一种新的锶超积累植物——串叶草

[目的]筛选适合污染区生长的超积累植物。[方法]采用野外采样法,以国内某核设施退役厂放射性污染区域为研究对象,测定了该区优势植物(共9科17种)和土壤中的~(137)Cs、~(90)Sr放射性含量,并进行了筛选与田间修复试验。[结果]污染区土壤~(137)Cs和~(90)Sr放射性含量的最大值分别为5.06×10~6和3.29×10~4Bq/kg,均超过国际规定活度限值;菊科串叶草对~(137)Cs的富集和转移系数均小于1.00,而对~(90)Sr的富集和转移系数分别是3.25和2.95,均大于1.00;串叶草具备~(90)Sr超积累植物特征且能修复土壤中5.9%的~(90)Sr,可推荐串叶草对~(90)Sr的污染土壤进行修复处理。[结论]首次发现并证实菊科串叶草是一种~(90)Sr超积累植物,为开展污染区域修复治理工作提供参考。     

~(134)Cs在水相生态系中的行为 Ⅱ.~(134)Cs在水-鱼-底泥中的消长和分配

~(134)Cs在水-鱼-底泥系统中以指数回归形式消长,鱼通过消化系统能迅速地吸收水体中的~(134)Cs,在放养12h内,鱼体对Cs的吸收较快。~(134)Cs在鱼体中的分布,以鱼肉中最多,占鱼体总放射性的29.5％;土壤能吸附水体中的~(134)Cs,其吸附量随加入之土壤量的增加而增加,从而明显地降低水体中~(134)Cs的放射性,并大大减少鱼体对~(134)Cs的吸收。水体中添加钾离子,能减少鱼体对~(134)Cs的吸收。     

基于137Cs的苏南丘陵区的土壤侵蚀和土壤养分研究

土壤侵蚀是中国最严重的环境问题之一,给生态和人类发展带来极大的影响。137Cs在土壤中的再分配和侵蚀小区土壤的运移之间紧密相关,用它做示踪剂可推算出土壤侵蚀的速率和空间分布,以及研究土壤侵蚀的空间变化和土壤迁移的空间分配。采用137Cs示踪技术对铜山地区的土壤侵蚀进行了研究,并进一步探讨了土壤侵蚀对土壤养分造成的影响。研究区137Cs的背景值为1 732.48 Bq/m2,随着土壤深度的增大,137Cs质量浓度呈对数下降的趋势。该研究区137Cs含量的范围是787.62~2 380.96 Bq/m2,土壤沉积和土壤侵蚀同时发生在研究区内,林地中137Cs含量最高,其次是竹林和茶园。TN、TP和SOC在不同用地类型中的分布也有差异。SOC与137Cs呈极显著的线性正相关,而137Cs与TN、TP之间相关性不显著。侵蚀运动对于土壤表层的影响最为显著,与背景区相比,侵蚀区和沉积区土壤表层（0~5 cm）的137Cs和SOC都有明显的损失,分别达到了31％、17％和45％、29％。研究结果表明：①林地抵抗土壤侵蚀的能力相较于茶园和竹林更强;②土壤侵蚀过程中土壤再分配对SOC、TN和TP的分布都会产生不同程度的影响,其中对于SOC的影响最强烈;③土壤侵蚀对于土壤表层的影响最为显著,土壤上层通常是养分最为集中的地方,因此土壤侵蚀造成的土壤养分的流失以及富集养分的径流污染下游河流,引起很多农业环境问题都值得被关注。     

经济林营建后基于~(137)Cs示踪法的土壤侵蚀特征研究

土壤侵蚀问题一直是备受关注的热点问题,为了深入探究土壤侵蚀与土壤理化性质的相关性,利用~(137)Cs核示踪技术,在赣榆区针阔混交林以及由针阔混交林改造而成的山楂林、苹果林和板栗林四种林分进行采样分析,对该地区的土壤侵蚀特征进行定量评价。结果表明:①针阔混交林土壤~(137)Cs含量为546. 92Bq/m~2,经济林营造降低了土壤~(137)Cs含量。针阔混交林土壤年均流失厚度为0.79 mm,苹果林、山楂林和板栗林的土壤年平均流失厚度分别是针阔混交林的2.92倍、2.33倍和1.10倍。②研究区的土壤~(137)Cs与土壤全氮和土壤有机碳呈极显著正相关(P0.01),与土壤碳氮比呈显著正相关(P0.05),与其他土壤理化性质无显著相关关系。土壤~(137)Cs与粒径0.25 mm、0.25～0.5 mm及0.5～1 mm团聚体有机碳含量呈极显著正相关(P0.01),与粒径1 mm团聚体有机碳含量呈显著正相关(P0.05)。经济林营造使得土地利用方式改变在影响土壤侵蚀量的同时,也在影响不同土地利用方式的土壤部分养分指标和团聚体有机碳。     

~(134)Cs在水-土体系中的行为

水体中的~(134)Cs很容易被土壤和矿物所吸附。矿物的吸附能力比土壤强。~(134)Cs在水体中的消失和土壤、矿物对~(134)Cs的吸附都遵循一级反应动力学模式,即,呈指数回归形式。~(134)Cs在土壤中的移动很小,95％的~(134)Cs集中在 0～2 cm的表土中,淋溶水中的~(134)Cs只占加入总量的 0.1％以下。土壤对~(134)Cs的吸附能力与土壤的质地、pH和有机质含量有关。粉粒和粘粒的含量越高,pH值越低,有机质含量越高,则土壤对~(134)Cs的吸附能力越强,反之越弱。青紫泥对~(134)Cs的吸附能力最强,净化水体中~(134)Cs的效果最好,红壤强于小粉土,江涂土相对比较弱。但无论那一种土壤,只要控制一定的土/水比,都能有效地去除水体中的~(134)Cs。当然矿物是更好的净化剂。     

137Cs在坡耕地中的分布特征及土壤侵蚀中的应用

选择一块长为31.5 m,宽为11.0 m,平均坡度为15.8°的矩形坡耕地作为研究对象,分别采集分层样和全样土壤样品,对土壤中的137Cs进行测试分析。结果表明,137Cs在此研究区的背景值为918 Bq/m2,受采样方式和测试仪器本身参数影响,其测定值与前人研究结果相比略有差异;137Cs在分层样和全样土壤中的分布特征均呈现自坡顶至坡底逐渐增加的趋势,表明坡耕地不同部位的土壤侵蚀大小依次为坡顶部>坡中部>坡底部。运用137 Cs示踪模型估算坡耕地的平均土壤侵蚀量为3793 t/(km2·a),属于中度侵蚀等级。     

放射性Cs污染土壤的植物修复及其影响因素

土壤中放射性Cs作为K的化学类似物,被植物吸收,进入食物链,因此如果土壤中存在着超标的放射性Cs,人类的健康将受到长期的影响。在诸多的污染土壤修复技术中,植物修复技术具有成本低、对生境扰动性小等优点,是改善放射性核素污染土壤的新途径。放射性Cs由土壤向植物转移的过程不仅受到植物种类的影响,还受到土壤有机质含量、竞争阳离子、根际效应、微生物等各种因素的影响。本文概述了影响土壤中放射性Cs植物修复的主要因素,旨在为相关的研究提供理论依据。     

銫—137γ辐射场中作物种子吸收剂量的計算

本文考虑到影响生物效应的关键因素是吸收剂量,同时根据ICRU的规定和我国采用辐射量单位的现状,计算~(137)Csγ辐射场中农作物的吸收剂量,并换算成国际制吸收剂量单位专名是迫切需要的。为此,测定小麦、水稻六个品种的种子的元素百分含量,计算这些作物种子在~(137)Csγ辐射场中的质能吸收系数和f因子。鉴于适应照射量“过渡”到吸收剂量的需要,换算了30余种作物种子的质能吸收系数及f因子,供我省效应生物学工作者参考。     

基于~(137)Cs法对小流域侵蚀特征的研究

利用~(137)Cs示踪技术,研究了戴家沟小流域不同土地利用类型和地貌部位的侵蚀特征.结果表明:不同土地利用方式下土壤~(137)Cs的面积活度大小依次表现为马尾松林,经济林,农耕地,灌木林;不同地貌部位的土壤~(137)Cs的面积活度大小依次表现为坡脚,坡中,坡顶;排除分布不均的土地利用类型(农耕地、裸岩地),各地貌部位土壤侵蚀模数大小依次为:坡中,坡顶,坡脚.流域内平均侵蚀模数为:897.37 t/(km~2·a),裸岩地侵蚀模数达9 240 t/(km~2·a),农耕地侵蚀模数达1 056.43 t/(km~2·a),在小流域土壤侵蚀防治中裸岩地、农耕地仍是治理的关键.

Abstract：

The ~(137)Cs tracer technology was used to study the soil erosion features for different land usage types and landform positions in Daijiagou small catchment of Chongqing. The results showed that ~(137)Cs activity per unit area for different land use types was in the order of masson pine forest＞ economic forest＞farmland＞ shrub land and in the order of foot slope ＞ middle slope position ＞ slope crest for different landform positions; and soil erosion modulus size appeared in the order of middle slope position＞ slope crest ＞ foot slope. The average erosion modulus within the catchment was 897.37 t/(km~2·a), the erosion modulus of uncovered rock land was as high as 9 240 t/(km~2·a), while that of farmland was 1 056.43 t/(km~2·a). Therefore, the control of soil erosion on uncovered rock land and farmland should be the key link in the prevention and control of soil erosion of the small catchment.     

交换性钾可助大米减少放射污染

日本农业和食品产业技术综合研究机构的研究人员最近在福岛、茨城、粝木、群马四县的农场进行了实验。这4个县的土壤都遭到了放射性物质的污染。与在没有施撒交换性钾肥的农田中收获的糙米相比，糙米吸收的放射性铯至少减少一半。研究人员认为，铯与钾的化学性质相似，所以钾代替铯被水稻吸收；这种方法在交换性钾数量很低的土壤中有效；如果将糙米进一步加工成精米，放射性铯的浓度还将进一步降低。     

北太平洋公海中心渔场海域放射性核素137Cs的生态环境监测与风险评估

为合理开发北太平洋公海渔业资源并了解日本福岛核泄漏对公海渔业的影响,利用2011—2013年连续3年在北太平洋公海中心渔场采集的海洋生物样品,经济品种以巴特柔鱼(Ommastrephes bartramii)为主,采用γ谱仪进行检测放射性核素137Cs,开展核素在渔场中海洋生物体内的分布富集分析及其风险评估。研究结果显示:2011—2012年采集海洋生物品种较多,所有样本都检测出了超出本底值的137Cs核素比活度。2011年所测核素137Cs比活度范围为0.05~6.21 Bq·kg-1,2012年比活度范围为0.02~0.46Bq·kg-1;而2013年采集的样品较少仅有2类,比活度范围为0~0.37 Bq·kg-1。将各个营养级生物的137Cs核素质量活度进行均值化,3年期间大型鱼类的平均值为0.49 Bq·kg-1,巴特柔鱼的平均值为0.18 Bq·kg-1,小型鱼类平均值为0.10 Bq·kg-1,随营养级上升核素质量活度整体呈倒金字塔分布。研究表明,中心渔场调查期间所测核素质量活度水平均未超过中国食品中放射性核素质量活度的限制浓度与通用水平的标准限。目前对放射性元素137Cs的风险评估显示核素含量处于相对安全限度范围内,但需保持可续性的生态监测。     

不同植物对高浓度Sr、Cs胁迫的响应与修复植物筛选

研究不同植物对锶(Sr)和铯(Cs)的抗性及富集能力对于修复锶和铯污染的土壤具有重要理论和实践意义。通过研究和评价10科13种植物对高浓度S(r500 mg Sr.kg-1)、Cs(500 mg Cs.kg-1)的抗性和富集能力,筛选针对土壤Sr或Cs污染的修复植物。结果表明:(1)抗高浓度Sr胁迫能力从大到小依次是芝麻>向日葵>红圆叶苋>菊苣>空心莲子草>西葫芦>蕹菜>黄秋葵>高粱>木耳菜>柳叶苋>四季豆>灰灰菜(;2)抗高浓度Cs胁迫能力从大到小依次是芝麻>蕹菜>四季豆>空心莲子草>西葫芦>黄秋葵>向日葵>柳叶苋>红圆叶苋>灰灰菜>木耳菜>高粱>菊苣;(3)13种植物中西葫芦的Sr含量、转移系数(TF值)、单位种植面积的Sr积累量、地上器官的Sr积累量均最大;(4)菊苣的Cs含量、TF值最大,灰灰菜单位种植面积的Cs积累量、地上部分的Cs积累量最大,空心莲子草次之。综合植物对Sr和Cs的抗性及富集能力,西葫芦、菊苣、木耳菜和黄秋葵可作为修复高浓度Sr污染土壤的植物,灰灰菜、空心莲子草和向日葵可作为修复高浓度Cs污染土壤的植物。     

植物激素处理对向日葵富集133Cs的影响

[目的]探寻高效修复~(133)Cs污染的技术手段。[方法]通过土壤盆栽试验,研究生长素(IAA)、赤霉素(GA)、水扬酸(SA)3种植物激素对超富集植物向日葵吸收和积累~(133)Cs的影响。[结果]~(133)Cs胁迫下,施用植物激素能显著增加向日葵对~(133)Cs的吸收、转运、积累富集。与茎和根相比,叶、花为主要富集~(133)Cs的器官。3种激素作用下的单株累积量总体表现为SAGAIAA。[结论]500 mg/L SA处理下,向日葵对~(133)Cs的吸收量、转运系数、富集系数达到最大值。     

砀山黄河故道土壤重金属地球化学特征及其环境效应研究

以砀山良梨、果园场等主要地区的梨园为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪对土壤中重金属元素进行测定,并用pH测试仪测定部分样品的pH值。研究结果如下:(1)Pb、Ni、Cd、As和Cu为强烈富集元素,Zn、Cr为正常元素,区内元素整体分布均匀。(2)研究区Cd,Cu和Ni元素已远远超过标准值,造成污染;Pb、Cr和Zn元素相对亏损,而As含量在标准值范围内。(3)研究区土壤大部分以中性土为主,pH值多数在7~8之间,土壤呈弱碱性。     

蚕豆幼苗光合特性及抗氧化酶对Cs~+胁迫的响应

为研究蚕豆的光合特性及抗氧化酶在铯(Cs~+)胁迫下的响应特征,用浓度为0～200 mg/L Cs~+溶液浇灌盆栽蚕豆,模拟~(137)Cs随雨水沉降造成的土壤放射性污染,测定不同浓度Cs~+溶液浇灌下蚕豆幼苗的光合特性及抗氧化酶活性等的变化。结果显示,蚕豆叶片叶绿素含量随Cs~+浓度的增加呈现先增加后下降的趋势,低浓度Cs~+(25 mg/L)处理净光合速率(Pn)有所增加,高浓度(200 mg/L)处理Pn略有下降;蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)在一定程度上显著增加;蚕豆叶片的原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)等无显著性变化,非光化学淬灭系数(qNP)在50 mg/L和200 mg/L处理下显著升高,非光化学耗散增强;过氧化物酶(peroxidase,POD)和抗坏血酸(ascorbate peroxidase,APX)活性显著降低,POD和APX对Cs~+胁迫的响应要强于超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD);相关性分析表明,蚕豆的Pn和POD、APX活性与其体内Cs~+富集量呈一定的负相关关系。结果表明蚕豆对Cs~+胁迫的耐受性强,有较强的Cs~+富集能力,且主要蓄积在根中,安全性增强,在土壤铯污染修复中具有较大的应用潜力。     

日本福岛核泄漏典型人工放射性核素在北太平洋柔鱼渔场的分布

为了解福岛核事故泄漏放射性核素对海洋环境的污染情况,于2011年8—11月在北太平洋公海渔场采集柔鱼样品,带回实验室利用超低本底HPGe γ 谱仪进行分析。监测到福岛核事故释放并扩散至北太平洋公海海域的放射性核素有110Ag、134Cs和137Cs,其中110Ag在3种核素中含量百分比最高,在90%以上,134Cs只占0~1.5%,137Cs也只为0.2~1.3%。在所有站位中,110Ag、137Cs、134Cs 3种核素均在同一站位（155.08°E、42.17°N）含量达最高,分别为101.31、32     

轮作模式下设施菜地主要重金属元素空间分布特征

选取代表性日光温室,以设施菜地中主要重金属元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni)为研究对象,对两种种植模式(连作、轮作)条件下6种重金属元素在土体中的空间分布特征进行调查研究。结果表明:连作模式条件下,土壤中Cd、Pb、Cr、Cu含量具有表聚的趋势,0~20 cm耕作层为主要分布区,且土层越深含量越低,As、Ni含量在0~60 cm土层范围内则呈现先降后升的趋势。参照HJ 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》发现,连作模式0~20 cm土层中Cd、As分别超出限量值220%、15.6%;而轮作模式可显著降低0~20 cm耕作层Cd、As含量降幅分别达37.5%、6.2%;与连作相比,轮作增加了6种重金属元素在20~40 cm土层中的含量。综上所述,在设施菜地遭受重金属污染后,采用轮作模式可以减少主要重金属元素在土壤耕作层的积聚,使其往下层土壤迁移,从而减轻了设施农产品对耕作层中重金属污染物的吸收。     

植物激素-螯合剂复合处理对红苋菜富集能力的影响

[目的]探寻一种高效的土壤污染植物修复技术。[方法]采用植物激素(IAA、GA3、SA)和螯合剂(EDTA)复合处理分别进行叶面喷施和土壤浇灌,研究其对红苋菜修复效率的影响。[结果]复合处理可增加红苋菜在133Cs、88Sr、Cd胁迫下的生物量,对于~(133)Cs、~(88)Sr、Cd的吸收量、转移系数和富集系数,土壤浇灌相比于叶面喷施显著提高了~(133)Cs、~(88)Sr、Cd在红苋菜植株内的富集;3种激素和螯合剂的复合处理效果从好到差依次为100 mg/L SA+1.5 mg/kg EDTA、500 mg/L GA3+1.5 mg/kg EDTA、100 mg/L IAA+1.5 mg/kg EDTA。[结论]土壤浇灌100 mg/L SA+1.5 mg/kg EDTA为最适宜处理,使单株红苋菜对~(133)Cs、~(88)Sr、Cd的富集总量达到最大。     

菊苣幼苗对铯、镉的生理响应

采用单因素铯(Cs)处理[p(CsCl)20～140 mg· L-1]及镉(Cd)/铯复合处理[ρ(CdCl2+CsCl)20 mg· L-120～140 mg· L-1],测定菊苣(Cichorium intybus L.)种子发芽特性、幼苗蛋白质和脯氨酸(Pro)含量及活性氧代谢变化,研究镉/铯共存体系中铯的生物学效应.结果显示:(1)单因素Cs+处理对菊苣发芽势(GP)、发芽率(GR)和发芽指数(GI)的影响不显著,随着Cs+浓度增加,幼苗可溶性蛋白质含量呈递减趋势,脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性、超氧阴离子自由基(O2-·)产生速率及过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量则总体上递增,过氧化物酶(POD)活性有所增加;(2)Cd2+/Cs+复合处理下,随着其中的Cs+浓度提高,SOD活性和O2-·产生速率先升后降,Pro含量、CAT活性等与单因素Cs+处理的变化趋势一致;(3)与单因素Cs+处理比较,复合处理的蛋白质含量、SOD活性均有所降低,其他代谢指标的值总体上高于单因素处理.研究表明,低浓度Cs+[p(CsCl)20 mg·L-1]单因素处理对菊苣幼苗生长和活性氧代谢无显著影响,高浓度Cs+[p(CsCl)60～140 mg· L-1]单因素处理及Cd2+/Cs+复合处理则表现严重的过氧化胁迫效应,低浓度Cs+复合处理[p(CdCl2)20 mg·L-1+p(CsCl)20 mg·L-1]具有对Cd2+毒害的缓解作用,但高浓度Cs+复合处理[p(CdCl2+CsCl)20 mg· L-1+60～140 mg· L-1]则产生显著的伤害性协同效应.     

滨海湿地盐地碱蓬对铯污染的响应及富集规律

为了探讨黄河三角洲地区先锋植物盐地碱蓬对铯胁迫的富集修复能力,以黄河三角洲滨海湿地先锋植物盐地碱蓬为材料,盆栽条件下研究其在不同Cs浓度胁迫下的萌发特性和迁移、富集特征。结果表明:Cs浓度为100～800 mg·L~(-1)时对盐地碱蓬发芽率、发芽势、发芽指数的影响均不显著,但对胚根和胚芽的生长具有"低促高抑"的双重作用,且胚根对Cs更具敏感性;低浓度Cs(100 mg·kg~(-1))对盐地碱蓬生长具有促进作用,使其生物量增加,表明盐地碱蓬对Cs具有一定的抗胁迫能力;随着Cs浓度的升高,盐地碱蓬对Cs的富集量也逐渐增大,当Cs浓度≤200 mg·kg~(-1)时,富集情况为叶根茎;当Cs浓度≥400 mg·kg~(-1)时,富集情况为叶茎根,表明盐地碱蓬对Cs具有良好的富集与转运能力。研究表明,盐地碱蓬对Cs具有一定的耐受能力,在Cs污染土壤修复方面具有一定的应用前景。