中国农田重金属污染预警系统研究

本文分析了农田重金属污染的＂物质-驱动力-环境因素＂的相互关系,结合中国国情,初步建立了中国农田重金属污染预警系统。它包括：农田重金属污染预警的＂天-地-人通用概念模型＂;国家级、省级综合预警和县级单一预警方法;粮食季单产、耕地人口密度、耕地工业产值三个预警指标;＂红橙黄绿青蓝紫＂7个警级;省级预警中的工业和经济开发区等标记方法,县级预警中的城郊区、矿山区、污灌区、交通线、污染水体、养殖基地等标记方法;国家级、省级预警实例。研究结果表明：系统适合中国国情;预警方法科学、通用、实用、简单;预警指标符合中国国情和实际,所需数据容易获得。     

重金属复合污染农田土壤DNA的快速提取及其PCR-DGGE分析

国内首次运用FastPrep○R 核酸快速提取系统提取了重金属复合污染农田土壤的DNA ,并对其进行了聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳 (PCR DGGE)分析。结果表明 ,FastPrep○R核酸提取仪与相应的FastD NASPINKitforSoil试剂盒联用时 ,能有效地分离到纯度较高的重金属污染农田土壤的DNA。PCR DGGE电泳图谱表明 ,PCR产物经DGGE检测后得到的电泳条带清晰且分离效果好 ,可以明显反映出重金属复合污染导致了农田土壤微生物在基因上的损伤 ,影响到农田土壤生态系统的细菌丰富度 ,改变了土壤环境的优势菌群 ,从而使农田土壤微生物群落结构多样性发生变化。可见 ,FastPrep○R核酸提取系统同样适用于重金属污染农田土壤环境中微生物基因组DNA的快速分离和纯化 ,得到的DNA可直接用于PCR DGGE分析。     

关于农田重金属污染防控思路分析与技术对策探讨

农田重金属污染对农业生产具有十分重要的影响,对农产品的影响十分严重,进而也会影响人们的生活质量与品质,造成农田土壤重金属污染的影响因素比较多,通过对农田重金属污染的形成原因进行分析,并结合当前农田土壤重金属污染治理存在的问题,从农田重金属治理的规划、顶层设计管理、物理防控与化学技术治理等角度提出,提出了农田重金属污染治理的基本方法。     

重金属污染农田安全利用:进展与展望

我国耕地土壤污染面积广,污染情况复杂,农产品重金属超标问题已经关系到国计民生。常用的物理化学修复方法成本高,不适用于大面积的中低污染农田。植物提取修复方法成本低,环境友好,但修复时间长,推广困难。总的来讲,基于重金属移除的诸技术在解决农田重金属污染方面还没有太大优势。相较而言,农田安全利用在不移除或缓慢移除土壤重金属的条件下,以生产安全农产品为目标,具有更加坚实的现实意义和推广价值。种植低吸收农作物是安全利用的重要措施,基因工程手段在低吸收农作物品种筛选中具有巨大的潜力,但其可能带来的生态环境风险使得这些通过基因工程得到的低吸收作物的田间种植面临着巨大挑战。土壤添加剂可以改变土壤重金属形态,降低重金属的生物有效性,但会对土壤质量产生影响。微生物尤其是土著微生物的利用越发受到关注,改变微生物的生存环境与基因工程手段能够强化微生物的钝化效果。施肥、水分管理、间作等农艺措施也能改变土壤重金属的形态,抑制作物对重金属的吸收。未来以加强推广为目的,多种技术手段的联合应用是重金属污染农田安全利用的重要发展方向,其中以生物技术为核心的利用模式具有十分重要的意义。     

中国农田重金属问题的若干思考

在对我国若干典型区域调研及资料分析的基础上,作出了当前我国耕地重金属“主产区基本安全,重点区域风险较大”的基本判断,提出了针对农田土壤采用“重金属含量超标”替代“重金属污染”的观点,指出我国农业主产区农田重金属存在明显的累积趋势.同时,在对我国土壤重金属钝化和活化、植物吸收和阻控、微生物转化和利用等研究成果进行总结和借鉴基础上,提出了强化重金属超标农田安全利用、重金属含量阈值制订、重金属污染源头和过程阻控、超标农田修复以及产地环境安全保障体系等系列建议.     

贵溪冶炼厂周边农田土壤重金属污染特性及评价

在对贵溪冶炼厂周边区域的农田土壤及生产的稻谷进行采样调查和数据处理分析的基础上,对农田土壤重金属污染特性和现状进行了监测和初步评价,结果表明:农田土壤重金属污染可能来源于贵溪冶炼厂废水的排放及尾矿渣的堆放,与灌溉水源无关;用国家土壤环境质量二级标准进行评价可知,农田土壤重金属的综合污染指数较高,土壤污染已处于重度污染等级,单项重金属污染指数表明Cu、Cd的含量已严重超标,并处于重度污染等级,Zn、Pb和As的含量未构成污染;水泉村、竹山村与所生产的稻谷三者之间呈显著或极显著正相关,即农田生态系统呈复合污染的趋势。     

某铀矿区农田土壤重金属污染综合评价

以某大型铀矿采矿区、冶炼厂、尾矿坝及周边农田土壤五种重金属元素含量实测值为基础数据,对矿区农田土壤重金属污染状况采用改进的内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法及潜在生态风险指数法进行综合分析评价,并通过相关性综合分析、主成分分析及聚类分析方法探究农田土壤五种重金属污染物的来源.结果表明,三个采样区农田土壤中镉、铬、铅和...     

博斯腾湖湿地边缘带农田土壤重金属的污染风险评价

对新疆博斯腾湖湿地边缘带农田土壤中8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn)地球化学特征进行分析。采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对农田土壤重金属污染与环境风险进行评价。结果表明:(1)湿地边缘带农田土壤Pb和Zn呈现重度污染,As、Cd、Cr和Ni轻度污染,Cu轻微污染,Mn无污染。土壤As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn平均含量处于轻微风险水平。Cd是污染程度与生态风险等级最高的重金属元素;(2)湿地边缘带农田土壤PLI平均值为1.43,呈现轻度污染,RI平均值为20.62,呈现轻微生态风险状态,IER的平均值为–4.53,呈现无警态势。湿地边缘带PLI、RI与IER空间分布格局基本一致;(3)湿地边缘带农田土壤Pb与Zn来源主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn与Ni来源主要受到土壤地球化学作用的控制,As与Cd受自然因素和人为因素共同影响。     

中国农田重金属污染趋势性预测和预报系统

中国农田重金属污染趋势性预测和预报系统建立的理论：预测是建立在不同时段的、农田重金属污染数据基础之上的、对未来时段农田重金属的估计,预报是针对突发事件对农田重金属短时间影响的推测。系统建立的方法是：根据重金属在土壤中持续积累的特点,将持续积累模型转化为时间模型,避开根据重金属来源进行预测和预报的困难;以土壤背景值为重要参数,分别建立只有1个时段、2个时段和3个时段监测数据的预测方法,每次可取不同时段的监测数据之差或求算与背景值之差作为污染速率;在有4个时段以上监测数据的情况下,采用时间步长为3～5 a的简单移动平均数法再建立回归模型;具体预测和预报时,在区域内按需要可以建立点污染和污染等级预测和预报模型;在建立预测和预报模型前,首先需要建立农田重金属污染历史数据集。应用结果表明：所提出的理论和方法是通用的,经过验证是可行的。     

红透山铜尾矿重金属分布及其对土壤重金属污染的影响

通过对红透山铜尾矿重金属分布及尾矿区和农田区土壤重金属污染状况进行研究,结果显示:尾矿中四种重金属Cu、Zn、Pb、Cd均出现不同程度的淋滤-富集现象,对周围土壤存在较大的环境威胁。尾矿区土壤综合污染指数16.27,达重污染程度;周围农田土壤为轻度污染,综合污染指数1.29。四种重金属的污染状况分别为:Cd、Cu为重度污染,Zn为轻度污染,Pb为安全级别。     

重金属污染对水稻土微生物及酶活性影响研究进展

水稻土受到重金属污染不仅影响水稻的产量品质，而且对水稻土微生物及酶活性的影响不容忽视。本文系统综述了水稻土重金属污染的来源，重金属污染对水稻土微生物生物量、种群数量、群落结构以及土壤酶活性的影响，并针对重金属污染对水稻土微生态效应研究的不足提出了未来应该研究的重点和方向，指出：①加强水稻-重金属-微生物三者相互作用、相互影响方面的研究；②在研究重金属污染与水稻土土壤微生物生态特征的关系的基础上，加强对重金属、土壤理化性状和水稻等因素进行综合并定量化分析，将是明确重金属对土壤微生物生态特性的影响及相关机理的关键；③应用分子生物学方法以及系统生物学方法，促进重金属污染胁迫下水稻土微生物活性及功能的演变规律及响应适应过程；④加强基于长期定位实验的研究，在较长的时间尺度和较大的空间尺度上认识水稻土生态系统在重金属胁迫下的演变规律和机制；⑤重金属污染对水稻土酶活性的研究应重点从机理方面入手，注重结合土壤酶的动力学参数和热力学参数，深化土壤酶与复合污染的作用机理，进一步揭示复合污染致毒途径及其机理，同时借助分子手段，探索重金属污染水稻土中更多未发现的酶的特性，寻找更加敏感、更能普遍推广的重金属污染土壤的综合性指标，以期为重金属污染水稻土的风险评价和生物修复提供科学依据。     

重金属复合污染下土壤微生物群落功能多样性动力学特征

用碳素利用法对浙江省天台铅锌银尾矿区重金属复合污染土壤微生物群落功能多样性动力学特征进行了初步探讨。研究结果表明 ,矿区重金属复合污染降低了供试土壤的微生物群落代谢剖面 ,且群落代谢剖面值与培养时间之间呈非线性关系 ,其变化过程符合微生物种群生长动态模型 (S形 )。随着重金属复合污染程度的加剧 ,土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值越低 ,参数s值所需的时间则越长。上述动力学参数与群落代谢剖面各自的主成分分析结果显示 ,微生物群落功能多样性的动力学参数K值和s值能够很好地区分矿区土壤重金属污染程度 ,并且其区分效果比微生物群落代谢剖面值好。土壤微生物群落功能多样性动力学特征的变化可以较好地显示矿区重金属复合污染土壤微生物群落对碳源利用模式的差异 ,反映矿区特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化 ,在一定程度上揭示重金属胁迫下环境微生物种群作用机理。     

长期重金属胁迫下的土壤微生物特征: 沈阳张士污灌区的案例研究

Soil samples were collected from Zhangshi Wastewater Irrigation Area in the suburb of Shenyang City, China, an area with a 30-year irrigation history with heavy metal-containing wastewater. The chemical properties and microbial characteristics of the soils were examined to evaluate the present situation of heavy metal pollution and to assess the soil microbial characteristics under long-term heavy metal stress. In light of the National Environmental Quality Standards of China, the soil in the test area was heavily polluted by Cd and to a lesser degree by Zn and Cu, even though wastewater irrigation ceased in 1993. Soil metabolic quotient （qCO2） had a significant positive correlation, while soil microbial quotient （qM） had a negative correlation with content of soil heavy metals. Soil microbial biomass carbon （MBC） had significantly negative correlation with Cd, but soil substrate~induced respiration （SIR）, dehydrogenase activity （DHA）, cellulase activity, and culturable microbial populations had no persistent correlations with soil heavy metal content. Soil nutrients, except for phosphorous, showed positive effects on soil microbial characteristics, which to a certain degree obscured the adverse effects of soil heavy metals. Soil Cd contributed more to the soil microbial characteristics, but qM and qCO2 were more sensitive and showed persistent responses to heavy metals stress. It could be concluded that qM and qCO2 can be used as bioindicators of heavy metal pollution in soils.     

藏中矿区重金属污染对土壤微生物学特性的影响

土壤微生物对土壤重金属污染反应敏感,是探讨矿区土壤重金属污染生态效应的有效指标之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤蔗糖酶、脲酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性、微生物生物量C（MBC）、N（MBN）和P（MBP）、土壤基础呼吸、代谢商（qCO2）及可矿化N的影响。研究表明,矿区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd全量和有效含量均高于对照土壤;随着矿区土壤重金属含量增加,土壤酶活性、微生物量C、N和P、可矿化N均逐渐降低,土壤基础呼吸和qCO2则逐渐升高;土壤重金属与土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、脱氢酶活性、酸性磷酸酶活性、MBC、MBN、土壤基础呼吸、qCO2及可矿化N具有显著的线性相关;脱氢酶活性对土壤重金属污染最为敏感,表明脱氢酶活性可作为藏中矿区土壤环境质量变化的有效指标。     

土壤重金属有效态含量检测与监测现状、问题及展望

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前广泛采用的全量检测法并不能准确地反映土壤重金属的生物毒性。为了更好地了解土壤重金属的污染情况及其生物毒性,需快速有效检测土壤重金属的赋存形态及有效态含量。本文介绍了土壤有效态重金属的定义及其在土壤-有机体系统中的转移;并结合国内外相关研究领域的文献资料,按检测对象将土壤重金属有效态的检测方法分为直接检测方法(化学检测方法和物理检测方法)和间接检测方法(生物指示法),系统阐述了化学检测方法中的浸提法,物理检测方法中的梯度扩散薄膜技术和光谱分析法,及生物指示法中的指示植物检测法、微生物检测法和动物检测法的研究进展、适用范围及优缺点,概括了目前检测方法存在的主要问题是不能同时满足大面积监测和精确检测两个方面。并指出快速、大面积、原位测定污染物种类和含量,采取相应措施保障粮食安全及人类身体健康是目前迫切需要解决的问题。本文将土壤-植物-人作为一个整体,了解重金属有效态在该系统中的迁移富集机理,认为在此基础上选择合适的数据处理方法及建模参数,结合遥感、地理信息系统和全球定位系统对土壤重金属污染进行原位立体监测,是未来土壤重金属有效态含量检测与监测研究的主要发展方向。     

高风险重金属污染土壤识别研究方法综述

高风险的重金属污染土壤的识别和探测是土壤健康风险评价及管理的基础,也是有效控制土壤污染、保障环境安全和农业可持续发展的重要前提。本文综述了高风险重金属污染土壤识别的方法及各自优缺点,主要包括元素剖面分布对比、与环境标准和背景值对比、同位素示踪、探索性统计分析、GIS制图和空间分析、多元统计分析、地统计学、空间统计分析和高精度曲面建模方法。将高精度曲面建模(HASM)与GIS空间分析、多元统计分析以及空间统计分析相结合,不仅可为土壤和土地资源普查和污染调查提供方法和理论上的借鉴,而且还可直接为土壤污染现状评价和风险管理、区域环境质量改善和土地利用规划等提供科学依据,是未来高风险重金属污染土壤识别研究的重要方向之一。     

近十年来我国土壤重金属污染源解析方法比较

根据土壤实际情况选择适当的源解析方法,对于判明土壤重金属污染物来源、有针对性地进行治理具有重要意义.重点归纳近十年国内场地土壤重金属污染源解析的研究进展,按不同土地利用类型、不同重金属对常用的污染源解析方法进行汇总,在阐述各种源解析方法优势和局限的基础上,重点就主成分分析法(PCA)、正定矩阵因子分解法(PMF)、绝对...     

土壤—植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望

由于工业“三废”的排放,使农田遭受不同程度重金属的污染,重金属通过在作物体内富集进入食物链,对人畜健康构成了威胁。文章对土壤重金属的污染现状、治理途径及其原理、优缺点、可行性作了简要的回顾,对土壤重金属污染植物修复技术类型、原理、特点以及基因工程等现代生物技术在重金属污染植物修复技术中的应用前景作了进一步的展望,为实现对重金属污染土壤进行有效的生态整治与安全高效益的利用提供了新的技术途径。     

夏尔希里地区土壤重金属含量特征及空间变异分析

以夏尔希里地区为研究区,对土壤样品中Co,Cr,Cu,Mn,Ni共5种重金属的含量特征和空间分异规律进行了研究,采用单因子和内罗梅法分析土壤重金属的污染程度,并利用地统计学方法分析研究区土壤重金属的空间分异特征等。结果表明:研究区5种土壤重金属含量为:Mn > Cr > Cu > Ni > Co,5种重金属和有机质均属于中等变异强度;相关性分析结果显示:Co与Cu,Mn呈现显著相关;Cr与Cu,Ni有显著正相关;有机质与Cr,Mn,Cu,Ni均呈现正相关;重金属含量空间分异特征整体表现为绿洲区 > 荒漠区 > 山地森林区;重金属污染评价结果为:Co和Mn属于轻污染,Cr和Ni处于警戒线,属于尚清洁状态。