广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究

采用改进BCR法和DTPA提取法研究了韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的形态分布和生物有效性。结果表明,参照土壤环境质量标准二级标准,韶关主要矿区周边农田土壤Pb、Cd的超标率分别为14.1%和92.3%;参照食品中污染物限量标准,调查的5种蔬菜样品Pb、Cd的超标率分别为57.7%和48.7%。土壤Pb以可还原态为主,占到4种形态和的76.13%,Pb各形态的分布顺序为:可还原态>残渣态>可氧化态>酸提取态;土壤Cd以酸提取态和可还原态为主,占到4种形态和近89%,Cd各形态的分布顺序为:酸提取态>可还原态>可氧化态>残渣态。用DTPA提取得到的土壤Pb、Cd有效态均值分别为24.91、1.29mg·kg-1。相关性分析表明,除了胡萝卜Cd,5种蔬菜Pb、Cd含量与土壤酸提取态、可还原态、可氧化态及土壤有效态含量显著相关,与土壤pH和有机质相关性不大。逐步回归分析表明,只有土壤残渣态含量对蔬菜Pb、Cd含量影响不显著。     

西安市郊不同年限设施菜地土壤Cd和Pb形态分析与污染评价

为探究不同种植年限设施菜地土壤重金属的形态与污染程度变化,以西安市郊不同年限设施菜地土壤为研究对象,通过测定不同年限土壤理化性质和重金属含量,利用BCR连续提取法研究土壤中Cd和Pb的不同形态,分析土壤中Cd和Pb不同赋存形态与土壤理化性质之间的关系,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对设施菜地重金属污染进行风险评价。结果表明:随着种植年限增加,西安市设施菜地土壤呈酸化趋势,且速效养分含量升高;不同年限设施菜地土壤重金属Cd和Pb的总量分别为0.28~1.51 mg·kg~(-1)和0.14~0.5 mg·kg~(-1),Cd有效态含量介于0.14~0.5 mg·kg~(-1),均超过其地方土壤背景值,大棚使用年限为11~15、16~20、21~25 a中Cd总量分别为0.615、1.465、1.515 mg·kg~(-1),在21~25 a中Cd有效态含量为0.5 mg·kg~(-1),均超出标准限值;弱酸态和还原态是大棚土壤中Cd的主要存在形态,而Pb主要存在形态为残渣态。其中土壤中Cd的有效态、Pb的还原态和残渣态与土壤N、P含量显著相关(P0.05),Pb的还原态与K含量相关。随着年限增长,设施菜地土壤中Cd的地积累指数增加,污染程度达到中度污染。研究区21~25 a设施菜地为中等生态风险,Cd生态风险系数对潜在风险指数的贡献高达94.36%,重金属Cd和Pb存在一定的累积叠加污染风险。高年限设施菜地土壤Cd的潜在生态风险系数大于Pb。     

稻壳生物炭对矿区重金属复合污染土壤中Cd、Zn形态转化的影响

明确稻壳生物炭的农业生态效应对合理利用其修复矿区重金属复合污染土壤具有重要意义。通过盆栽试验,研究了稻壳生物炭不同施用量(0、5、10、20、50、100 g·kg~(-1))对重金属复合污染土壤p H、CEC和Cd、Zn赋存形态转化的影响。结果表明:与对照相比,稻壳生物炭的添加使土壤p H升高0.18~0.29个单位,CEC提高32.89%(5.68 cmol·kg~(-1));同时,重金属复合污染土壤中弱酸提取态Cd、Zn分别降低21.88%、19.63%,氧化态Cd、Zn分别降低24.12%、18.62%,可还原态Cd、Zn分别降低13.72%、8.97%;而使残渣态Cd、Zn分别升高115.56%、39.45%。综上所述,稻壳生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的p H和CEC,促进了重金属复合污染土壤中Cd、Zn的弱酸提取态、可氧化态和可还原态向化学性质稳定的残渣态转化,降低了土壤重金属的有效性,实现了对重金属复合污染土壤的修复。     

土壤-辣椒系统中重金属镉形态变化和有效性研究

采用盆栽试验,在外源重金属镉(Cd)梯度分别为0 mg·kg~(-1)0.5 mg·kg~(-1)、mg·kg~(-1)2 mg·kg~(-1)、4 mg.kg~(-1)、8 mg·kg~(-1)、16 mg·kg~(-1)的供试土壤中种植辣椒,研究其土壤中重金属Cd形态及有效态含量变化,以及辣椒植株内重金属吸收、转运的情况。结果表明:离子态重金属加入土壤后,镉的残渣态所占的比例最高,水溶态和弱酸提取态在种植辣椒后逐步降低,可还原态和可氧化态镉含量略有增加。土壤Cd的全量及有效态含量对辣椒生长从总趋势上均呈负相关的表现,有效态含量越高,植株生长情况越差,特别在低浓度阶段表现较为明显。当土壤中Cd的有效态为低浓度时,外源Cd浓度增加对作物中富集Cd的作用更强,后期趋向平缓。根系的Cd含量与土壤Cd的全量和有效态含量成正相关线性关系,相比茎叶和果实,根系Cd的含量与土壤中Cd有效态含量关系更密切。通过植株中Cd的富集系数研究,可知植株中重金属的迁移是通过根部吸收后由茎叶转运,分布浓度依次为根系茎叶果实。     

镉砷污染土壤钝化剂配方优化及效果研究

为筛选出适宜镉砷污染土壤的复合钝化剂,采用D-最优混料设计方法,研究铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石钝化土壤Cd和As的最优复配配方。结果表明:经FeCl3改性后的生物炭对As的吸附能力增加,对Cd的吸附能力降低;经酸改性后的海泡石和蛭石对Cd的吸附能力不变,对As的吸附能力增强。铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石复配能有效降低土壤有效态Cd和As含量,活性态Cd主要向残渣态转化,活性态As主要向有机结合态和残渣态转化,Cd和As生物有效性降低。采用Design Expert统计软件分析数据,通过建立回归方程及多目标优化分析,获得复配钝化剂的配比为铁改性生物炭26.97%、酸改性海泡石23.49%和酸改性蛭石49.54%,经验证实验,施用优化配方后的土壤有效态Cd和As含量分别为0.97 mg·kg-1和0.26 mg·kg-1,与预测值接近。研究表明,铁改性生物炭、酸改性海泡石和酸改性蛭石复配能有效降低土壤Cd和As的生物有效性。     

尾矿区污染土壤中重金属的形态分布及其生物有效性

采用BCR连续提取法对大宝山槽对坑尾矿区周围受污染的菜园土和水稻土中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了研究。结果表明,两种土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的总量均超过国家土壤环境质量相应的标准。两种污染土壤中Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布差别不大。Cd主要分布在残渣态中,占总量的60％以上,Cd各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉酸提取态〉可氧化态〉可还原态;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的92％以上;Cu各形态含量的分配顺序均为：残渣态〉可还原态〉酸提取态〉可氧化态,以残渣态为主,占总量的59％以上;Zn在土壤中以残渣态占绝对优势,占总量的90％以上。菜园土和水稻土重金属生物有效性以Ph为最高,Zn为最低。     

施锰微肥对镉污染土壤中玉米生长及镉吸收分配的影响

为定量研究锰(Mn)对镉(Cd)污染土壤的修复效果,以低(5 mg·kg~(-1))和高(10 mg·kg~(-1))Cd污染棕壤为供试土壤,通过盆栽培养试验,研究施加不同浓度的MnSO4(20、200、2 000 mg·kg~(-1))对土壤Cd形态、玉米生长和体内Cd吸收、Cd亚细胞分布的影响。结果表明:施Mn可以显著改变土壤中Cd的赋存形态,与对照(未施加Mn)相比,土壤可交换态Cd含量降低了4.75%～30.81%,且随着Cd浓度的增加,可交换态Cd降低比例逐渐增大。适量的Mn(20、200 mg·kg~(-1))可以促进玉米根系的生长,提高玉米各部位生物量,增产11.42%～17.51%,但过量的Mn(2 000 mg·kg~(-1))则会对玉米产生一定的毒害作用,导致减产。Mn降低了土壤中Cd的生物有效性,从而抑制玉米对Cd的吸收,籽粒Cd含量在低Cd污染土壤中降低了46.15%～53.85%,在高Cd污染土壤中降低了38.37%～52.33%。同时Mn增加了细胞壁对Cd的沉积和液泡区隔化作用,促进Cd在根部的固持,从而降低其向地上部转运。研究表明,Mn的施加对低Cd污染土壤的钝化效果优于高Cd污染土壤,适量的Mn更有助于玉米的生长发育以及降低玉米体内的Cd含量。     

不同改良剂对污染土壤中Cd形态影响的研究

采用室内培养试验,研究了4种改良剂对污染土壤中Cd形态的影响。外源添加Cd的土壤中,重金属Cd主要以可交换态Cd的形式存在,所占比例为全量的35.2%~44.0%。施加改良剂可在一定程度上增加土壤pH值,从而影响土壤中Cd的形态分布,其影响效果为改良剂1>改良剂4>改良剂3>改良剂2。施加改良剂并在室温下培养35 d后,土壤中Cd形态分布发生了明显的变化。在1 mg·kg-1和10 mg·kg-1的Cd污染土壤中,可交换态Cd含量降低,残渣态Cd含量增加,而在5 mg·kg-1的Cd污染土壤中,残渣态Cd含量降低,可交换态Cd含量增加;培养过程中碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量并未产生较大变化,土壤中有机质结合态Cd所占比例非常小,改良剂施用对其含量的影响也不明显。总体上来讲,改良剂的施用可使土壤Cd由可交换态向残渣态转化,Cd的生物有效性降低。     

污灌区土壤-蔬菜系统中镉的生物有效性及迁移特征

以北方城市污灌区——长春市季家和四间房为例,采用“五步提取法”分析了受污染土壤Cd的赋存形态与生物有效性的关系,通过计算Cd在土壤和蔬菜中的富集系数和迁移系数,探讨Cd在北方污灌区土壤-蔬菜系统中的污染和迁移特征.研究表明:污灌区土壤耕作层中Cd的形态特征为可交换态＞铁锰氧化态＞碳酸盐结合态或有机结合态＞残渣态,季家和四间房污灌区土壤Cd的迁移系数为0.367、0.651;污灌区土壤镉含量超标,蔬菜各部位镉含量分布特征呈现根＞叶＞茎＞果实的规律;季家和四间房白菜都是土壤-根富集系数＞茎-叶迁移系数,Cd主要在根部富集;季家西红柿茎-叶迁移系数最高,而四间房西红柿的土壤-根富集系数最高;四间房白菜、西红柿土壤-根的富集系数均高于季家蔬菜,这与四间房土壤活性态Cd含量较高有关,且含量越高,蔬菜吸收量越大.     

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。     

模拟酸雨条件下铁硅材料和生物炭对土壤镉砷形态及生物有效性的影响

采用温室盆栽实验,研究了模拟酸雨条件下铁硅材料、鸡粪及其高温裂解生物炭单施或复配对土壤Cd、As形态及生物有效性的影响。结果表明:酸雨导致土壤p H值显著降低,并提高土壤有效态Cd、As含量,几种钝化剂的添加能提高土壤p H值0.41~1.34个单位,铁硅材料与生物炭组合能显著降低土壤Cd、As有效态含量。酸雨对蔬菜的生长有显著抑制作用,并促进重金属在蔬菜体内积累,且显著增加铁硅材料和生物炭单一处理蔬菜对Cd、As的吸收,而铁硅材料与生物炭复合处理可以有效抵御酸雨的不良影响。土壤重金属的化学形态分析显示,酸雨处理显著提高土壤中水溶交换态Cd(1 mol·L-1Mg Cl2提取)比例,降低有机硫化物态和残渣态Cd比例。铁硅材料与生物炭复合处理(IS+BC700)土壤中水溶交换态Cd显著降低,土壤中Cd形态主要向铁-锰氧化物结合态和有机硫化物结合态转化且土壤中残渣态Cd比例升高,从而显著降低其生物有效性。IS+BC350组合处理显著降低土壤中非专性吸附态As比例。本研究表明铁硅材料与生物炭的组合可以有效缓解酸化条件下镉砷复合污染农田土壤重金属对作物的毒害作用。     

沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响研究

采用室内培养试验研究沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响.研究结果表明:沼液连续浇灌能改变土壤中Pb的形态,土壤中Pb的离子交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态向有机物结合态和残渣态转化.沼液连续浇灌各处理铅形态的分布中残渣态含量最高,T1处理残渣态占54.56%,T2处理残渣态占60.00%,T3处理残渣态占60.70%.与对照相比,施用沼液显著降低重金属Pb的生物活性和生物有效性,可使生物活性降低21.26%~22.83%.可见,茶园土壤施用沼液能抑制重金属Pb的生物活性和生物有效性.     

辣椒土壤中Cd形态分布及其生态风险评价

为探明贵州辣椒土壤中Cd的生态风险,利用盆栽试验,研究外源Cd进入土壤后的形态分布特征及辣椒土壤中Cd的生态风险程度。结果表明:1)辣椒土壤中Cd形态分布与土壤Cd添加浓度有一定的关联。当外源Cd浓度为0mg/kg时,苗期、花期土壤中Cd形态分布表现为残渣态酸溶态可还原态可氧化态,果期中残渣态可氧化态酸溶态可还原态;当Cd浓度为0.5mg/kg和1.0mg/kg时,辣椒生育期内土壤中Cd为残渣态酸溶态可还原态可氧化态;Cd浓度为2.5mg/kg时,酸溶态残渣态可还原态可氧化态;Cd浓度为5.0mg/kg时,酸溶态可还原态残渣态可氧化态。2)辣椒不同生育期土壤中Cd污染风险程度为外源Cd浓度0mg/kg时风险低,0.5mg/kg时风险中度,1.0mg/kg时(苗期土壤中Cd对生态危害接近高风险的边缘)与2.5mg/kg时为高度风险,5.0mg/kg时达到极高度风险水平。结论,贵州辣椒土壤中Cd污染的生态风险偏高。     

沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响研究（英文）

采用室内培养试验研究沼液连续浇灌对茶园土壤铅形态及生物有效性的影响。研究结果表明:沼液连续浇灌能改变土壤中Pb的形态,土壤中Pb的离子交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态向有机物结合态和残渣态转化。沼液连续浇灌各处理铅形态的分布中残渣态含量最高,T_1处理残渣态占54.56%,T_2处理残渣态占60.00%,T_3处理残渣态占60.70%。与对照相比,施用沼液显著降低重金属Pb的生物活性和生物有效性,可使生物活性降低21.26%~22.83%。可见,茶园土壤施用沼液能抑制重金属Pb的生物活性和生物有效性。     

尾矿库尾砂及周边农田土壤重金属形态分布及其生物有效性

采用BCR(community bureau of reference)连续提取法对大宝山矿山槽对坑尾矿库尾砂和周边农田土壤重金属Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了分析.结果表明.尾砂中Cd、Pb、Cu和Zn残渣态占绝对优势,占其总量的百分数均在85%以上.农田土壤中Cd、Cu和Zn都以残渣态为主,分别占其总量的60%、60%和90%以上,Pb以残渣态和可还原态为主,占其总量的93.44%.农田土壤重金属有效性较尾砂大,尾砂和农田土壤重金属生物有效性均以Pb为最高.     

两种AMF对巨菌草根际土壤Cd生物可利用性以及Cd积累的影响

利用盆栽巨菌草(Pennisetum sp.)实验,研究了不同土壤镉(Cd)浓度(T0:空白;T1:5 mg·kg~(-1);T2:10 mg·kg~(-1);T3:15 mg·kg~(-1))条件下,接种两种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)[摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,Fm)和根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)]后土壤中Cd的生物有效性、巨菌草生物量、巨菌草Cd积累量等的变化。结果表明:与不施加菌剂(CK)相比,接种AMF显著降低了土壤中Cd的生物可利用性,在5、10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri后可交换态Cd分别降低了18.65%、20.51%、6.53%和12.54%、16.64%、6.66%;在10、15 mg·kg~(-1)处理下,接种Fm和Ri,植物地上部分生物量分别增加了20.98%、36.94%和36.54%、43.88%,地下部分生物量增加了14.31%、21.79%和25.78%、12.83%。接种AMF显著提高了巨菌草对Cd的吸收能力,其中在5 mg·kg~(-1)处理下接种Ri,巨菌草的重金属富集系数(BCF)最高,达到0.77,由于植物地上、地下部分Cd的含量均增加,巨菌草的Cd转移系数(TF)并没有显著变化。     

钛在土壤中的形态分布及其对油葵生长的影响

采用Tessier连续提取法和室内盆栽试验,研究不同外源钛(Ti)浓度对其在土壤中形态分布及油葵生长和Ti吸收量的影响。结果表明:钛在土壤中的形态分布特征为残渣态有机质结合态铁锰氧化物结合态可交换态碳酸盐结合态,且主要以残渣态存在。随着外源钛浓度增加,土壤中各形态Ti含量和油葵地下、地上部分Ti含量均增加。土壤中钛的生物活性低,生物可利用性系数和迁移系数都较小,仅有万分之几,油葵对钛的富集系数和转运系数也较小。高浓度的外源钛抑制油葵生长,当添加量为6 000 mg·kg~(-1)时,油葵受到毒害。油葵各部分干质量与土壤中各形态Ti含量及全量均呈负相关。对油葵地下、地上部分Ti吸收量贡献最大的分别是碳酸盐结合态和有机质结合态Ti。     

铜尾矿库重金属元素的形态分布及生物有效性

[目的]研究德兴铜矿尾砂库周边农田土壤中重金属（Cd、Zn、Cu）的形态分布特征和生物有效性。[方法]采用HCl提取和Tessier连续提取法研究了土壤中的重金属形态分布及生物有效性。[结果]用0.1mol/LHCl提取重金法测得Cu、Zn和Cd含量分别为：3.55～131.80、7.25～44.10、0.06～0.38mg/kg,其平均值分别为40.25、13.22、0.19mg/kg。[结论]Cu主要以有机结合态形式存在,Zn主要以残渣态形式存在,2者均处于相对稳定状态,而Cd则主要以可交换态形式存在,易发生迁移,对环境潜在影响较大。     

矿区Cd污染稻田生物炭生态原位钝化及Cd形态转化

为探究生物炭对矿区Cd污染稻田土壤原位钝化生态修复效果,进行稻田土壤Cd污染修复试验,设置海泡石（BC1）、生物炭（BC2）、空白对照（BC3）3种处理。采用梯度扩散薄膜（DGT）技术研究水稻根际土壤Cd生物有效性,明确其对水稻根际土壤Cd生物有效性和土壤Cd形态转化的影响。结果表明：生物炭影响矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd形态比率。生物炭改变稻田土壤中Cd形态,明显提高土壤中残渣态Cd含量占比,提高幅度达27.84%,利于其他形态Cd向更稳定的残渣态转变。生物炭改变矿区Cd污染稻田水稻根际土壤Cd生物有效性。与空白对照相比,生物炭使水稻收获期的根际土壤Cd生物有效性降低了40.90%,土壤中有效态Cd含量降低了9.53%;海泡石处理的土壤Cd生物有效性比生物炭处理的土壤Cd生物有效性降低了83.90%,海泡石处理的土壤有效态Cd含量比生物炭处理的土壤有效态Cd含量降低了7.73%。生物炭可提升矿区Cd污染稻田土壤质量。生物炭改善了水稻土壤质量;与空白对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了6.75%,土壤阳离子交换量升高了8.44%,土壤pH值提升了7.44%;与海泡石对照相比,生物炭处理的土壤有机质提高了2.95%,土壤阳离子交换量升高了9.22%,土壤pH值降低了13.33%。研究表明,生物炭原位钝化能有效降低矿区Cd污染稻田土壤Cd生物有效性,提升生态修复水平。     

蔬菜根际环境钒的形态变化及植物有效性

通过盆栽试验和Tessier连续提取法,研究了蔬菜根际和非根际土壤中钒的形态分布与植物有效性.结果表明,钒在根际和非根际土壤中主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,钒的含量随其形态不同而变化:当土壤中钒添加量从25 mg·kg-1增加到200mg·kg-1时.根际土壤交换态钒的百分率增加了9.89%,碳酸盐结合态钒增加了9.38%,铁锰氧化物结合态钒增加了9.99%,残渣态钒的百分率下降了33.6%.土壤添加的钒最增加时,钒的迁移能力增强,使蔬菜的生物最显著降低,蔬菜对钒的吸收作用增强:钒添加量从0增至200mg·kg-1时,蔬菜鲜质量降低了41.65%,而蔬菜中85%以上的钒积累在根部.根际土壤中碳酸盐结合态钒含量对植物的根、茎叶中钒含量有显著影响,碳酸盐结合态钒与蔬菜鲜质量呈显著负相关.