海泡石对典型水稻土镉吸附能力的影响

通过吸附解吸实验研究了添加海泡石后典型水稻土对Cd的吸附解吸特性及其对吸附溶液pH值变化的响应。结果表明,Freundlich方程可以较好地拟合红黄泥、黄泥田和红沙泥3种典型水稻土对Cd的等温吸附过程（R2〉0.962）。在溶液初始Cd浓度相同的情况下,添加海泡石可使3种水稻土对Cd的吸附量增加20%以上,增强土壤对Cd的吸附强度,有效降低吸附Cd的解吸率,其效果随海泡石添加量的增大而增强。3种水稻土吸附Cd的解吸率均高于70%,而且都随吸附量的增加而上升。溶液的pH值是影响土壤吸附Cd的一个重要因素,在低pH值的条件下（pH〈4）,随着溶液pH值的降低,土壤对Cd的吸附量迅速降低,当溶液pH值高于5时,pH值的变化对吸附量的影响较小。在溶液初始pH值2-8范围内,添加海泡石均能有效提高3种水稻土对Cd的吸附能力。     

有机物料对低积累水稻品种始穗期抗氧化酶活性和重金属积累的影响

采用重金属污染水稻土开展盆栽试验,研究施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对低积累水稻品种中浙优1号始穗期重金属积累以及根、剑叶抗氧化酶活性的影响.结果表明,施用高量有机碳源不利于水稻生长,根抗氧化酶活性降低.施用菜籽饼和猪粪,水稻生物量显著增加,根和秸秆Zn、Cd浓度较对照处理显著降低.菜籽饼处理水稻抗氧化酶活性增强,而猪粪处理从始穗期开始水稻衰老进程加快.与对照处理相比,施菜籽饼水稻生物量增加14.0％～49.2％,根和剑叶丙二醛(MDA)含量分别降低15.6％ ～ 31.3％和15.3％ ～ 51.8％,过氧化氢酶(CAT)活性升高40.9％～79.8％和9.0％ ～ 143.8％,根和秸秆Zn浓度降低19.1％ ～ 26.4％和10.1％～26.1％,Cd浓度降低32.7％ ～ 58.8％和16.8％～62.1％;施用猪粪水稻生物量增加10.8％～16.7％,根和剑叶丙二醛(MDA)含量升高53.1％ ～ 59.4％和18.5％ ～ 44.9％,根和秸秆Zn浓度降低29.7％～42.6％和15.2％～52.9％,Cd浓度降低22.5％～44.0％和12.1％～ 64.5％.     

石灰和海泡石对镉污染土壤的修复效应与机理研究

研究了稻作和旱作两种种植制度下,施用石灰、海泡石及两种改良剂配施对镉污染土壤pH值、土壤镉形态变化及作物对镉的吸收等的影响.结果表明,施用改良剂使稻作条件下的土壤pH提高0.3～1.8个单位,旱作条件下土壤pH提高幅度为0.3～2.0个单位:两种种植制度下,作物有效性较高的酸提取态镉含量显著减少,而作物有效性较低的可还原态和残渣态镉含量显著增加,进而引起了水稻和萝卜对镉的吸收量降低.其中以石灰和海泡石配施的效果最好,单施海泡石次之,单施石灰效果最差,且各处理均随改良剂用量的增加效果增强,虽然,施用改良剂可以有效降低土壤中镉的作物有效性,但对水稻产量和生物量及镉在水稻和萝卜两种作物地上部分的分配规律均没有明显的影响.     

冶炼厂污灌区土壤-水稻系统重金属积累特征的研究

冶炼厂对周围的农田土壤造成了污染,其中Cu的污染最严重,100m处的全量和提取态Cu分别是182.45mg/kg和81.91mg/kg,是对照的10.3倍和35倍。污灌区水稻各器官重金属Cu、Zn的分布规律:Cu为根>茎叶>籽粒;Zn为茎叶>根>籽粒,Zn在水稻体内的移动能力大于Cu,Cu主要累积在水稻的根部;水稻茎叶中Cu的浓度和土壤中Cu的浓度密切相关。     

土壤重金属污染现状与修复技术研究

土壤是农业的基础,也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工业发展和农业生产的现代化,重金属污染已经成为一个危害全球环境质量的主要问题。本文通过土壤重金属污染的来源、现状、不同修复技术的原理、优缺点、前景作了概述,并重点对目前常用改良剂的修复效果、存在的问题、改良剂原位修复土壤重金属污染的作用机制以及国内外研究进展作简要综述及对未来趋势提出一些看法,为实现对重金属污染土壤进行有效的生态整治和安全高效的利用提供技术途径。     

改良剂对重金属污染红壤的修复效果及评价

采用盆栽试验,研究了施用改良剂—石灰、有机肥、海泡石对红壤上小油菜生物产量、镉锌吸收量、pH、吸收系数的影响。结果表明,施用改良剂,连续种植3季小油菜 (Brassia campestris L.) 的生物产量都显著提高,石灰、有机肥和海泡石配施的产量是对照的15倍。改良剂能不同程度提高红壤的pH,以石灰的效果最好,土壤pH平均升高了2个单位;而且小油菜对镉锌的吸收也较低。小油菜对镉的吸收系数大于对锌的吸收系数,说明镉容易在土壤-植物体系中迁移,施用改良剂后吸收系数降低。施石灰的小油菜中锌含量达到食品卫生标准。改良剂对提高土壤pH的后效逐渐减弱,对抑制小油菜吸收锌的后效不如抑制镉的后效好。     

重金属胁迫对水稻不同品种超氧化物歧化酶的影响

用不同浓度的Cd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 处理花期的扬稻 6号 (籼稻 )、武育粳 8号 (粳稻 )和协优 81 8(杂交稻 ) ,测定各器官SOD活性 ,并进行SOD同功酶的电泳分析。结果表明 ,较高浓度重金属显著抑制各品种根系SOD活性 ,也抑制叶片SOD活性 ,但抑制程度因重金属种类和品种类型而异。各浓度均抑制武育粳穗SOD活性 ,但诱导扬稻 6号穗SOD活性增高。协优 81 8穗SOD活性受Cd2 + 抑制 ,但却受高浓度Cu2 + 和Hg2 + 诱导。≥ 2 0ppmCd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 均抑制水稻根系SOD同功酶表达 ,但诱导扬稻 6号和协优 81 8穗SOD同功酶表达。Mn SOD和Cu Zn SOD同功酶对重金属胁迫的敏感性不同 ,重金属对水稻根系Mn SOD的抑制程度明显高于Cu Zn SOD。     

重金属对水稻过氧化物酶同功酶的影响

对重金属胁迫条件下扬稻 6号体内POD活性测定和POD同功酶的聚丙烯酰胺浓度梯度凝胶电泳分析表明 ,0 0 5mmol L的Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +诱导扬稻 6号叶片和根系POD同功酶活性较对照提高 ,但≥ 0 5mmol L的Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +抑制叶片分子量较小的POD同功酶的表达。 0 5～ 1 0mmol L的Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +强烈抑制根系POD同功酶的表达。 0 0 5～1 0mmol L的Cu2 +、Cd2 +和Hg2 +显著诱导穗中POS同功酶的表达。     

重金属对水稻光合作用和同化物输配的影响

光合速率测定表明,0.025～1.0mmolL的Cu2+、Cd2+和Hg2+显著抑制水稻叶片的光合速率,且抑制程度随Cu2+、Cd2+和Hg2+浓度的增高而增强。示踪动力学分析表明,0.5mmolL的Cu2+、Cd2+和Hg2+抑制光合产物在叶内不同状态间的转化,影响叶中光合产物的输出,导致叶内小分子糖的累积,使叶片光合速率受糖浓度增高的反馈调节而下降。电泳分析表明,Cu2+、Cd2+和Hg2+抑制叶内淀粉酶同功酶的表达,并进而抑制光合同化物在叶内可输配态和暂贮态之间的转化。     

重金属胁迫对水稻叶片过氧化氢酶活性和同功酶表达的影响

本文报道了浓度为 0 0 5～ 2 0mM的重金属Cu、Cd、Hg胁迫对 3个不同类型水稻品种幼苗叶片过氧化氢酶 (CAT)活性和同功酶表达的影响。结果表明 :( 1 )在胁迫浓度为 0 0 5～ 2 0mM范围内 ,CAT活性随Cu和Cd浓度的增高而持续下降 ;CAT活性随Hg浓度的增高表现为先下降 ,再略有升高 ,然后又明显下降 ,表明浓度为 0 0 5～ 2 0mM的Cu、Cd、Hg胁迫显著抑制 3个不同类型水稻品种幼苗叶片CAT活性。( 2 )应用聚丙烯胺浓度梯度电泳对CAT同功酶分析显示 ,正常情况下水稻叶片中有 1～ 2个CAT同功酶的表达 (武育粳叶片中表达 2个 ,扬稻 6号和汕优 81 8叶片中表达1个 )。 0 1mM的Cd胁迫能诱导武育粳叶片 ,0 1mM的Cd和Hg胁迫能诱导扬稻 6号叶片表达 1个新的CAT同功酶。尽管如此 ,正常表达的CAT同功酶仍受到重金属Cu、Cd、Hg胁迫的抑制     

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%。     

连云港市水稻主产区土壤和灌溉水重金属含量分析及在稻米中的累积效应

对连云港市水稻主产区的土壤、灌溉水和稻米中重金属含量进行了测定。研究结果表明:(1)该地区水稻灌溉水所含重金属污染较轻,没有对稻米品质造成影响,完全符合无公害稻米生产要求。(2)土壤中砷、铅、镉的平均含量超过国家和江苏省背景值,砷、镉、铬、铅和汞的单项污染指数P<1,污染分担率排序为砷(42.56%)>镉(37.00%)>铬(7.78%)>铅(7.22%)>汞(5.54%),土壤主要以砷、镉污染为主;综合污染指数P综=0.59<0.7,属1级,为安全清洁水平,符合无公害农产品生产基地重金属环境质量要求。(3)稻米中4种重金属污染排序为铅>汞>镉>砷,以铅和汞污染为主;除铅外,稻米中重金属富集效应不明显,徐稻3号累积铅的能力较强,稻米中镉的含量与土壤中pH值存在着负相关关系。     

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。     

重金属污染对水稻田土壤硫酸盐还原菌种群数量及其活性的影响

在实验室条件下,采用重金属Cd2+、As5+、Cu2+、Pb2+和Cr3+处理黄松稻田土壤、紫色稻田土壤和红壤稻田土,28d后分析重金属污染对水稻田土壤的硫酸盐还原菌(SRB)种群数量和硫酸盐还原活性(SRA)的影响。结果表明,在每千克干土中加入200mgPb2+时,对稻田土壤的SRB种群数量和SRA有促进作用;当加入的Cd2+、As5+、Cu2+、Pb2+和Cr3+每千克干土分别超过1.0、30、500、400和200mg时,对稻田土壤SRB种群数量和SRA有明显抑制作用。随着加入量的增加,重金属对水稻田土壤的SRB种群数量和SRA的抑制作用越来越强,水稻田土壤通过自身来恢复SRB种群数量和SRA所需的时间也越长。同一种重金属元素对不同土壤的SRB种群数量和SRA抑制的污染临界值也有差异。     

Long-term fertilization with pig-biogas residues results in heavy metal accumulation in paddy field and rice grains in Jiaxing of China

Pig-biogas residue is widely used as organic fertilizer for rice (Oryza sativa L.) in China. To evaluate the risk of heavy metal contamination in paddy soil and rice grains caused by long-term pig-biogas residue fertilization, this study was conducted in paddy fields which had been fertilized continuously with pig-biogas residue for 8 years. We found that pig-biogas residues contained high concentrations of arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu) and zinc (Zn). As a result, the concentrations of these four metals in paddy soils and rice grains sampled from biogas residue fertilized fields were significantly higher than those from control fields. In addition, in biogas residue fertilized fields, the concentrations of these four metals rapidly increased in the tillage layer compared with those in deep soil layers, and biological availability was significantly higher than in control fields. Moreover, we found that the accumulation of these four metals in paddy soils and rice grains increased in the second year compared with the first year. To reduce heavy metal accumulation in rice grains, we screened for rice genotype among 20 local rice genotypes. We found obvious genotypic differences in grains’ accumulation of heavy metals, and identified some rice genotypes which had low accumulation of multiple heavy metals. These low-accumulating genotypes predicate the possibility to reduce heavy metal accumulation in rice grains grown in pig-biogas residue fertilized fields.     

Effect of biochar amendment on soil‐silicon availability and rice uptake

Rice growth and its resistance to pests had been often constrained by soil‐silicon (Si) availability. The purpose of this study was to assess the potential of biochar soil amendment (BSA) to improve Si availability in paddy soils. A cross‐site field trail with BSA was conducted in six locations with different climatic and crop‐production conditions across S China. Plant‐available Si content before field‐trials establishment and after rice harvest, as well as Si content in rice shoot were determined. Varying with site conditions, plant‐available Si content of soil was observed to increase significantly with BSA in most sites. Significant increase in rice shoot Si was detected in four out of the six sites, which was well correlated to the concurrent increase in soil pH under BSA treatment. This study demonstrates an important role of BSA to improve Si availability and uptake by rice mainly through increasing soil pH of the acid and slightly acid rice soils.     

纳米材料在污染土壤修复及污水净化中应用前景探讨

近年来,寻求环境友好型的污染土壤与污水净化高效修复剂成为国内外环境科学研究新的热点。随着环境分子科学的快速发展,纳米材料在污染环境修复研究中的应用越来越受到重视,纳米颗粒由于具有巨大的比表面积和微界面特征,可以强化多种界面反应,如对重金属离子及有机污染物的表面吸附、专性吸附及增强的氧化-还原反应等,在重金属及有机污染物等污染土壤及污水治理中有望发挥重要作用。本文综述了目前国内外利用纳米材料进行污染土壤修复及污水净化的应用研究进展,并展望了该研究领域的不足及研究前景,以期为该研究领域的进一步深入拓展新的思路。     

堆肥对泥炭基质中重金属、氮、磷的影响

A laboratory study was conducted to evaluate the effect of compost amendment on mobility and leaching potential of heavy metals, nitrogen （N） and phosphorus （P） from a peat-based commercial container medium containing 700 g kg^-1 peat, 200 g kg^-1 perlite and 100 g kg^-1 vermiculite at varying amendment rates of compost （0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.00 L L^-1）. Increasing compost amendment significantly and linearly increased the pH （P 〈 0.01）, the total concentrations of organic carbon （P 〈 0.05）, copper （Cu） （P 〈 0.01）, cadmium （ca） （P 〈 0.01）, and lead （Pb） （P 〈 0.01）, and increased the bulk density （P 〈 0.01） of the medium. The electrical conductivity （EC）, and total N and P of the medium increased significantly （P 〈 0.01） and quadratically with increasing compost amendment. The relationship of the C/N ratio of the medium with the compost amendment rate was decreasing, significant （P 〈 0.01） and cubic, while that of the total Zn was increasing, significant （P 〈 0.01） and cubic. Extractable P, NO3-N, and NH4-N increased initially with an increasing compost amendment of up to 0.50 L L^-1 and then decreased with further increasing compost rate. Increasing compost rates resulted in a highly significant （P 〈 0.01） and linear increase in total Cd, Cu, and Pb, and a highly significant （P 〈 0.01） and cubic increase in total Zn in the medium. Increasing compost rates also significantly （P 〈 0.01） increased extractable Cu （linearly） and Zn （quadratically）, but significantly （P 〈 0.01） decreased extractable Pb （linearly）. There was no significant effect of compost amendment on the extractable Cd concentration in the medium. However, with increasing compost rates from 0.25 to 1.00 L L^-1, extractability of P, Cd, Cu, Pb and Zn （extractable concentration as a percent of total） was decreased, indicating that compost amendment could lower the leachability of these elements from the medium.