土壤-植物体系中农药和重金属污染研究现状及展望

农药、重金属已成为当今农业生态系统中重要的污染物质,国内外科学家对其进行了大量卓有建树的研究,特别是在土壤-植物系统中的研究受到较多关注。通过就农药和重金属对土壤微生物、土壤动物、土壤酶活性和植物的生理生化指标的影响进行的综合分析和阐述,系统剖析了其产生毒害机理和影响的因素,在此基础上提出今后相关研究中有待加强的重点,包括农药对非靶标生物毒害机理、农药降解中间产物的环境风险以及农药和重金属的迁移转化机理等。     

土壤多环芳烃、重金属及其复合污染的植物修复研究进展

复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一,重金属和多环芳烃是土壤环境中的重要污染物,开展两者复合污染研究,对于农业环境生态安全具有重要意义。本文结合前人的研究结果,通过分析多环芳烃污染土壤的植物修复和重金属污染土壤的植物修复的研究现状,来探讨植物对重金属和多环芳烃复合污染的修复研究进展,并从生态地理学的角度提出相应的研究趋势,提出植物修复需因地制宜的特性。     

中碱性镉污染农田原位钝化修复材料研究进展

农田土壤重金属污染威胁人类健康,其修复成为环境领域的研究热点。钝化修复因具有修复速率快、成本低、操作简单、不影响农业生产等特点,广泛应用于大面积重金属污染农田尤其是酸性农田修复治理中。相应,针对酸性重金属污染土壤的钝化修复材料也得到了广泛研究,然而,针对中碱性重金属污染土壤的钝化材料研究相对较少。从无机类、有机类以及复合型3种类型的修复材料概述了钝化修复材料在中碱性Cd污染土壤中的研究进展。总结了中碱性重金属污染土壤钝化修复材料以选用复合型材料为宜,且以钙镁磷肥、椰壳生物炭、油菜秸秆生物炭、腐殖酸形成有机-无机复合效果较好且经济环保。其次,从钝化剂的合理施用、风险评估等方面提出展望,以期为中碱性农田土壤重金属污染修复提供参考。     

土壤中重金属复合污染的表征

综述土壤中重金属复合污染的表征方法的研究进展,目的在于为农业生态环境中重金属污染的研究和防治提供参考。     

抗生素-重金属复合污染对土壤中细菌耐药的影响

目前复合污染环境下耐药细菌在数量、种类以及抗性强度上都显著增大,多重耐药菌株也高频率检出,甚至出现了能够抵抗绝大多数抗生素的"超级细菌",因此抗生素-重金属复合污染对环境中细菌耐药的影响更需高度重视。就我国土壤环境中抗生素-重金属复合污染的现状,对抗生素与重金属复合污染的对土壤微生物耐药效应研究进展进行了综述,并对该领域需要进一步研究的问题进行展望,对于消除环境中的微生物耐药性具有重要意义。     

环境材料在农业生产及其环境治理中的应用

环境材料是具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料,近年在农业生产及其环境治理中的应用受到重视。在农业生产中,环境材料主要为改善土壤微生态和促进作物生长的环境材料,以及环境友好型的化肥、农药和地膜等新型农资材料;在农业环境治理中,主要为生态破坏和农业环境污染的治理材料。本文就环境材料内涵及其在农业生产和环境治理等方面的研究和应用进行分析,包括农业抗旱节水、土壤重金属污染治理和盐碱地土壤改良等3个方面。(1)环境材料在农业抗旱节水中的应用主要是土壤保水剂和作物叶面抗蒸腾剂。土壤保水剂作用机理包括自身吸水、保水和释水原理、促进土壤改良和保持原理、提高肥料和农药等农化产品利用效率原理、调节植物生理节水效应原理,其合成技术研究比较成熟,但还需加强应用技术研究;作物叶面抗蒸腾剂取得一些进展,但仍处试验阶段,仅黄腐酸类产品应用较快;(2)环境材料在土壤重金属污染治理中的应用研究广泛,生物修复和化学固化修复技术进展较快,但对环境材料修复重金属污染土壤的潜在风险研究不足;(3)环境材料在改良盐碱地中的应用主要是加钙环境材料(石膏)和加酸环境材料(腐植酸),这些环境材料与聚丙烯酰胺(PAM)结合效果较好。此外,本文指出了环境材料在农业生产及其环境治理中应加强的研究方向:一是应加强新型环境材料的研发;二是加强环境材料的应用基础研究与应用效果评价;三是加强环境材料与生物技术和农业工程技术的结合。     

砷-重金属复合污染土壤稳定化材料研究进展

我国土壤重金属污染现状十分严峻,多金属复合污染,尤其是砷-重金属复合污染普遍存在,治理难度大。土壤中累积的多金属污染物严重威胁土壤健康、农产品安全与人居环境安全。因此,多金属复合污染土壤修复是土壤污染治理和风险防控的重要命题。固化/稳定化技术是我国最为广泛使用的污染土壤修复技术,通过投加稳定化材料,降低多金属污染物在土壤中的可迁移性与生物有效性,从而实现多金属污染物暴露途径的有效阻断。对砷-重金属型复合污染土壤的稳定化作用机理进行了详细阐述并梳理了应对砷-重金属复合污染土壤的新型修复材料。砷与其它重金属的协同稳定化主要通过表面络合与沉淀作用实现。富含铁、钙元素的材料对这种类型土壤的稳定化具有优异的作用效果。砷-重金属协同稳定化材料的修复效果取决于稳定化材料的类型、复合污染物的种类、材料施用量、土壤条件(如pH,氧化还原电位、阳离子交换量等),其中pH和土壤可溶性有机质含量对稳定化效果有显著的影响。本文发现,功能化生物质复合材料、工业固废基材料、改性复配天然矿物等绿色修复材料是近年来研究的热点。未来的研究亟须考虑砷与重金属污染物协同稳定剂的长效性,以及通过大田试验验证新型材料的应用潜能。     

乐清湾养殖区表层沉积物重金属含量分布及污染评价

以乐清湾养殖区表层沉积物中Cu等7种重金属为研究对象,在野外实地调查取样及重金属含量测定基础上,以中国海洋沉积物质量(GB18668-2002)一类标准值为评价标准,利用单因子指数评价法、内梅罗综合污染指数评价法和沉积物质量基准(sediment quality guideline,SQG),对单项重金属污染程度、多种重金属综合污染效应及重金属潜在生物毒性风险进行了评价。结果表明,乐清湾养殖区表层沉积物重金属含量分布差别明显,所有采样点表层沉积物均受到Cu污染,局部受到严重Hg污染;大部分养殖区表层沉积物重金属污染达到轻度等级;所有养殖区均可发生由Cu偶尔引起的不利生物毒性效应,个别养殖区可发生由Hg频繁引发的不利生物毒性效应。乐清湾养殖区表层沉积物重金属主要来源于沿岸电镀企业废水排放及农药化肥造成的农业面源污染。开展Cu、Hg污染治理修复是实现乐清湾养殖环境安全的迫切需求。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的防治与调控

简要介绍了长江三角洲地区土壤重金属污染现状与特点及其成因,在此基础上提出了长江三角洲土壤重金属污染防范措施和2种不同类型的治理与调控措施。针对典型污染源引起的局部重度重金属污染土壤,宜使用工程修复与植物修复及其联用技术进行调控。针对农业和交通运输业引起的大面积轻度重金属污染土壤,宜从提高土壤自净能力的角度,运用环境矿物修复和农业生态措施进行调控。继而,进一步提出了今后长江三角洲地区土壤重金属污染防治与调控的主要研究方向。     

黄河下游典型滩区土壤重金属污染特征及来源解析

针对黄河滩区土壤重金属污染、来源复杂的问题，该研究以原阳滩区复合污染土壤为例，结合土壤重金属含量空间分布和正定矩阵因子分解（positive matrix factorization, PMF）模型，探讨滩区土壤重金属富集特征及来源。源解析结果表明，原阳滩区土壤重金属污染受工业源、交通源、自然来源、燃煤污染源和农业源影响，农业源占主导，相对贡献率达23.5%，其次为工业源、自然来源、交通源、和燃煤污染源。该研究能够准确解析多金属复合土壤复杂成因，可为黄河滩区多金属复合污染土壤的污染源识别提供参考。     

湿地沉积物重金属环境化学行为研究进展

湿地沉积物重金属污染是当前环境科学领域的研究热点.本文在简要回顾国内外湿地沉积物中重金属污染研究成果的基础上,从湿地沉积物重金属来源、形态组成及提取方法、重金属在沉积物-水界面的迁移转化、质量基准以及风险评价等方面综述了当前国内外研究的最新进展,并提出了该领域未来可能的研究方向.认为针对湿地沉积物重金属向水体释放引起的二次污染问题,应重点对湿地沉积物重金属的环境化学行为展开深入研究,在研究方法和研究手段上应注重新技术的开发与应用.     

近年来土壤重金属研究知识图谱分析及关键主题述评

土壤重金属污染问题一直都是环境科学的热点与前沿。为深刻了解国内外这一领域的关键主题及最新动态,本文以Web of Science和CNKI期刊数据库检索的文献数据为样本,以CiteSpace为分析平台,从国家、机构、作者、研究热点等诸多方面,对土壤重金属研究的现状及关键主题进行了可视化分析。结果表明,国际上土壤重金属研究呈现多样化趋势,并且中国占居核心地位;关键主题集中于污染物来源与分布、污染评价及污染修复三大领域;当前研究偏重于环境科学、农学、工程技术、化学、地质学、毒理学以及植物学的相关研究。预计未来土壤重金属研究将呈现国际化、多学科综合化、多技术协同化发展的趋势。     

郑州市郊区土壤重金属污染评价分析

为揭示城市化过程对土壤环境质量的影响,本研究以郑州市郊区为例,对其表层土壤重金属Pb、Cr、Cd、Hg、As含量进行了测定分析,按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,根据土壤环境背景值标准进行了评价,并应用克里格插值方法对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析。结果表明,研究区表层土壤中各种重金属均有超过背景值现象;其中Cr含量远远高于背景值,重度污染,为主要污染因子,Pb为轻污染,其它重金属处于警戒线等级;污染综合指数均超过1,处于轻污染以上等级;各重金属单因子污染指数和综合污染指数在郑州市郊区的分布特点各不相同。     

稳定同位素示踪土壤中重金属环境行为的研究进展

随随着以多接收器电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）为代表的高精度质谱分析技术的革命性突破,稳定同位素的研究取得了跨越式发展。重金属稳定同位素成为了示踪土壤环境介质中重金属地球化学循环的有效工具,在识别污染来源、解析关键过程、跟踪环境行为等方面展现出极大的应用潜力。从同位素基本概念出发,系统介绍了利用重金属稳定同位素示踪土壤环境重金属污染的来源与归趋、土壤-植物体系重金属元素的迁移转化以及金属纳米颗粒的环境过程等方面的研究进展,并进一步总结了氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合反应、生物作用等影响重金属稳定同位素分馏的相关机制,最后针对当前应用和研究现状,提出了拓展稳定同位素示踪重金属环境行为的潜在研究方向和研究内容,对土壤重金属污染防治及修复具有重要的指导意义。     

贵州省修文县猕猴桃生态园区土壤重金属污染现状评价

[目的]探讨不同评价方法对贵州省修文县猕猴桃基地适用性,为猕猴桃栽培基地的选择和土壤健康风险研究提供科学依据。[方法]采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数对基地土壤重金属污染程度进行了分析,同时应用Hakanson潜在生态风险指数法和模糊数学法对基地土壤重金属潜在生态风险进行了评价。[结果]A基地中Cu,Ni,Hg分别超过国家土壤环境质量二级标准的1.03,1.14,2.3倍;B基地中Cu和Hg分别超过国家土壤环境质量二级标准1.03,2.0倍;C基地中Cu,Ni和Hg分别超过国家土壤环境质量二级标准1.18,1.01,1.77倍。用内梅罗综合指数法评价结果表明:A基地的土壤属于轻度污染级别,B基地和C基地属于尚清洁级别。3个基地的土壤重金属综合污染指数大小为:A基地(1.09)C基地(0.93)B基地(0.91);用潜在生态危害指数法评价结果则表明:A,B,C这3个基地的环境风险综合指数均小于150,表明8种重金属对环境的生态污染指数轻微。3个基地的土壤重金属环境风险综合污染指数大小为:A基地(83.61)C基地(78.89)B基地(75.46);用模糊数学法评价结果表明:A,B,C基地土壤均属于清洁范围,3个基地的评价分值大小为:B(97.16)C(95.44)A(94.31)。[结论]修文县猕猴桃3个基地的土壤重金属的污染特征大体相同,主要以Cu,Ni,Hg为主,但基地土壤受污染程度轻微,土壤状况良好。     

鸡西矿区废弃地重金属含量及其污染评价

以黑龙江省鸡西市矿区废弃地为研究区,对不同矿区废弃地(石墨尾矿、电厂煤灰坝和工矿采石场)重金属元素Zn,Ni,Cr,As,Pb,Hg进行含量分析和污染评价,结果表明:石墨尾矿Zn和Ni含量、电厂煤灰坝Ni含量均较高,且超过了国家土壤环境质量二级标准;Cr,As和Pb含量在3种矿区废弃地中均未超过二级标准,其中除Zn和Cr在电厂煤灰坝低于一级标准外,其他均高于一级标准,而Hg含量均超过了三级标准,说明Hg是主要也是最强烈的污染源。综合污染指数在石墨尾矿、煤灰坝和采石场分别达到了5.60,3.74,7.66,污染等级达到了重污染,说明这3种废弃地是强烈的污染源,会对矿区周围的生态环境产生严重威胁和污染,并提出了防治对策。     

土壤酶对重金属污染的响应及指示研究进展

土壤酶在关键元素生物地球化学循环、动植物健康维持、环境污染净化等方面起着不可替代的重要作用,同时还是土壤污染程度评价的辅助指标之一。然而,由于土壤物理、化学和生物学性质的差异,以及研究方法的多样化,导致重金属与土壤酶活性之间的关系十分复杂,阻碍了土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用。系统阐述了重金属污染对土壤酶的生态毒理效应,及其对土壤酶催化动力学特征的影响,构建了土壤-重金属-微生物对土壤酶作用的概念模型,并探讨未来的研究趋势和方向。土壤酶活性测定高效、便宜,且对重金属污染敏感,是极具潜力的土壤重金属污染评价的生物学指标,但仅采用土壤酶活性可能高估或低估重金属的生态毒性,加之当前对土壤酶的选择、活性的测定均缺乏统一的标准,致使难以建立重金属毒性阈值与土壤理化性质或土壤重金属有效性之间的定量关系,最终导致土壤酶在土壤污染生态风险评价中存在争议。未来亟需通过新技术和数学模型,深入揭示不同类型土壤中酶对重金属胁迫的响应机理,构建土壤性质与毒性阈值关系的经验模型,可为加强土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用提供重要的理论依据。     

Bioaccumulation and Effects of Heavy Metals in Crayfish: A Review

Metal pollution is a global problem which represents a growing threat to the environment. Because of bioaccumulation and negative effects of heavy metals, their bioavailability needs to be monitored. Many studies showed accumulation of metals in crayfish tissues as dose- and time-dependent without significant differences in tissue concentration levels comparing males and females. Muscles and exoskeleton were considered as specific for accumulation of mercury and nickel, respectively. Cadmium, zinc, copper, lead, and chromium accumulated mainly in hepatopancreas. By analyzing these specific tissues, it is possible to deduce the bioavailability and, by presumption, the level of environmental pollution by specific metals. However, in the case of zinc and copper, their utility is limited to assessing bioavailability because rapid depuration of these metals renders them less useful for long-term environmental monitoring programs. The literature reporting heavy metal impacts on freshwater crayfish, with reference to accumulation levels, is reviewed and summarized with respect to their suitability as bioindicators. Summarized published data from unpolluted or control localities can be used as referential values in crayfish, and consequently help with evaluation of monitored sites.     

城市边缘带土壤重金属空间变异及其污染评价

为揭示城市边缘带强烈人为活动对土壤环境质量的影响，本研究以上海梅山钢铁集团附近14km^2区域为研究区，网格化精确布点，采集表层土壤样品计93个并对其重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As含量进行了测定分析。结果表明，研究区表层土壤中除Hg和Cd外的其他5种重金属含量均未超过国家二级标准，其中有些土壤中重金属含量接近或略高于南京市土壤环境背景值，但与研究区表层土壤元素地球化学背景值平均水平及空间变异特征基本相符；研究区表层土壤中Hg污染严重，61．3％的样点土壤Hg含量超过国家二级标准。另外，本研究应用地统计学普通克里格插值方法，对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析，并讨论了土壤污染重点空间区域潜在污染源及其污染途径。     

重金属、磺酰脲类除草剂的植物基因应答及其交互作用

土壤污染日益成为威胁人类生存的重要问题,而且正呈现出多元化和复杂化的特点。土壤的重金属污染已被重点研究,大量与金属阳离子吸收、分布和解毒相关的通道蛋白、螯合剂以及伴侣蛋白的编码基因被发现和克隆;而土壤的农药污染,特别是磺酰脲类除草剂类污染研究却还主要集中在生理生化水平上。同时,两者复合污染研究更是鲜有报道,总体还处于探索阶段。本文重点将对现阶段重金属与磺酰脲类除草剂单因素的植物基因应答及其复合污染交互作用的研究进展,在基因类型和作用等方面分别进行综合性分析与阐述,并结合环境污染现状和国际研究前沿提出了今后研究的主要方向。