土壤-甘蔗作物系统中镉的生物有效性研究

采用田间调查及ICP-MS等技术手段结合,在广西采集田间甘蔗和甘蔗根际土,分别用乙酸(HAc)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、氯化镁(MgCl2)3种化学提取方法和梯度扩散薄膜技术(DGT)提取甘蔗根际土中有效态镉(Cd)含量,研究其与甘蔗根、叶和茎中Cd含量之间的关系。简单相关分析表明,4种方法提取的有效态Cd含量都与甘蔗根和茎中Cd含量显著相关,但DGT的相关性优于化学提取方法。综合土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM%)和土壤颗粒组成等理化指标对土壤有效态Cd含量的影响,运用多元统计分析,确定两种主成分因子,建立了多元回归模型。结果表明,DGT技术模型融合了影响土壤Cd生物有效性的主要因子,预测结果几乎不受本研究所选取的土壤基本理化指标影响,因而是一种预测Cd生物有效性的较好方法。     

薄膜扩散梯度技术测定水体中砷及其影响因素研究

薄膜扩散梯度技术(Diffusive Gradients in Thin Films Technique,DGT)是近年来应用于水体、沉积物和土壤中的铜镉等重金属生物有效性研究的一种新技术.采用标准溶液培养方法研究了以氧化铁作为吸附剂的DGT测定水环境中无机砷含量的可行性,并探讨了待测介质的pH和As价态对DGT测定结...     

基于薄膜扩散梯度技术的复合污染土壤镉的生物有效性研究

以两种典型的陆生植物小麦和玉米为供试材料,采用盆栽实验生物富积方式,对比研究了薄膜扩散梯度(DGT)技术与5种传统的化学提取方法评价铅(Pb)复合存在下土壤镉(Cd)的生物有效性。结果表明,Cd污染土壤中Pb的存在促进两种植物对Cd的吸收,并随Pb浓度的增加其促进作用更趋明显;DGT技术测定的土壤有效态Cd含量随土壤Pb浓度的增加而显著增加,土壤溶液中Cd的浓度和4种单一提取剂(醋酸、氯化钙、醋酸钠和乙二胺四乙酸)提取的土壤有效态Cd含量均与DGT技术表现出类似的变化趋势,从动力学和静态平衡两种角度揭示了土壤Pb的存在增强Cd的生物有效性;Pearson回归分析显示,6种方法表征的土壤有效态Cd含量均与两种植物体内Cd的含量呈显著正相关,但DGT、土壤溶液和CaCl2的相关系数明显高于其他3种化学提取方法。结果显示,DGT技术与传统方法(土壤溶液法和CaCl2提取法)均可用于预测土壤Cd的生物有效性。     

基于梯度扩散薄膜技术的太湖金属和营养盐区域污染特征分析

本研究利用梯度扩散薄膜技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)对太湖7个湖区的水体和沉积物中金属与营养盐有效态含量进行原位监测,并分析污染物的区域特征。结果表明,DGT所测有效态浓度低于传统化学方法所提取浓度,且能实现低浓度、多元素同时监测。具体来看,太湖水体中金属的DGT有效态含量较低,区域差别较小。沉积物中9种典型金属的DGT有效态含量排序为FeMnZnNiAsWCoMoCu,其中,Fe、As、Zn、Ni和W在竺山湾、梅梁湾和贡湖污染相对较重,在湖心区、胥湖和东太湖污染相对较轻,其余金属分布较平均且含量较低。与金属不同的是,太湖水体中DGT所测的有效磷(P)含量整体较高,最高值出现在贡湖,达83.2μg·L~(-1)。沉积物中DGT有效态P的区域分布更明显,以竺山湾、梅梁湾和沿岸区污染相对较重,最高值出现在竺山湾,达500μg·L~(-1)。对比沉积物和水体中DGT有效态P含量发现,竺山湾、梅梁湾和沿岸区沉积物可能是P的主要储存场所,具有潜在释放风险。     

基于梯度扩散薄膜技术评估稻田土壤中镉的生物有效性

为了给重金属污染农田土壤的安全性评估提供方法学指导,以稻田土壤-水稻体系为对象,通过比较化学提取法(土壤溶液法和0.01 mol·L~(-1)Ca Cl2提取法)和梯度扩散薄膜技术(DGT)所提取的有效态镉(Cd)含量与水稻谷粒中Cd含量(0.06~2.16 mg·kg~(-1))的相关关系,阐述DGT是否能更准确评估Cd的生物有效性及其作用机理。结果表明,土壤Cd全量与谷粒中Cd含量、几种有效态Cd提取量均未显示出显著相关性,不能真实反映Cd的生物有效性。DGT提取的Cd含量与谷粒Cd含量的相关性系数(R_(线性)~2=0.89和R_(曲线)~2=0.94)高于土壤溶液法(R_(线性)~2=0.87和R_(曲线)~2=0.92)和0.01 mol·L~(-1)Ca Cl2提取法(R_(线性)~2=0.80和R_(曲线)~2=0.83),R值分析表明DGT技术模拟了根部吸收土壤Cd过程中土壤固-液释放补给动态过程。因此,与传统化学提取法相比,DGT技术能更好地预测Cd污染土壤(0.31~10.64 mg·kg~(-1))中Cd的生物有效性。     

DGT法原位测量水体中金属有效态组分及动力学研究

根据不同厚度扩散膜DGT(梯度扩散薄膜)对金属络合易解离态解离能力差异性这一原理,提出了一套计算金属解离动力学及有效态组分方法,并将其应用于水体Zn、Ni、Cu、Fe、Mn、Cd、Pb等金属形态及运移动力学特征差异性计算中。结果表明,研究提出的计算方法,克服了原有方法过拟合的缺点,可以不借助第三方金属形态分析软件一次性计算出金属有效态含量、组分构成及K-1值,且计算结果更好地体现出有效态中络合易解离部分的贡献,计算公式假设参数少,避免了金属价态、有机质组分构成差异性等因素对有效态含量计算的影响。     

不同土壤镉提取方法预测稻米富集镉性能评估

为筛选土壤镉(Cd)有效态提取方法并建立其与稻米Cd污染之间的累积模型,采用大田协同采样方式收集了土壤-水稻140对样品,分别研究了土壤Cd总量及土壤溶液Cd含量和化学浸提(醋酸HAc、复合有机酸、乙二胺四乙酸EDTA、CaCl2)、梯度扩散薄膜(DGT)技术提取的Cd含量与水稻糙米Cd含量的相关性,以评估不同提取方法预测稻米Cd累积模型的可行性。结果表明,研究区所在的长株潭地区存在较为明显的土壤及稻米Cd污染风险,EDTA提取Cd含量与土壤Cd总量显著正相关,模型拟合决定系数R2达到0.908 4,以总量预测稻米Cd污染存在37.2%~39.8%的误判率,0.01 mol·L^-1CaCl2提取的土壤Cd有效态含量存在明显的适用范围限制,在0.04~0.13 mg·kg^-1范围内,效果明显差于其他数据区域,模型决定系数R2仅为0.006。DGT技术能较好地预测稻米对Cd的吸收富集性能,且能区分土壤库供给能力差异对稻米富集Cd的影响,与传统化学浸提方法比较,DGT技术提取的土壤Cd有效态含量与稻米Cd含量具有更好的相关性(R^2=0.585 4,0.900 9),是预测稻米富集Cd较为理想的土壤有效态提取方法。     

梯度扩散薄膜技术(DGT)的理论及其在环境中的应用Ⅱ:土壤与沉积物原位高分辨分析中的方法与应用

从吸附膜的设计、采样装置的设计和分析方法三个方面系统介绍了梯度扩散薄膜技术(DGT)在土壤和沉积物介质中原位高分辨研究的方法学,并回顾了DGT自诞生以来在根际土壤和沉积物中原位高分辨应用所取得的重要研究成果,最后探讨了DGT在原位高分辨研究中的发展前景。DGT技术在沉积物和土壤中对污染物微界面机制的原位高分辨率研究,能够揭示控制重金属污染的关键过程,为针对性地做出管理控制方案提供了重要理论支持,从而推动我国对土壤、沉积物污染的防治和粮食安全的控制。     

基于RF和MLR的土壤重金属影响因素分析及生物有效性预测

为探究影响土壤中重金属累积和生物有效性的因素,以桂北地区某铅锌矿流域为研究对象,综合运用单因子指数法、风险评价编码法(RAC)、多元线性回归模型(MLR)和随机森林模型(RF)进行土壤重金属(Pb、Zn、Cu和Cr)累积影响因素分析及生物有效性预测。结果表明：研究区Cr含量无超标且空间分布相对均匀(变异系数为0.51);Cu、Pb和Zn的含量均值(分别为52.58、280.31 mg·kg^-1和654.71 mg·kg^-1)均大于广西西江流域土壤重金属背景值,在思的河山前和地下河入口处全量和生物有效性均较大,对土壤生态环境具有一定风险;对于重金属全量分布和生物有效态的影响因素,阳离子交换量(CEC)、黏粒(Clay)、土壤有机质(SOM)和铁铝氧化物对Cr影响较大,SOM、Clay、pH和铁铝氧化物对Cu影响较大,pH、电导率(EC)和Clay对Pb影响较大,CEC、pH、土壤质地和铁铝氧化物对Zn影响较大;生物有效性预测结果显示RF和MLR均可较好地预测土壤重金属的全量与次生相,其中RF预测的R²区间为0.44～0.9...     

薄膜扩散梯度(DGT)——技术进展及展望

近年来,薄膜扩散梯度(DGT)技术取得快速的发展,成为最常用的被动采样技术之一。本文详细阐述了DGT在技术方面的研究进展,包括DGT装置构型、固定相和扩散相材料发展、环境样品的前处理与DGT装置放置、DGT样品处理与测定等,针对该技术前期发展存在的不足,提供了有利于DGT操作和功能提升的系统解决方案,同时对未来的发展进行了展望。     

镉在桑树体内的迁移与分布特征研究

为研究品种和种植密度对桑树吸收土壤镉及在其体内运转规律的影响,选择湖南邵阳洞口和岳阳临湘两地的重金属污染区为研究区,按照不同种植密度(15 000、30 000、45 000株·hm-2)种植三个品种桑树(粤桑11号、农桑14号和强桑1号),并对桑树植株中镉的含量与分布进行分析。结果表明:两个污染区的土壤受到镉的重度污染,其中岳阳临湘污染区土壤中重金属的潜在风险高于邵阳洞口污染区;在试验设置的种植密度范围内,桑树地上部(茎、枝、叶)镉含量随着种植密度的增加而升高,高密度的种植方式有利于提高桑树对镉污染土壤的修复效率;在整个桑树植株中,根部镉的平均含量约占总量的40%,茎部和枝部镉的平均含量约占44%,叶片镉的平均含量约占16%;土壤Cd污染程度的增加提升了桑树根向上运输Cd的能力,桑树在洞口试验区根-茎、根-枝、根-叶的转运系数分别为0.37~0.46、0.38~0.51、0.37~0.49,临湘试验区分别为0.50~0.83、0.42~0.61、0.54~0.64。研究进一步表明,桑树可种植于重金属污染的土壤。     

桑树修复土壤重金属污染的研究进展

重金属污染修复已成为当前国际环境科学研究的热点问题,利用桑树修复土壤重金属污染也是一种有效的植物修复技术。笔者简单介绍了土壤重金属与植物修复技术的概念,并阐述了桑树的生长特性,桑树生长与土壤中镉、铅、锌、砷等重金属元素的关系,并结合江西省土壤重金属污染的形势,探讨了桑树作为江西省土壤重金属污染修复树种的潜力。     

合肥草莓基地土壤重金属污染风险评价

采集合肥市某草莓基地区域100个样点的土壤,测定表层土壤（深度分别为0～10 cm和10～20 cm）的6种重金属（Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu）,利用地累积指数方法对草莓种植土壤重金属的污染程度和生态风险进行评价,并结合多元统计分析探讨重金属来源。结果表明,Pb、Cd、Hg、Cu和Cr虽对草莓基地部分区域的土壤有一定程度的累积和污染,但污染风险低;主成分分析表明,Pb、Cd、As、Cu和Hg源于人类农业活动,Cr源于土壤母质及风化累积。显示草莓基地整体区域的土壤重金属生态风险低,种植基地土壤重金属未对草莓质量安全产生影响。     

辽河三角洲湿地重金属在土壤及植被中的分布特征

对辽河三角洲湿地土壤和植被中重金属的分布特征进行调查分析。结果表明,Cd的垂直分布规律为先降低后升高,且40~60cm土层含量最高;Cr的垂直分布表现出先升高后降低的趋势,且40~60cm土层最低;Pb的垂直分布表现出由表层向底部逐渐降低的趋势;Zn的垂直分布与Cr相似,也表现出由表层至底部先升高后降低的变化趋势;Cu无明显的垂直分布规律。在土壤重金属水平分布上,由沿海向内陆,表层土壤重金属逐渐增加,且靠近双台子河的芦苇湿地表层土壤重金属含量相对较高。翅碱蓬（Suaeda heteroptera）吸收和累积重金属的能力要高于芦苇（Phragmites communis）,但芦苇对重金属的累积量与土壤中重金属含量并不存在明显的正相关关系,且芦苇叶中吸收和累积重金属的量要高于茎。     

生菜对灰潮土重金属Cd Pb污染的反应与矿质元素吸收

以武汉市灰潮土为供试对象,研究了生菜对重金属Cd、Pb污染的反应和对矿质元素的吸收。结果表明：（1）Cd、Pb等重金属污染降低生菜的生物产量、可溶性糖和VC含量,且Cd影响更为明显;（2）生菜根和叶中含Cd、Pb的量均与污染土壤中Cd、Pb含量成正相关,Pb元素的存在能促进生菜对Cd的吸收,Pb主要积累在根部,Cd大部分积累在叶片中,且Pb促进Cd向地上部转移;（3）叶片鲜重与其Cd含量呈负相关;（4）Cd、Pb对其他矿质元素吸收存在不同程度的影响,且在作物不同部位影响的主要元素也不尽相同。     

油菜各部位对土壤中活性态重金属的累积特征分析

对成都平原46个样点土壤中活性态重金属(Cd、Cu、Pb、Cr、Zn)含量及其组成,以及在各样点种植的油菜各器官对重金属的累积特征进行分析,其结果表明:土壤中重金属活性最高的是Cd,其次分别为Pb、Zn、Cu,最低的是Cr;Pb、Cd主要累积在油菜的壳部,而在籽粒中累积最低;Cr、Cu主要累积在油菜的根部和壳部,而在茎部中累积最低;Zn主要累积在油菜的籽粒,而在茎部累积最低。土壤中活性态重金属的含量与油菜各器官中重金属的含量间存在一定的相关性,油菜籽粒中的Cu与土壤中的活性态Cu呈显著正相关;油菜根部中的重金属与土壤中的活性态重金属均呈负相关关系;油菜壳部和茎部的重金属与土壤活形态重金属虽有一定的相关性,但相关性不显著。     

琼北农田土壤重金属水平及潜在生态风险

以琼北高背景区农田土壤为研究对象,共采集103个样品,分析农田土壤中12种重金属(As、Cu、Cr、Zn、Pb、Ni、Hg、V、Mn、Co、Cd、Se)的含量,并采用地累积指数法及潜在生态危害指数法评价该地区农田重金属累积程度和潜在的生态风险。结果表明:该地区4类农田土壤(赤红壤、砖红壤、水稻土和火山灰土)中Ni、Cr、Co、Cu、V、Mn平均含量比海南省背景值高1.11~11.06倍,比全国背景值高1.01~5.92倍;和国家土壤环境质量标准比较,Ni、Cr、Cu、Co、V、Mn存在普遍的超标现象;基于三角模糊数的地累积指数表明Ni、Co、Cr和Mn存在累积现象;除火山灰土外,其余3类农田土壤重金属的潜在生态危害综合指数均为轻微生态危害,其中重金属Ni、Hg和Co的累积水平较高。     

杭州市城市土壤重金属的积累和释放潜力及其空间分异

为探明杭州市城市土壤中重金属元素的分布、与土地用途之间的关系以及环境风险,采集杭州城82个样点土壤,分析其重金属含量、形态和释放潜力.结果表明,该市城市土壤中重金属均有不同程度的积累,重金属含量一般以商业区和工业区最高,农业区较低;居民区土壤重金属的积累随居民区建成时间的增加而增加.城市土壤中Cd、Co、Cr和Ni主要以残余态占优势,Cu、Pb和Zn主要以可提取态为主,土地利用方式对土壤重金属形态也有一定的影响.城市土壤重金属的稀酸提取量主要与提取平衡液的pH有关,但大部分研究土壤中酸可提取的重金属量较低.杭州市城市土壤重金属污染具有显著的空间分异特征,严重污染区域大致呈西北-东南走向,包括了城北的大部分地区、市中心和城东南一些地区.