌溉对土壤-作物中重金属分布影响的试验研究

再生水是农业灌溉的重要水资源。该文在田间小区开展了为期4年的再生水灌溉试验，研究了重金属在土壤-作物系统中的转化与分布规律。结果表明：短期内重金属在土壤中的累积不明显，且土壤和作物籽粒中的重金属含量都远低于国家标准规定的允许值，再生水短期灌溉对土壤环境和作物均不会造成污染影响；同时，不同再生水灌溉水量条件下，土壤中重金属含量无显著差异，再生水灌溉带入土壤中的重金属量小于作物收获所带走的重金属量，带出量和带入量对土壤中重金属平衡的影响较小。     

不同磷肥浓度下土壤-水稻系统重金属的时空累积特征

针对磷肥是水稻田重金属污染的主要来源,采用田间试验与室内分析相结合的研究方法,在吉林省九台市饮马河老稻田区,开展5种磷肥浓度处理对土壤-水稻系统重金属Cd和Pb的时空累积、分布特征研究。结果显示,磷肥中Cd和Pb含量高于土壤背景值,但没有超出国家土壤环境质量（二级）限定范围。磷肥施入土壤后,部分滞留在土壤里,少量向地上部分迁移,水稻根部累积重金属含量较高。随水稻生育期的变化,成熟期重金属在根、叶和籽实累积量最大,茎的重金属累积量在孕穗期达到最大。重金属Cd在水稻各器官的迁移能力为根〉籽粒〉叶〉茎,Pb的迁移能力为根〉叶〉籽粒〉茎,Cd在水稻地上部分的迁移能力要明显强于Pb。磷肥施用量和重金属含量的关系可用线性回归方程来模拟,相关性检验显示重金属累积量与磷肥施用浓度均达到显著相关（P〈0.01）（除根中Cd含量与磷肥浓度达到0.05显著水平）,说明水稻栽培生产中过量使用磷肥,能产生重金属对土壤和稻米的污染,进而导致重金属对人畜健康的潜在威胁。     

冻融-化学淋洗法协同修复重金属Cd和Pb污染黏性土

针对质地黏重、低渗透性黏性土的淋洗效率低下,该文提出冻融协同化学淋洗的修复方案,并以某冶炼厂受Cd、Pb污染场地黏性土为研究对象,选用乙二胺四乙酸二钠(ethylene diaminetetraacetic acid disodium salt,EDTA)为淋洗剂,进行了冻融-淋洗土柱的实证试验。结果表明,土体的反复冻融(冻胀-吸水、融沉-排水)破坏土体颗粒原有结构,有助于淋洗液与污染物充分接触,淋洗效果明显,经7次冻融后,Cd、Pb去除率分别达到77.24%、37.78%。采用改进的BCR(European Communities Bureau of Reference)连续提取法分析了土柱中Cd、Pb的赋存特征,经7次冻融后,土壤中弱酸提取态、可还原态、残渣态结合的Cd质量分数较淋洗前分别降低了41.46%、63.02%、26.33%,而土壤中可还原态和残渣态结合的Pb质量分数分别降低了32.32%、67.36%。冻融协同化学淋洗修复技术的淋洗剂用量远小于传统淋洗法,为今后利用寒区冻融交替现象,大规模对季冻区重金属污染土壤的异位修复提供了新的思路。     

衢州典型重金属污染农田镉、铅输入输出平衡分析

为定量评估区域农田土壤重金属输入输出平衡,以浙江省衢州市某典型镉(Cd)、铅(Pb)中、轻度复合污染农田为研究对象,对其主要输入源(大气沉降、灌溉、肥料和农药)的Cd、Pb输入通量以及输出通量(水稻秸秆与籽粒移出)开展了长期监测与定量平衡分析。结果表明,大气沉降通量无显著季节变化,由大气沉降导致的Cd、Pb年均输入量分别为3.18和54.46 g·hm^-2,输入量占比分别达到34.98%和34.95%;而灌溉水Cd、Pb年均输入量分别为5.76和100.62 g·hm^-2,占比分别达到63.37%和64.57%;由肥料带入的Cd、Pb年均输入量分别为0.15和0.74 g·hm^-2,占比仅为1.65%和0.47%;而农药带入的Cd、Pb输入量可忽略不计。在该地区双季稻种植模式下,通过水稻秸秆和籽粒的收获和转移,Cd、Pb年输出量分别为10.69和41.74 g·hm^-2。综上,调查区域农田土壤Cd的输入输出基本达到平衡,而土壤Pb仍为输入状态,建议对该地区灌溉水进行净化并开展长期监测,同时避免水稻秸...     

pH对土壤重金属吸附动力学的影响

The pH effect on the sorption kinetics of heavy metals in soils was studied using a constant flow leaching method. The soil samples were red soil collected from Yingtan, Jiangxi, and yellow-brown soil from Nanjing, Jiangsu. The heavy metals tested were zinc and cadmium. Assuming that the experimental data fitted to the following kinetic rate equation: 1/c·dx/dt = kx_∞-kx, the rate constant k of sorption could be determined from the slope of the straight line by plotting of 1/c·dx/dt vs. x. The results showed that the pH effect on the rate constants of heavy mental sorption in soils was very significant. The values of k decreased with increasing pH. The sorptions were more sensitive to pH in red soil than in yellow-brown soil.     

重金属污染土壤中菠菜对铅吸收和累积规律的研究

通过盆栽试验对苗期和收获期菠菜地上部和地下部的重金属含量进行测定,并计算各元素的累积率和分配率,以了解土壤Pb污染和重金属复合污染条件下菠菜Pb的吸收和积累规律。结果表明,Pb、Cd、Cu、Zn复合污染条件下对Pb毒害起到抑制作用;在Pb、Cd、Cu、Zn复合污染条件下,Cd、Cu、Zn等金属离子的存在抑制了菠菜根系对Pb离子的吸收,而对菠菜植株内Pb离子的运转影响不大。在本试验条件下,Pb元素在地上部的分配率较低,为14.73%～28.72%。     

天津污灌区水稻土壤汞形态特征及其食品安全评估

选择天津污水灌溉区作为研究区域,该文的主要研究目的是分析土壤不同形态汞对水稻不同组织中总（THg）和甲基汞MeHg富集的影响以及评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤溶解与可交换态汞安全阀值进行了初步分析。结果表明,北塘、大沽和北京污灌区稻田土壤THg和MeHg浓度显著高于对照区海河土壤THg浓度。大沽、北京河污灌区和海河土壤汞的形态为残渣态浓度最高,而北塘污灌区为有机结合态浓度最高。由于水稻地上组织中THg浓度受到大气汞浓度影响,各组织中汞浓度在不同污灌区分布规律不同。水稻籽粒的 MeHg 富集系数为1.63～3.70,通过人体每天摄入MeHg量的安全值计算得出土壤溶解与可交换态汞质量分数应低于9.19 ng/g。污灌区食用稻米MeHg暴露对居民健康存在较大风险,人体MeHg每天摄入量超标率达到20.83%。因此,可以对超标土壤进行治理或改变耕作方式来降低土壤污染对人体MeHg暴露造成的影响。     

公路旁土壤中水分和重金属的迁移

Roads with very high traffic loads in regions where soils are low in both pH and sorption capacity might be a source of percolation water loaded with heavy metals. Looking at some ＂worst case＂ scenarios, this study focused on the input of traffic related pollutants and on Pb, Cd, Cu, Zn, Ni and Cr concentrations in the soil matrix and soil solution, respectively. The analysis also included pH and electrical conductivity and at some sites DOC. The investigations were carried out on sandy soils with more or less low pH values at four motorway sites in Germany. The average of daily traffic was about 50 000 up to 90 000 vehicles. Soil pore water was collected in two soil depths and at four distances from the road. The pH in general decreased with increasing distance from the roadside. The elevated pH near the roadside was presumably caused by deposition of dust and weathering residues of the road asphalt, as well as by infiltration of salt that was used during winter time. At these road sites, increased heavy metal concentrations in the soil matrix as well as in the soil solution were found. However, the concentrations seldom exceeded reference values of the German Soil Protection Act. The soil solution concentrations tended to increase from the road edge to 10 m distance, whereas the concentration in the soil matrix decreased. Elevated DOC concentrations corresponded with elevated Cu concentrations but did not substantially change this tendency. High soil water percolation rates were found near the roads. Thus, even low metal concentrations of percolation water could yield high metal loads in a narrow area beside the road.     

稻田土壤和稻米中重金属潜在污染风险评估与来源解析

该文选择贵州省典型城市(都匀市)周边水稻种植区为研究区,系统采集了稻田土壤和稻米样品各110个,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量,基于多元统计分析和污染风险评价等分析方法,揭示了研究区稻田土壤重金属污染的主要来源及土壤和稻米中重金属存在的潜在风险。结果表明,与贵州土壤重金属背景值相比,稻田土壤中Cd、Hg、As、Pb和Cr超标率分别为14.55%、40.00%、16.36%、22.72%和13.64%,主要以Hg污染问题最为突出。稻米中只存在3.64%Cd超标,Hg、As、Pb和Cr平均含量均低于国家食品安全标准限定值(GB 2762-2017),说明当地居民食用稻米存在最大的潜在威胁为Cd污染稻米。稻田土壤重金属来源分析结果表明,稻田土壤中Cd、Hg、As和Pb之间呈显著正相关关系,说明土壤中Cd、Hg、As和Pb具有相同的来源,主要来源于当地铅锌矿冶炼、火电厂等污染点源排放的污染物;Cr与其他元素相关性不显著,主要来源于成土母质,为自然来源元素。     

大棚菜田种植年限对土壤重金属含量及酶活性的影响

为了探讨大棚种植年限对大棚菜田土壤重金属累积、土壤酶活性的影响以及二者的关系,采集不同种植年限(0、5、10、15、20、25、30 a)大棚菜田土壤样品共140份,测定土壤样品中重金属的含量以及土壤酶活性。结果表明:大棚菜田土壤中重金属Zn、Pb、Cu的含量和种植年限极显著相关;重金属Cd、Ni、Mn的含量和种植年限显著相关;重金属Cr的含量和种植年限不相关。大棚菜田土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶、淀粉酶活性和种植年限极显著相关,磷酸酶、蔗糖酶活性和种植年限显著相关,过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶活性和种植年限相关性不显著。随着种植年限的延长重金属Zn、Cu含量对多酚氧化酶、过氧化物酶活性有抑制作用,其敏感性顺序为:过氧化物酶对Zn敏感性>多酚氧化酶对Zn敏感性>过氧化物酶对Cu敏感性>多酚氧化酶对Cu敏感性。土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶可以作为重金属Zn污染的指示酶,过氧化物酶可以作为重金属Cu污染的指示酶。该文为设施污染土壤环境质量评价提供依据。     

基于籽粒Cd消减率与边际效率评价Cd污染稻田的修复效果

高效、低成本钝化材料的研发及盆栽与田间试验结果的一致性仍然是目前重金属污染土壤原位钝化修复的技术难点。该文以镉(Cd)污染的湖南红壤与浙江水稻土为对象,以2种不同Cd敏感性水稻(Cd低吸收品种JH212、Cd高富集品种XS09)为试材,通过盆栽与田间对比试验,基于水稻籽粒Cd消减率、修复边际效率及土壤中Cd有效态含量的变化等对不同钝化剂的修复效果进行了测定。结果表明:不同钝化剂对2种不同Cd敏感性水稻籽粒Cd的吸收、转运均有显著(P0.05)降低作用。盆栽试验条件下,与对照相比,不同钝化剂处理后湖南红壤中水稻籽粒Cd浓度最大降低65.3%,浙江水稻土中籽粒Cd浓度最大降低61.4%;在田间试验条件下,不同钝化剂处理的红壤中水稻籽粒Cd浓度最大降低61.8%,水稻土中籽粒Cd浓度最大降低60.1%。就2种不同的Cd敏感性水稻品种而言,不同钝化剂对Cd高富集品种XS09的钝化效果要优于Cd低吸收品种JH212。总体而言,不同钝化剂对2种不同Cd敏感性水稻籽粒Cd消减率为41.6%~65.3%,对XS09的籽粒Cd消减率略高于JH212,在酸性红壤的钝化效果高于水稻土;不同钝化剂对水稻籽粒Cd消减效果依次为黏土矿物钝化剂AT腐殖质钝化剂WG≈岩基钝化剂FS。不同钝化剂对Cd污染红壤与水稻土的修复边际效率为9.10%~15.4%,最高为AT处理,其次为WG与FS处理;综合籽粒Cd消减率与修复边际效率2个指标进行考虑,不同钝化剂对Cd污染土壤的修复效果顺序为ATWGFS。