玉米铜污染实时动态监测的高光谱分形维数模型

重金属Cu~(2+)在玉米植株中过量积累会破坏其组织细胞结构,降低叶绿素含量,使植物代谢紊乱,都将在光谱上表现变化。传统监测污染的方法费时费力,不能满足快速实时监测的需求。农作物污染监测中的高光谱遥感监测应用技术是当前研究的重点。通过设置不同Cu~(2+)浓度的盆栽试验,测得不同Cu~(2+)胁迫浓度下玉米叶片的Cu~(2+)含量、叶绿素含量以及高光谱反射率数据,系统分析玉米叶片光谱曲线的特征以及不同Cu~(2+)胁迫浓度下的光谱分形维数与光谱指数变化的情况,建立玉米叶片Cu~(2+)浓度、光谱分形维数和光谱指数的空间分布,研究Cu~(2+)定性分析中光谱指数与光谱分形维数的关系。结果发现,光谱分形维数比光谱指数能更好地反映Cu~(2+)污染下玉米植株的生理特征的变化,从而可以成为大范围监测玉米Cu~(2+)污染的甄别依据。     

三种沉水植物对Cu、Pb复合污染底泥的修复效果

利用生态缸模拟静态水体,进行底泥重金属污染的富集试验,从富集量、生物富集系数(BSAF)和去除率等指标探究苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)等三种常见沉水植物对Cu、Pb复合污染底泥的修复效果。结果表明:苦草、黑藻富集效果最佳的时间段为培养生长的84~105 d,金鱼藻则为63~84 d。黑藻对Cu的BSAF达到15.2,是苦草的2.9倍、金鱼藻的2.7倍,黑藻中Cu含量与底泥中重金属含量达到显著负相关(r=-0.995,P0.05),表现出对Cu较高的富集能力。从去除率与BSAF显示,三种植物对Cu的富集能力为黑藻金鱼藻苦草;对Pb的富集能力为苦草黑藻金鱼藻;其中黑藻对Cu-Pb复合污染的综合修复效果最好。三种植物的一个生长周期结束时,底泥中Cu、Pb含量与试验开始的污染底泥相比差异均达到显著水平(P0.05),Cu-Pb复合污染程度有明显下降,经修复后的Cu-Pb复合污染底泥可达到《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)的Ⅱ级标准;而黑藻富集作用可以使污染底泥中Cu含量达到《土壤环境质量标准》的Ⅰ级标准。     

酸模对Cd、Cu、Pb复合污染农田的修复潜力

酸模(Rumex acetosa)的生长地域广、存活能力强、有一定的重金属耐性,是一种潜在的农田修复植物。本研究通过田间实验,采用梯度递加设计方法研究酸模对镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)复合污染农田(Cd:0.70~1.34 mg·kg^-1、Cu:180.37~224.90 mg·kg^-1、Pb:328.94~376.19 mg·kg^-1)的修复潜力。结果表明,酸模的生物量在高浓度地块中比低浓度地块降低了10.9%~28.9%;酸模对Cd、Cu、Pb的富集系数最高分别达到5.77、0.15和0.10,转移系数最高分别为1.19、0.89、0.68,其富集系数随污染程度的增加而降低,富集能力为Cd>Cu>Pb。由此可见,在Cd、Cu、Pb复合污染的农田中,酸模对Cd的修复潜力最大。     

含磷材料钝化修复重金属Pb、Cu、Zn复合污染土壤

运用2种含P材料即重过磷酸钙磷肥（TSP）和磷灰石矿尾料（PR）钝化修复Pb、Cu和Zn3种重金属并存的复合污染土壤,通过化学提取和土柱淋溶方法评价修复效果并探讨其可能存在的机理。土壤添加P材料4星期后,所有3种P处理（PR、TSP和PR＋TSP）均有效地降低了毒性提取态的Pb和Cu,其分别下降了15%~70%和10%~18%;水提取态的Pb和Cu分别下降了16%~43%和46%~58%。添加含P材料对土壤中Zn的稳定化影响较小,甚至TSP处理使水提取态的Zn提高了15%。P处理抑制了Pb和Cu在土壤剖面的径向迁移,但对Zn的影响较小。Pb和Cu的固定可能主要是由于形成了磷酸盐沉淀,而Zn的稳定性可能与表面吸附或络合作用有关。P处理未明显改变土壤pH值,尽管总P有所增加,但未观察到其径向迁移的现象。P处理对于稳定P Pb和Cu很有效,对Zn稳定效果有限,甚至有被活化的可能,在实际应用中应关注这一现象。     

银叶树对Pb、Cd、Cu污染模拟湿地的适应性和修复潜力

【目的】探究银叶树(Heritiera littoralis)对重金属污染湿地环境的修复潜力。【方法】以银叶树为研究对象,在盆栽条件下模拟湿地环境,以不添加重金属为对照(CK),探究T₁(50 mg·L^-1Pb+5 mg·L^-1Cd+100 mg·L^-1Cu)、T₂(100 mg·L^-1Pb+10 mg·L^-1Cd+200 mg·L^-1Cu)、T₃(200 mg·L^-1Pb+20 mg·L^-1Cd+400 mg·L^-1Cu)3个复合污染水平(处理)对银叶树幼苗生长、养分吸收及Pb、Cd、Cu累积量的影响。【结果】与CK相比,T₁对银叶树根部生物量无显著影响,而T₂、T₃显著抑制根部生物量生长,3个处理银叶树的株高、地上生物量、总生物量与CK无显著差异;T     

几种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn)在玉米植株不同器官中的分布特征

对葫芦岛锌厂周围污染土壤上种植的玉米进行了田间调查研究。结果表明,在污染程度不同的地区,Cd、Pb、Zn在玉米植株不同器官的浓度大小均依次为:叶>根>茎>籽粒,而Cu在玉米植株不同器官的浓度大小依次为:根>叶>茎>籽粒;Cd在玉米根、茎和叶中的富集系数最大,Cu表现居中,Pb在玉米植株各器官中的富集系数均为较低,Zn在玉米籽粒中的富集系数最大;随着土壤中重金属含量的增加,玉米植株各器官的富集能力下降。     

贵阳郊区菜地土壤重金属Zn、Cd、Pb、Cu污染及潜在生态危害评价

【目的】探明贵阳郊区菜地土壤重金属污染状况及其潜在的生态危害。【方法】选取贵阳市花溪区为研究区域,采集研究区域土壤样本50个,运用潜在生态危害指数法对土壤中测定的Zn、Cd、Pb、Cu等元素含量进行污染及潜在生态危害评价。【结果】结果表明:1贵阳郊区菜地土壤重金属污染程度大部分属于清洁Ⅰ和低污染Ⅱ,基本上不会通过蔬菜等食物链影响人体健康;从区域看,黔陶乡污染程度最低,而燕楼乡的污染程度相对最高;从单一元素看,Pb污染程度最低,而Zn污染程度相对最高。2贵阳郊区菜地土壤重金属潜在生态危害指数(Eir/RI)处于相对安全范围内,大部分处于轻微生态危害Ⅰ;从单个元素的潜在生态危害指数(Eir)值看,Cd的潜在危害指数最大;从综合潜在生态危害指数(RI)值看,4个乡镇的综合潜在生态危害指数(RI)值都小于150,处于轻微生态危害Ⅰ,基本不会影响当地生态环境。【结论】贵阳郊区菜地土壤重金属Zn、Cd、Pb、Cu污染程度相对较低,潜在生态危害处于可控范围内,基本不会对当地的蔬菜种植和生态环境产生影响。     

不同植物种类对土壤重金属污染修复及应用前景

随着人口的快速增长和工业的迅猛发展,土壤承受着巨大压力。由于工业三废、农业农药化肥以及矿区尾矿等无序排放,土壤受到不同程度污染,周边耕田的土壤质量不断下降,已严重影响到农作物的健康生长及农产品安全性。土壤污染中重金属污染尤为严重,因此,土壤修复日益受到重视。植物修复土壤技术具有绿色、安全、环保等特点,凭借着高效、低廉以及生态平衡的优势不断受到关注。鉴于修复土壤的植物种类繁多,本文根据植物种类简要介绍了其在土壤重金属中的吸附作用和植物修复技术的优点和应用前景,介绍了采用植物修复技术成功实例,提出了植物修复技术仍存在的问题及展望,以期为不同重金属污染物及特殊种植功能的植物品种选择提供参考依据。     

三峡库区农业土壤重金属含量特征及污染评价——以Cu Pb和Zn为例

通过田间采样和室内分析,对重庆市三峡库区6个区(县)(丰都、奉节、江津、万州、武隆和忠县)农业土壤中Cu、Pb和Zn的含量特征进行了调查研究,并同时对其污染状况进行了评价.结果表明,重庆市三峡库区农业土壤Cu、Pb和Zn全量的平均值分别为(29.96±12.80)mg·kg-1(25.45±8.80)mg·kg-1和(64.79±18.79)mg·kg-1;其有效态含量的平均值分别为(1.66±1.36)mg·kg-1(1.67±1.24)mg·kg-1和(2.95±3.02)mg·kg-1;3种重金属有效态含量变异均明显大于全量的变异;Cu、Pb和Zn有效性系数分别为(5.53±3.77)%、(7.52±7.18)%和(4.36±4.14)%.各区(县)农业土壤Cu、Pb和Zn的有效态与其全量间均呈显著或极显著正相关;Cu、Pb和Zn全量两两间也呈现显著或极显著正相关.各区(县)农业土壤重金属单因子污染状况均表现为Cu＞Zn＞Pb;各区(县)农业土壤重金属综合污染指数平均值为0.38±0.20,属安全等级,表明调查区域土壤清洁.     

EDTA对As、Ni、Cd、Pb在玉米植株中累积特性的影响

将污染的土壤进行室内栽培种植试验,通过施加不同浓度的EDTA溶液,研究不同玉米部位对重金属砷、镉、镍、铅的富集情况。结果表明:土壤中施加低浓度EDTA时,可使玉米中As、Ni、Cd、Pb的总含量呈一定的下降趋势。随着EDTA浓度的增加,玉米中As、Ni、Cd、Pb的含量均呈增加的趋势,不同部位吸收特征有所不同。     

基于SD-SVD-Burg的玉米叶片铜铅污染甄别与程度诊断

为研究一种快速甄别作物受重金属污染的元素类别和所受污染程度的方法,于2017年设置不同梯度铜(Cu)、铅(Pb)胁迫下的玉米盆栽实验,对玉米的紫谷、绿峰和红边3个光谱特征区间的高光谱数据进行光谱一阶微分和奇异值分解处理,并结合Burg算法绘制功率谱密度曲线,同时利用2014年采集的光谱数据作为验证组检验该模型的稳定性。结果表明:健康玉米叶片与不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片光谱信号的功率谱密度曲线的波峰数及波峰坡度均不相同。功率谱曲线平均功率和玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数最高可达0.9958,证明该方法在对玉米进行污染元素种类辨别和污染程度诊断方面具有可行性,不同年份Cu与Pb胁迫下绿峰功率谱曲线平均功率与玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数分别为0.9213和0.9915,进一步验证该算法在玉米Cu、Pb污染诊断方面具有稳定性与普适性。     

赤子爱胜蚓处理土壤重金属Pb、bu复合污染效果研究

近年来,土壤重金属污染日益严重,且大多数以复合污染的形式出现,因此寻求一种有效处理重金属复合污染的方法迫在眉睫。本文模拟在重金属污染的土壤中接种赤子爱胜蚓,研究赤子爱胜蚓对Pb、Cu两种重金属的单一耐受力,设置Pb实验浓度分别为1000mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg;Cu实验浓度分别为120mg/kg、160mg/kg、200mg/kg、240mg/kg。结果表明,赤子爱胜蚓对Pb的耐受力明显高于Cu的耐受力。在此基础上研究了Pb、Cu复合污染下,赤子爱胜蚓对重金属污染土壤的重金属富集及耐受力变化情况。在Pb胁迫下,蚯蚓对Cu的富集降低,在Cu的胁迫下,蚯蚓对Pb的富集明显降低。赤子爱胜蚓对重金属Pb的富集量随着土壤中重金属的浓度增加而增加。蚯蚓体内重金属Pb、Cu的浓度升高对蚯蚓的活动会造成一定程度的抑制作用,导致蚯蚓对土壤中的重金属Pb、Cu的富集效果降低。     

FAAS法测定浉河水中铜、锌、铅、镉含量

采用火焰原子吸收法测定了信阳市浉河水体中重金属铜、铅、锌、镉含量。结果表明,浉河水体中铜、铅、锌、镉的最高含量分别为0.042、0.028、0.267、0.006mg/L,符合国家Ⅱ类水质标准。     

河北省玉米主产区土壤重金属污染水平调查研究

在大面积调查的基础上,通过现场调查取样、实验室检测、数据统计分析等,对河北省15县20.53万hm2玉米主产区土壤中重金属的污染现状进行了调查研究,结果表明:河北省玉米主产区域所监测的1 535个样点中,6个样点综合污染指数超过0.7,处于警戒限或轻污染等级,其他区域土壤质量良好,全部为清洁;根据河北省土壤重金属本底值和国家一级土壤环境质量标准评价,所监测的8种重金属在河北省玉米主产区均存在不同程度的污染累积现象;全省总污染面积占到了监测总面积的12.0%;不同重金属污染程度不同,不同县域污染程度不同。用综合污染指数法评价所监测的15个县,均存在污染等级处于警戒限和轻污染水平的土壤,其中警戒限水平的土壤面积占到了监测总面积的39.8%,轻污染水平的土壤面积占到了总面积的4.6%。     

基于CWT-HHT的玉米叶片铜离子污染信息探测

为了准确探测农作物在不同浓度重金属污染下叶片光谱间微弱的畸变信息,本研究通过设置不同浓度铜离子（Cu2+）胁迫下的玉米盆栽实验,在采集了不同梯度下玉米叶片光谱并测定同期叶片Cu2+含量的基础上,采用连续小波变换（CWT）结合希尔伯特-黄变换（HHT）的方法,构建CWT-HHT算法以探测玉米叶片光谱重金属污染信息,同时与红边位置（REP）、红边归一化指数（NDVI705）和红边植被胁迫指数（RVSI）等常规的植被指数监测方法进行对比分析。结果表明：基于CWT-HHT探测方法提取的瞬时能量峰值呈现先升高、后降低的趋势,与玉米叶片Cu2+含量变化趋势一致。而且通过与植被指数监测农作物重金属污染的方法对比,证明CWT-HHT探测结果最优,表明CWT-HHT方法在玉米叶片重金属Cu2+污染信息探测方面具有可行性。     

Effects of Cd and Pb pollution on soil enzymatic activities and soil microbiota

Based on a representative sampling method and pot experiment with different concentrations of Cd and Pd, the enzymatic activities (urease, phosphatase, catalase, invertase), population of bacteria, fungus and actinomycete in the soil, the Cd and Pd pollution status of soil samples (from the wastewater-irrigated area of Baoding suburb) were appraised. Unitary linear and nonlinear curve-fitting optimization models were applied in the research, and the relationship between Pb and Cd causing pollution and enzymatic activities of the tested soils were discussed. The research may provide a theoretical basis for protecting the environment in the region of Baiyangdian Lake, Hebei province, prevent soil pollution, and ascertain biochemical indexes, which reflect soil heavy metal pollution levels. The research results indicated that: (1) there was obvious accumulation of Pb and Cd in the wastewater-irrigated area, also the accumulation in wastewater-irrigated soil is more than that in fresh water-irrigated soil, and accumulation on surface layer was more than that in the lower layer. Pb and Cd contents in the tested soils exceeded the standards of soil background values for some major cities at home and abroad and the world soil Cd and Pb contents range. This means that the tested soil had reached a lightly polluted level; (2) there existed an obvious negative correlation between soil enzymatic activities and Pb and Cd contents in wastewater-irrigated soil, where the soil urease and catalase activities decreased obviously with the increase of Pb and Cd contents in soil. Therefore, the urease and catalase can be considered as biochemical indexes that reflect the degree of soil Pb and Cd pollution; (3) the pot experiments indicated that the influence of Cd on soil enzymatic activities was greater than that of Pb. Generally, the effect of Cd on soil phosphatase, urease, catalase is more obvious than that on invertase, while Pb has a more obvious effect on invertase than Cd; (4) pot experiments of triple cropping showed that, Cd and Pb had an obvious inhibiting effect on microbes. The influence sensitivity of Cd and Pb on different microbes was ordered as bacteria > actinomycete > fungus. Cd had a greater inhibiting effect on microbes than Pb, the influence of Cd and Pb on actinomycete and fungus was relatively smaller, therefore, bacteria can be chosen as an important index that reflects the effect of Cd and Pb on microbe sensitivity.     

Cu Cd Pb Zn对酸性耕作土壤3种酶活性的影响

采用添加外源重金属和室内培养的方法,研究了Cu、Cd、Pb、Zn对1个酸性耕作土壤中脲酶、蛋白酶和过氧化物酶活性的影响.Cu添加浓度为50、100、200、400、600mg·k-1,Cd添加浓度为1、5、10、15、20mg·kg-1,Pb添加浓度为100、300、500、800、1 200mg·kg-1,Zn添加浓度为50、100、200、400、800 mg·kg-1.结果表明,Cu、Cd、Pb、Zn对脲酶以抑制作用为主,4种重金属对酶毒性大小依次为Cu>Cd>Zn≥Pb,但在培养末期抑制作用都趋于减弱.Pb、Cu、Cd、Zn在前17 d的培养中使蛋白酶酶活性急剧降低,以后蛋白酶活性维持在此较低水平上.短时间内(3d)Zn对过氧化物酶具有强烈的抑制作用,但总体看来4种莺金属对过氧化物酶活性的影响均较小.上述结果表明,脲酶对农田土壤Cu污染具有指示作用,蛋白酶对农田土壤4种重金属污染都具有指示作用,过氧化物酶仅对土壤Zn的短期污染具有指示作用.     

陕西商洛某冶炼厂周边农作物重金属污染评价

【目的】分析陕西商洛某冶炼厂周边农作物的重金属污染状况,为当地农作物的科学种植提供参考。【方法】以商洛某冶炼厂周边的小麦、玉米、香菜、青菜、菠菜、油菜、葱、蒜等农作物为研究对象,测定农作物中Cu、Zn、Cd、Ni 4种重金属的含量,采用单项污染指数法、综合指数法和聚类分析法评价农作物中4种重金属的污染状况。【结果】研究区农作物中Zn、Cu、Ni含量均未超标,但是青菜、菠菜、油菜、香菜、小麦中出现了不同程度的Cd含量超标现象,由单项污染指数可知,小麦叶、秆及油菜叶和青菜茎Cd轻度污染,香菜茎、叶和青菜叶、菠菜叶中Cd重度污染。由重金属综合污染指数(P综合)可知,麦秆的重金属污染属警戒级,小麦叶、青菜茎、油菜叶属轻度污染,香菜茎、叶和青菜叶、菠菜叶属重度污染,与聚类分析结果一致。农作物中的Cd与Ni、Cd与Zn、Ni与Zn之间存在着极显著的正相关性,说明其污染源可能相似,也可能是复合污染所致。【结论】陕西商洛某冶炼厂周边叶菜类蔬菜吸附重金属能力较强,玉米、大蒜、葱未被重金属污染,适合于研究区种植,而香菜、青菜、菠菜、油菜和小麦已被重金属污染,尤其是香菜、青菜、菠菜不适合于研究区种植。