Cd、Pb单一及复合污染下土壤酶生态抑制效应及生态修复基准研究

由于土壤酶活性可有效地反映土壤重金属的污染程度,因此,本文通过研究Cd、Pb单一及复合污染对土壤酶（脱氢酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶）活性的影响,以期选取合适的土壤酶指标作为Cd、Pb污染的生物标记物,为建立Cd、Pb污染生态修复的基准提供科学依据。研究结果表明,不同的土壤酶活性对Cd、Pb的敏感性各不相同,并且酶活性随土壤重金属浓度增加表现为叠加效应或拮抗效应。Cd、Pb单一及复合污染对脲酶活性抑制作用显著,Cd、Pb复合污染对脲酶活性表现为叠加效应,因此,脲酶可作为土壤Cd、Pb污染的生物标记物。通过半数生态剂量模型研究发现：Cd、Pb污染下,50%脲酶活性受抑制的毒性阈值分别为2273和2703;Cd污染土壤的生态修复基准值为1.33mg·kg-1,Pb污染土壤的生态修复基准值为106mg·kg-1。     

砂姜黑土中重金属Cu、Cd、Zn形态分布与土壤酶活性研究

采用小麦农田取样,对土壤中的重金属运用连续提取方法,研究了皖北砂姜黑土中Cu、Cd、Zn的化学形态特征及其与四种土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶)活性间的关系。结果表明:在砂姜黑土中,残留态Cu、Cd、Zn在总量中所占比例很高,交换态、有机态、碳酸盐结合态含量明显低于残留态。在三种元素中,Zn的化学形态变化趋势最为一致,表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>有机态>交换态;砂姜黑土中交换态Cu、Cd、Zn对脲酶活性有显著抑制作用,有机态Cu、Cd、Zn对过氧化氢酶表现为一定程度的促进作用。因此,在砂姜黑土壤中,把交换态Cu、Cd、Zn和脲酶以及中性磷酸酶的活性共同作为评价土壤Cu、Cd、Zn污染程度的主要生化指标是可行的。     

河北主要土壤中Cd和Pb的形态分布及其影响因素

采用网室盆栽试验和大田取样 ,运用连续提取方法 ,研究了河北平原潮土和潮褐土两种土壤中Cd、Pb的化学形态特征及与其影响因素的关系。结果表明 :随着Cd、Pb污染程度的增加 ,其交换态有增加趋势。当高浓度重金属污染土壤时 ,Cd(潮土 >1mgkg- 1、潮褐土 >5mgkg- 1)主要以交换态存在 ,并表现为 :交换态 >碳酸盐结合态 >铁锰氧化物结合态 >有机结合态 >残留态 ;Pb主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态存在。在低浓度重金属污染的土壤中 ,Cd (潮土 <1mgkg- 1、潮褐土 <5mgkg- 1)的残留态、有机结合态成倍增加 ,甚至超过交换态 ,表现为 :残留态 >碳酸盐结合态 >有机结合态 >交换态 >铁锰氧化物结合态 ;Pb主要以铁锰氧化物结合态和残留态存在。Cd、Pb在土壤中的分布与土壤的pH值 ,有机质含量密切相关。     

土壤酶活性评价镉锌铅复合污染的可行性研究

模拟试验研究表明在Cd、Zn、Pb复合污染处理土壤中,过氧化氢酶、脲酶活性与碱性磷酸酶或转化酶活性可构成综合评价体系,反映土壤Cd、Zn、Pb污染含量以及土壤Cd-Zn、Zn-Pb复合污染效应,用其评价土壤Cd、Zn、Pb复合污染具有一定可行性。     

安徽主要水稻土中重金属形态分布与土壤酶活性研究

通过野外调查和实验分析,对安徽几类不同地貌下的水稻土中重金属Cu、Zn、Pb的化学形态特征及其与4种土壤酶活性间的关系进行了研究.结果表明:3种不同地区水稻土中,残留态和有机态Cu、Zn、Pb含量在总量中所占比例最高.平原和丘陵地区水稻土中有机结合态Cu、Zn、Pb明显高于山区;而山区水稻土中Fe-Mn氧化物结合态Cu、Zn、Pb相对含量高于平原和丘陵地区.在水稻土中,碳酸盐结合态Cu、Zn对过氧化氢酶活性的抑制作用最大,交换态Pb对脲酶活性的抑制作用最大.反映水稻土Cu、Zn污染用碳酸盐结合态Cu、Zn和过氧化氢酶活性指标,而反映Pb污染用交换态Pb和脲酶活性指标是可行的.     

海南岛砖红壤中铅、镉的化学形态与转化

采用土培实验和连续提取.原子吸收分光光度法,研究了重金属Pb、Cd在海南岛花岗岩砖红壤中的形态组成、外源Pb、Cd污染及化学修复剂磷、钙、硫对土壤重金属形态的影响.结果表明:在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中残余态Pb>有机质结合态Pb>铁锰氧化物结合态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低;重金属Cd的化学形态以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态为主,土壤中交换态Cd含量较高,其中铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>有机结合态Cd>残余态Cd>水溶态Cd,说明土壤Cd的环境风险较高.当外源Pb、Cd污染土壤时,有铁锰结合态Pb>残余态Pb>有机态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,交换态Cd>铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>残余态Cd>有机态Cd>水溶态Cd的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb、Cd和交换态Pb、Cd的含量,并使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,但残余态Pb、碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机态Cd有增加的趋势,残余态Cd的含量基本稳定.     

膨润土对轻度镉污染土壤钝化修复效应研究

通过盆栽和大田小区试验,研究了膨润土对Cd污染土壤修复效应。结果表明,盆栽和大田条件下施用膨润土后土壤Cd交换态含量分别较对照降低了41.3%~86.1%和7.9%~24.6%,铁锰氧化物结合态(OX)和残渣态(RES)Cd含量则有所上升。水稻各部分Cd含量总体上随膨润土投加量的增加而降低,与对照相比,盆栽条件下根、茎、叶、糙米中Cd含量最大降幅分别达到46.0%、49.8%、54.2%和71.8%,大田小区条件下水稻各部分Cd含量最大降幅分别达到35.3%、48.8%、36.0%和40.9%。投加不同浓度膨润土后,水稻幼苗叶片SOD酶活性和可溶性蛋白含量在一定程度上有所促进,而POD酶活性和MDA含量则表现为明显的抑制效应(P0.05)。在盆栽和大田实验中,施用膨润土显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),与之相反,在盆栽实验中,土壤Cd蔗糖酶活性较对照处理显著降低(P0.05),降幅达44.3%~52.3%,而大田条件下各处理间差异不显著(P0.05);脲酶活性随膨润土施加量的增加呈现出先降低后增加的趋势。     

6种固化剂对土壤Pb Cd Cu Zn的固化效果

通过在重金属污染土壤中分别施加沸石、石灰石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土和海泡石6种固化剂,研究了这6种固化剂对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果,筛选出几种效果较好的固化剂。实验结果表明：沸石、石灰石和羟基磷灰石均能够有效地降低土壤中交换态Pb、Cd的含量,并且明显减少了土壤中Pb、Cd的毒性浸出量,其中沸石最多降低土壤中交换态Pb、Cd含量分别达到48.7%和56.2%,减少土壤中Pb、Cd的毒性浸出量达到37.1%和30.1%;沸石、石灰石均能够有效降低土壤中交换态Cu的含量,降低量分别高达68.1%和85.2%,膨润土能有效减少土壤中Cu的毒性浸出量,减少量最高达到66.51%;石灰石对土壤中Zn有着良好的固化效果。     

施用碳酸钙对土壤铅、镉、锌交换态含量及在大豆中累积分布的影响

在重金属复合污染的土壤中,通过施用不同水平的碳酸钙对土壤进行改良,研究土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量的变化以及在大豆植株中的累积分布.结果表明:(1)在污染土壤中施用碳酸钙,能够降低土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且随着碳酸钙施用量的增加,土壤中这3种重金属交换态含量呈明显降低趋势.在土壤中施用碳酸钙改善了大豆植株的生长状况,有效地抑制大豆植株对土壤Pb、Cd、Zn的吸收.从而减缓了重金属对大豆植株的毒害作用.(2)2.0 g/kg为碳酸钙的最佳施用量,能使大豆籽粒增产47.5%.籽粒中Pb含量降低73.0%,Cd含量降低53.8%,但在这个重金属污染矿区土壤中施用碳酸钙仍无法使籽粒中的重金属含量达到国家粮食卫生标准中Pb、Cd低于0.2 mg/kg的标准.     

石灰石和海泡石组配对水稻糙米重金属积累的影响

为了研究组配改良剂(石灰石+海泡石,LS)对于重金属Pb、Cd、Cu和Zn复合污染稻田的修复效果,在湘南某矿区附近稻田中进行了组配改良剂的田间试验。结果表明:施用0~1.8 kg m-2的组配改良剂LS使土壤pH和CEC显著增加,使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量显著降低。土壤Pb、Cd、Cu和Zn交换态含量的降低是pH升高,土壤胶体的CEC增加及土壤吸附能力增强的共同作用。施用组配改良剂LS显著降低了3个水稻品种(黄华占、丰优9号、Ⅱ优93)糙米中Pb、Cd和Cu的累积量,最大降幅分别为55.8%、66.9%、37.4%,而对糙米中Zn的含量没有明显影响。当LS施用量为1.8 kg m-2时,能使丰优9号糙米中Cd含量(0.195 mg kg-1)达到国家食品中污染物限量标准(0.20 mg kg-1)以下。土壤中交换态Pb、Cd和Cu含量的降低是糙米中重金属累积量减少的原因。土壤交换态Pb、Cd和Cu含量的对数值(lnC交换态)与其糙米中含量(lnC糙米)的对数值之间存在显著的线性相关关系。     

污染水稻土中重金属的形态分布及其影响因素

通过BCR3步提取法研究了江西省贵溪铜冶炼厂污染区水稻土中重金属的形态分布。研究表明,废渣场渗滤液污染区域(渣场区)的污染较污水灌溉污染区(污灌区)严重,渣场区土壤中Cu、Pb、Cd的含量高于污灌区,而污灌区土壤Ni含量较高。在表层(0～20cm)水稻土中,Cu以可氧化态为主,Pb以可还原态和可氧化态为主,Cd以酸溶态为主,Ni以残渣态为主,不同重金属元素的有效态所占总量百分比大小顺序是Cd>Cu>Pb>Ni。土壤重金属不同形态之间也呈现一定的相关性,说明Cu与Pb、Cd、Ni之间具有同源性。土壤pH主要影响了污灌区中Cu的形态分布,以及渣场区土壤酸溶态Ni的分布。土壤有机质含量对各重金属形态分布的影响不明显。     

湖南4个典型工矿区大豆种植土壤Pb Cd Zn污染调查与评价

通过对湖南4个典型工矿区（郴州柿竹园矿区、郴州宝山矿区、衡阳水口山矿区、株洲清水塘工业区）大豆以及其种植土壤的采样调查,综合评价了4个工矿区大豆及其种植土壤重金属污染程度。结果显示：（1）4个工矿区21个采样点的大豆及其种植土壤已经受到了重金属污染。土壤中Pb、Cd、Zn的浓度范围分别为269.02～6450.35、3.04～23.93、104.22～381.91mg·kg-1,大豆籽粒中这3种重金属的浓度范围分别为4.69～20.05、0.81～5.48、24.87～190.48mg·kg-1,均已超过相应的标准。（2）21个采样点中大豆植株对Pb、Cd和Zn的生物富集系数大小依次为Cd〉Zn〉Pb,表明大豆植株对Cd富集能力大于Zn和Pb。（3）21个土壤样品中交换态Pb、Cd、Zn含量与大豆植株样品各部位中这3种重金属元素含量基本上存在着显著或极显著的正的线性关系。     

甘肃主要农业土壤中Cu、Zn、Mn、Fe的形态及有效性研究

本文对甘肃省主要农业土壤中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ的形态及其有效性进行了研究。结果表明，供试土壤的全Ｃｕ含量范围为２２－２４ｍｇ／ｋｇ，全Ｍｎ为５４２－７７２ｍｇ／ｋｇ，全Ｆｅ为３５６８５－３８３５５ｍｇ／ｋｇ。四种元素均以灌漠土的含量最低，褐土最高。土壤中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ的大部分以残留矿物态和氧化铁结合态存在。生物试验和统计分析表明，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ的交换态和松结有机态对植物最为有效，     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

超积累植物东南景天根际土壤酶活性研究

通过野外调查和盆栽试验研究了超积累植物东南景天根际土壤酶活性变化及其与重金属有效态的关系。研究结果表明,在矿山土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤上,种植超积累生态型东南景天后,根际土壤有效态Zn分别比非根际减少了14.3%,7.9%和47.4%,有效态Cd分别比非根际减少25.1%,21.9%和20%。在铅锌矿区,东南景天生长地段土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶活性高于其它植物生长地段。在矿山土壤和重度污染土壤中,超积累生态型东南景天根际土壤酶活性明显高于非根际土壤,同时也高于非超积累生态型根际土壤。Pb、Zn、Cd、Cu4种重金属对东南景天根际土壤脲酶、蔗糖酶、脱氢酶活性均有抑制作用,而Pb对磷酸酶有一定的刺激作用。东南景天根际土壤脱氢酶、酸性磷酸酶活性与重金属有效态含量呈极显著相关。     

外源锌对水稻植株镉的累积差异分析

通过水稻威优46盆栽种植试验,研究了外源Zn施用(0,40,80,160 mg/kg 4个水平)对Cd中度(0.72mg/kg)和重度(5.26mg/kg)污染土壤中Cd生物有效性及水稻Cd累积的差异。结果表明:施Zn对各检测指标存在影响,但土壤Cd总量仍是土壤Cd活性和水稻Cd累积差异变动的主控因素。在Cd中度污染土壤中,施Zn降低了土壤交换态Cd含量1.9%~17.0%,但水稻根表铁膜、根和糙米中Cd含量随Zn施用浓度的增大而增大,糙米Cd含量从0.09mg/kg上升到0.17mg/kg,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著正线性相关。在Cd重度污染土壤中,施Zn增大了土壤交换态Cd含量2.1%~4.8%,但降低了水稻各部位中Cd含量,当施Zn浓度超过80mg/kg时,糙米Cd含量可从对照组的0.45mg/kg降低到0.12mg/kg,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2017)的要求,相关分析显示糙米Cd含量与土壤交换态Zn含量显著负线性相关。对2种Cd污染程度的土壤,施Zn均可增大Cd在水稻地下部的累积率,从而降低水稻地上部Cd的累积率。在Cd重度污染土壤中,可通过施Zn降低糙米Cd含量,施Zn量80mg/kg是试验中最佳施用量;但在Cd中度污染土壤中,施Zn有增大糙米Cd含量的风险。     

中南某锑矿及其周边农田土壤与植物重金属污染研究

以南方某锑(Sb)矿区周边土壤与植物为研究对象,采集土壤与植物样品,测定其Sb、As、Cd、Zn、Pb浓度,研究土壤和植物中重金属的污染程度及富集特征。结果表明,矿区周边土壤受Sb污染严重,各采样点全量Sb为3.08~219 mg/kg,平均54.0 mg/kg,同时伴有As、Cd、Zn和Pb污染,其中Cd污染相对严重;但土壤中Sb与土壤As、Cd、Zn和Pb没有相关性,土壤As、Cd、Zn和Pb之间呈极显著的线性相关。矿区周边植物同样受到严重的Sb、As、Cd和Pb的污染,蔬菜可食部分Sb最高达2.05 mg/kg,存在较高的人体摄入风险,且蔬菜中As和Pb超标严重。所采集植物中水麻对Sb有较强的积累和转移能力,是修复Sb污染土壤的潜在植物资源。     

DISTRIBUTION AND SEQUENTIAL EXTRACTION OF SOME HEAVY METALS FROM SOILS IRRIGATED WITH WASTEWATER FROM MEXICO CITY

A sequential extraction procedure was used to fractionate Cu, Cd, Pb and Zn in 4 soil profiles into the designated forms of water soluble + exchangeable, organically bound, carbonate and Mn oxides bound. Soil profiles were obtained from the Rural Development District 063, State of Hidalgo, which have been irrigated with wastewater coming out of the basin of Mexico. The total heavy metal contents range as follows: Cu, 8.9 to 86.5 mg kg^-1 Cd, 0.86 to 5.07 mg kg^-1 Pb, 18.1 to 131.7 mg kg^-1 and Zn, 101 to 235.5 mg kg^-1. The highest concentrations of total heavy metals were found in the surface layers at all soil profiles. Sequential chemical fractionation indicated that the four metals were predominantly associated with the organic fraction at most soil samples. The contents in all fractions of the four metals showed a decrease with depth which has been explained by the variations in the organic matter and CaCO₃ contents in the different layers of soils. These soil properties were also the most important variables in the biological availability of the metals in these soils.     

Cd Pb污染土壤中蛋白酶酸性磷酸酶脱氢酶活性的变化

通过现场采样及室内分析方法,研究了Cd、Pb严重污染的土壤中蛋白酶、酸性磷酸酶和脱氢酶活性的变化及其与土壤Cd、Cu、Pb、Zn含量和土壤基本性质之间的关系。通径分析表明,影响蛋白酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、砂粒和黏粒,其中土壤有效Zn刺激了酶活性而土壤有效Cd抑制了酶活性;影响酸性磷酸酶活性主要直接因素为碱解氮、速效磷、pH值,土壤有效Cu、土壤有效Cd、土壤有效Pb、土壤有效Zn对酸性磷酸酶的直接影响较小;影响脱氢酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、土壤速效钾,其中土壤有效Cd抑制了酶活性而土壤有效Zn刺激了酶活性。总体而言,4种重金属有效态对酶活性毒性大小依次为：Cd〉Cu〉Pb〉Zn。综合简单相关分析结果可知,总体上Cu、Cd、Pb、Zn复合污染刺激了蛋白酶活性,抑制了脱氢酶活性,对酸性磷酸酶活性影响不大,脱氢酶可作为上述土壤重金属复合污染的指标。3种土壤酶活性变化是重金属与土壤理化性质综合作用的结果。