黑麦草对土壤中Cd不同赋存形态的吸收规律

通过在3种典型土壤中种植黑麦草的盆栽实验,研究了黑麦草吸收镉量和土壤中镉负荷及土壤镉赋存形态的相关关系。结果表明,随着镉负荷增加,黑麦草吸收镉量明显增加。在3种土壤中黑麦草吸收镉量大小顺序为:红壤>黄棕壤>潮土。黑麦草吸收镉量除受镉负荷影响外,与镉在土壤中的形态分布密切相关,黑麦草吸收的镉主要是土壤中的交换态镉和松结有机态镉。     

包头市大气降尘中镉赋存形态特征

采用Tessier连续提取法对包头市不同区域的15个大气降尘样中镉的5种赋存形态进行了研究.结果表明,各形态含量占总镉百分比排序依次是:铁锰氧化物相>残渣相>碳酸盐相>强有机相>可交换相,5种形态占总镉的平均质量分数为铁锰氧化物结合态30%、残渣态24%、碳酸盐结合态19%,强有机结合态15%,可交换态10%;铁锰氧化物结合态是主要存在形态;铁锰氧化物结合态镉、有机结合态镉、残留态镉这三种形态镉生物有效性很低,但当环境改变时可能释放,应予以关注.汽油和煤的燃烧以及工厂排放镉能加大城市大气降尘的镉含量.     

油菜连作及施用堆肥对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室土培盆栽试验,研究了重金属镉污染土壤上连作油菜及施用堆肥对土壤中镉赋存形态及牛物有效性的影响.结果表明:(1)在油菜连作体系下,施用堆肥显著降低油菜地上部镉含量.施用堆肥改变了土壤镉赋存形态,显著降低土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量而增加土壤铁锰氧化物结合态镉含量,从而降低土壤镉的生物有效性.(2)在相同堆肥处理下,种植两茬油菜后的土壤易溶态和碳酸盐结合态镉含量与不种植油菜的处理相比显著降低;而土壤硫化物及有机结合态镉含量较对照有所上升,种植油菜对土壤铁锰氧化物结合态镉和残渣态含量影响不显著,但是不同积累镉能力油菜朱苍花籽和川油Ⅱ-93之间对土壤镉形态的影响差异不显著.     

不同污染类型水稻土中镉的化学形态分布特征及其影响因素

土壤Cd的活性不仅取决于其在土壤中的全量,更大程度上取决于化学形态。以广东省6种不同类型的污染水稻土为研究对象,通过BCR三步法对土壤中Cd的形态分布特征进行分析,并采用逐步回归法探讨了影响Cd化学形态的主要因素。结果表明:供试土壤Cd赋存形态均以酸提取态为主,根据RAC(Risk assessment code)风险评价指标体系,钢铁厂周边、冶炼厂周边、火电厂周边水稻土Cd处于超高风险水平,大宝山矿山污染的上坝村水稻土、乐昌铅锌矿周边水稻土和中山水稻土(三角洲沉积土)处于高度风险水平。全量Cd是影响各形态Cd最主要的因素,pH、黏粒、活性Mn也能影响不同形态Cd分配,但残渣态Cd含量不受土壤性质影响。     

基于水稻根伸长的不同土壤中镉（Cd）毒性阈值（ECx）及预测模型

【目的】虽然土壤中镉（Cd）污染对水稻的生态风险受关注已久,然而大量研究集中在基于稻米中Cd限量标准的健康风险研究,而针对土壤中Cd污染的生态风险阈值研究较少。研究通过ISO11269-1根伸长毒性测试方法,测定不同性质土壤中Cd对水稻的毒性阈值（ECx,x=10,50）及其预测模型,以期为基于生态毒理效应的中国土壤Cd污染基准值的修订提供参考。【方法】采用中国8种不同性质农田土壤和3种不同Cd敏感性差异的水稻品种（T优167,T167;陆两优28,L28;湘早45,X45）为试材,每种土壤添加7个Cd浓度,通过ISO11269-1根伸长测试方法,测量水稻根的相对伸长量,并结合Log-Logistic分布函数模型测定不同土壤中水稻Cd毒性的剂量-效应关系、毒性阈值（ECx, x=10, 50）及其预测模型。【结果】随着土壤Cd浓度的增加,不同土壤中水稻的相对根长（%）逐渐减小,基于根伸长的Cd对水稻毒性的10%抑制浓度的毒性阈值（EC10）和半抑制浓度（EC50）值在不同土壤和不同Cd敏感性水稻品种间有较大差异。总体而言,在3种不同Cd敏感性（T167＞L28＞X45）水稻品种中,同一土壤中Cd的水稻毒性ECx（x=10,50）随着水稻对Cd胁迫的敏感性增强而降低;就单一品种水稻而言,不同土壤的Cd水稻毒性阈值ECx间有显著差异。其中,以Cd敏感性水稻品种T167测试的不同土壤EC10变化为1.40-5.25 mg•kg-1,最大相差275.0%,EC50变化为17.83-46.93 mg•kg-1,最大相差163.2%;以Cd非敏感性水稻品种X45测试的不同土壤EC10变化为1.72-8.22 mg•kg-1,最大相差377.9%,EC50变化为26.96-68.16 mg•kg-1,最大相差152.8%。通过水稻Cd毒性阈值ECx与土壤性质间的多元回归分析表明,土壤pH、有机碳（OC）、阳离子交换量（CEC）与水稻Cd毒性阈值间呈正相关关系,基于土壤主要性质的水稻Cd毒性预测模型表明,EC50实测值均在预测值2倍误差（±S.D）范围内。【结论】基于ISO11269-1根伸长毒性测试结果表明,不同土壤中Cd的水稻毒性阈值间有显著差异,土壤pH、OC及CEC与水稻Cd的毒性阈值间呈显著正相关关系（P＜0.05）,基于上述土壤性质的预测模型可以很好预测不同土壤中Cd对水稻的毒性;不同Cd敏感性品种对测定土壤中水稻Cd毒性阈值有明显差异,因此,在制订土壤中Cd的生态基准时应充分考虑不同物种的敏感性差异特征。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性.研究结果表明:3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含最和DTPA提取态Cd含量变化不明显...     

不同品种水稻对土壤重金属Cd吸收富集特性的研究

采用大田试验方法,在作物常规管理情况下,研究20个水稻品种对土壤镉的吸收富集特性。结果表明,在土壤镉含量为0.93mg·kg^-1的条件下,水稻糙米镉含量多集中在0.008～0.016mg·kg^-1范围内,“隆粳香3”镉含量最高,为0.047mg·kg^-1,“软玉12”镉含量最低,为0.009mg·kg^-1;同时,不同品种水稻糙米对镉的富集能力不同,“隆粳香3”糙米对镉的富集能力最强,富集系数为0.050,其次是“盐284”“昌优2号”“隆粳772”“隆粳13”“盐431”和“软玉11”,富集能力最弱的是“辽粳212”和“软玉12”,富集系数为0.010。综合考虑水稻对土壤镉吸收富集能力和产量性状指标,推荐“辽粳212”“软玉12”“辽星1号”和“辽粳401”作为该地区中、轻度Cd污染土壤上的水稻品种推广种植。     

改性膨润土钝化土壤Cd对不同水稻品种安全生产研究

[目的]在Cd污染土壤修复的同时,实现水稻的安全生产。[方法]以钙基膨润土为基本材料,通过特殊改性后制备了氨基磺酸改性膨润土与巯基化改性膨润土,不考虑离子浓度影响时两种修复材料对Cd的饱和吸附容量分别可达40.35、69.13 mg/g。通过盆栽试验种植不同品种水稻,探讨两种材料对Cd污染土壤的钝化效果。[结果]巯基化改性膨润土对Cd的钝化效果明显优于氨基磺酸改性膨润土。在Cd 10 mg/kg左右污染土壤上施加巯基化改性膨润土后,土壤中Cd的弱酸提取态含量降低了8.39%~16.22%,可还原态含量增加了9.91%~18.60%,有效地固定了土壤中的Cd,降低了Cd在土壤中的活性。供试的6个品种水稻糙米Cd含量在0.08~0.29mg/kg,分别比对照降低了82.37%、80.18%、84.85%、86.90%、90.95%、83.88%,其中有4个水稻品种糙米中Cd含量达到《食品安全国家标准》(GB2762-2012)。[结论]巯基改性膨润土对种植水稻的重金属污染土壤有着强大的修复能力,且可不间断农业生产。     

不同品种水稻对土壤中镉的富集特征及敏感性分布（SSD）

【目的】研究不同水稻品种对土壤中镉（Cd）毒害的敏感性分布规律,测定基于保护95%水稻品种的土壤中Cd对不同水稻毒害的生态风险阈值HC5,为中国水稻Cd污染防治提供理论依据。【方法】利用中国南方具有代表性的两种水稻土,通过外源添加Cd制备成0、1.2、4.8、10、40、120 mg•kg-1的Cd污染土壤,以中国水稻主产区18个常规不同水稻品种为试材,通过温室盆栽试验测定不同Cd污染土壤对不同品种水稻的生物量、植株Cd含量及不同水稻Cd吸收的生物富集系数（BCF）影响。通过国际最新的累积概率分布函数逻辑斯蒂克分布模型（Log-logistic distribution）对不同水稻基于生物量的Cd毒性的剂量-效应关系进行拟合,利用物种敏感性分布模型 Burr-III 构建出Cd对不同水稻毒性的物种敏感度分布频次曲线（SSD）,并基于此推导出不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95%水稻品种的Cd毒性阈值HC5,并测定不同水稻Cd吸收BCF值与土壤中Cd有效态含量变化的定量关系。【结果】在酸性祁阳红壤中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量明显下降,对Cd最为敏感的品种X-42,生物量降低86%,而对Cd耐性较强的品种Z-120生物量降低51%。当添加浓度为4.8 mg•kg-1时,JY-253、J-463、Z-611、J-899、T-15、X-6、T-167品种水稻的生物量达到最大,其余品种均在1.2 mg•kg-1处理下达到最高。与对照相比,不同品种水稻的生物量增加了4%-56%,说明低剂量Cd对水稻生长有一定的刺激效应。在中碱性广州水稻土中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量没有显著性差异。在两种土壤中,生物富集系数（BCF）随着Cd处理浓度的增加而降低,在低镉（1.2 mg•kg-1）条件下,红壤水稻BCF的变化范围为0.0056（S-974）-0.0133（T-15）,相差2.38倍;而广州水稻土的变化范围则为0.0018（L-42, LY-28）-0.0034（J-899）,相差1.89倍。但是对于相同Cd浓度处理下,红壤中水稻的BCF大于广州水稻土,两者相差2-14倍,这可能与两种土壤的性质差异有关。祁阳红壤是酸性土壤,有机质匮乏,测得Cd有效态含量高,对水稻的毒害强,生物量降低的多;广州的水稻土则相反,高pH和有机质丰富的土壤对Cd吸附容量和固持力增加,对水稻毒害减弱,生物量变化不明显。土壤中Cd对以上18种水稻的毒性阈值浓度（EC50）变化范围为4.30-61.611 mg•kg-1,最高的为水稻X-45,最低的是水稻X-42,不同水稻品种之间EC50差别为1.0-4.32倍。【结论】不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应;基于物种敏感性分布模型（Burr-III）测定结果表明,18种不同水稻具有明显的分布频次差异,其中,水稻X-42毒性阈值最小,对Cd胁迫最为敏感,水稻X-45则相反,表现出较强耐性。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值（HC550%）为4.93 mg•kg-1。     

添加Delftia sp. B9对土壤Cd形态分布及水稻吸收积累Cd的影响

为探究耐镉细菌Delftia sp.B9（菌株B9）对土壤镉（Cd）形态、水稻吸收Cd及土壤微生物群落结构的影响,本研究通过盆栽种植试验,在中度Cd污染土壤中施加不同添加量的菌株B9,并将最佳添加量应用在田间试验中验证菌株B9对土壤Cd的钝化作用及降低稻米Cd含量的效果。结果表明：盆栽试验中,与对照（CK）相比,菌株B9不同添加量均可显著提高土壤pH值,DTPA提取有效态Cd含量显著降低4.72%~15.65%,糙米Cd含量显著降低22.87%~59.90%。其中,菌株B9添加量为1.28 g·盆^-1 （T2）时,土壤Cd的钝化效果及降低稻米Cd效果最好。与CK相比,T2处理可显著促进土壤弱酸可溶态Cd向可还原态、可氧化态及残渣态Cd转化。同时,T2处理显著提高了土壤微生物可操作分类单元（OTU）数,土壤微生物群落多样性及丰富度指数（ACE、Chao1、Shannon）均显著增加,菌株B9所属变形菌门（Proteobacteria）相对丰度显著增加。小区（株洲）早晚稻及大区（浏阳）中稻试验中,菌株B9添加量为12.50 g·m^-2时,稻米中Cd含量较对照组降低28.38%~91.43%。研究表明,添加菌株B9可降低土壤Cd潜在风险,降低中度Cd污染土壤中水稻吸收积累Cd的量,使稻米Cd含量符合国家食品卫生标准。     

耕型红壤和红壤性水稻土铜的化学行为及施铜效应研究

应用选择溶解性的化学提取和幼苗试验等方法,研究了湖南省几种耕型红壤及其发育而成的水稻土铜的化学形态及其与土壤有效铜的关系,以及红壤旱地改水田后施铜对水稻吸铜和幼苗生长的影响．结果表明,供试土壤中的铜主要以有机态（１５．２％ ）、无定形铁态（１１．７％ ）、晶形铁态（１７．２％ ）和残留态（５６．０％ ）４ 种形态存在,其中红壤性水稻土有机态铜（１８．７％ ）和无定形铁态铜（１４．６％ ）明显高于耕型红壤（分别为８．０％ 和５．８％ ）,而晶形铁态铜和残留态铜含量则是后者高于前者．红壤性水稻土有效铜含量显著高于耕型红壤．幼苗试验结果表明,耕型砂岩红壤施铜能明显促进水稻幼苗对铜的吸收,最佳施铜量为 ５～１０ ｍ ｇ／ｋｇ 土．     

不同土壤改良剂对降低重金属污染土壤上水稻糙米铅镉含量的作用

为了寻求有效抑制污染土壤上水稻对重金属Pb、Cd的吸收、保持稻米卫生品质的技术方法,利用污染土壤盆栽试验和在污染区的田间试验,对施用石灰、碱性煤渣、高炉渣、水稻秸秆和猪厩肥等土壤改良剂降低水稻植株和糙米Pb、Cd含量的效应进行了比较研究。结果表明,在盆栽试验条件下,碱性煤渣的改良效果最为突出,基施5．0g·kg^-1碱性煤渣,可使早稻糙米Pb和Cd含量分别降低78．6％和75．4％,晚稻糙米Pb和Cd含量分别降低45．7％和87．9％,使糙米Pb、Cd含量从严重超标水平降到了国家食品卫生标准允许的含量以下。石灰物质的改良效应主要取决于其对土壤pH的影响程度。在田间条件下,各种改良剂的效果均小于盆栽条件．不能将稻米Pb、Cd含量降低到国家食品卫生标准允许的含量水平。基于现有技术,从产品质量安全角度考虑,在重金属严重污染土壤上不宜种植水稻等粮食作物。     

硅对镉胁迫下水稻生物量及镉的化学形态的影响

采用盆栽实验,研究外源添加硅对水稻生物量及镉的化学形态的影响.选取对镉积累不同的水稻品种:‘沈稻18’和‘沈农315’,外源添加0、0.5 mg/kg镉及0、0.1、0.5g/kg硅,灌浆期收获.结果表明,外源添加硅对2种水稻根和茎叶的干物质重均有影响,茎叶的干物质重随着硅含量的增大而增加;镉含量为0.5 mg/kg时,随硅含量的增大根干物质量先增大后降低;供试水稻根和茎叶中,氯化钠提取态镉所占比例最大,其次分别是醋酸提取态镉、离子水提取态镉、乙醇提取态镉,盐酸提取态镉含量最低.与‘沈农315’相比,‘沈稻18’中迁移性较强的去离子水提取态和乙醇提取态镉的比例较高,醋酸提取态和盐酸提取态比例较低;硅使水稻中迁移性较强的乙醇提取态和去离子水提取态的镉的含量降低,使难迁移的醋酸提取态和盐酸提取态的镉的含量升高,因此降低了水稻中镉的毒害作用.     

不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性的研究

[目的]研究不同施肥措施对休宁土壤Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[方法]通过盆栽试验,研究了鸡粪、改良剂和外源Cd对体宁菜园土中重金属Cd形态的影响与蔬菜富集特性。[结果]结果表明,施入鸡粪可降低土壤中可交换态Cd和铁锰氧化态Cd的含量,增加了土壤中的碳酸盐态Cd和有机物结合态Cd含量。改良剂可提高土壤中可交换态Cd和碳酸盐态Cd的含量。外源Cd进入到土壤中主要以可交换态、碳酸盐态和铁锰氧化物结合态存在。萝卜、白菜和辣椒的可食用部分对土壤Cd的富集能力为：白菜〉萝卜≈辣椒,转移系数为白菜〉萝卜〉辣椒。[结论]在农业生产上,可在土壤中添加有机肥和无机改良剂减少蔬菜时重金属Cd的吸收积累。在重金属Cd含量高的土壤中应避免种植富集能力极强的蔬菜品种。     

镉污染土壤生物质炭修复的化学稳定机制

以不同生物质炭添加量修复稻田土壤为研究对象,采取三步连续提取法对3年来土壤中镉元素的形态分布特征及其变异规律进行了系统分析。结合土壤理化性质,探讨了镉污染稻田生物质炭修复的化学稳定机制。结果表明,在生物质炭修复2、3年后,与对照相比土壤pH分别提高了0.16～0.65单位和0.26～0.60单位;土壤有机质分别提高了26.2%～50.4%和29.2%～51.2%;镉的赋存形态由有效态向潜在有效态或无效态转变,酸溶态分别降低了5.9%～37.6%和21.7%～27.3%;40 t/hm2处理强度土壤镉的氧化态和残渣态分别升高了126.7%和64.2%,显著降低镉污染的生物可利用性和生态毒性。该研究结果能够为深入探讨生物质炭修复机制提供理论依据,并且为生物质炭在重金属污染土壤中的农业应用提供技术支撑。     

石灰和有机质对不同性质镉污染土壤中镉有效性的影响

通过土培试验研究了添加不同改良剂(鸡粪、泥炭和石灰)对我国不同性质土壤(云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土)镉污染的改良差异。结果表明,不同改良剂0～60 d内对四种镉污染土壤的改良效果均较为显著。鸡粪对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为37.0%、52.7%、29.3%和49.6%,显示鸡粪对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土云南赤红壤吉林黑土;泥炭对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为33.1%、51.7%、30.5%和51.2%,显示泥炭对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是江西红壤≈内蒙栗钙土吉林黑土≈云南赤红壤;石灰对云南赤红壤、江西红壤、吉林黑土和内蒙栗钙土镉污染的固定率分别为60.7%、55.5%、40.7%、41.7%,显示石灰对这四种不同性质镉污染土壤的改良效果是云南赤红壤江西红壤吉林黑土≈内蒙栗钙土。综上可知,在对镉污染的酸性土壤改良上,石灰好于有机质,而对镉污染的中性和碱性土壤改良上,有机质则好于石灰。     

镉污染稻草还田对土壤镉形态转化的影响

采用模拟培养实验,研究了镉污染稻草还田后清洁土壤(pH=4.72)和镉污染土壤(pH=7.90)中有效态镉含量及镉形态分布的变化特征。结果表明:添加稻草和淹水培养使土壤pH值向6.0~7.5的区间转变,并显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量。清洁土壤添加镉污染稻草后,土壤DTPA(Diethylene triamine pentacetate acid)提取态Cd含量增加23.5%~225.0%,土壤酸提取态和可还原态镉的相对比例显著提高,而残渣态和可氧化态镉的比例则相对降低,其效果随稻草添加量的增加显著增强;镉污染土壤添加镉污染稻草后,DTPA提取态镉仅在培养初期(2 d)略有提高,随培养时间的延长,DTPA提取态镉含量显著降低(28.6%~41.1%),且添加稻草促使酸提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转化。研究表明,镉污染稻草进入清洁土壤会带来镉污染的扩散风险,而进入供试污染土壤后则能在一定程度上降低污染土壤中镉的有效性。     

不同改良剂对石灰性镉污染土壤的镉形态和小白菜镉吸收的影响

采用盆栽试验,分别在正常土壤(A)、低镉含量土壤(B)、高镉含量土壤(C)三种土壤上种植小白菜,研究4种改良剂(鸡粪、腐植酸、海泡石和生物炭)对小白菜生长、镉含量及土壤各形态含量的影响。结果表明,高施用量的鸡粪能显著提高小白菜的生物量,增加42.7%~79.8%。在B土壤中,除海泡石外,鸡粪、腐植酸和生物炭均增加小白菜地上部的镉含量;在C土壤中,4种改良剂对小白菜吸收镉均有促进作用。施入不同改良剂对土壤中镉形态的影响不同,在A土壤中镉主要以交换态和铁锰氧化态形式存在,在鸡粪和腐植酸处理下,土壤中镉主要以交换态和碳酸盐结合态形式存在,海泡石则增加了土壤中残渣态和有机态的比例。相关分析表明,小白菜镉含量与土壤中交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化态镉和有机态镉存在极显著正相关关系(P<0.01),与土壤总镉含量的相关性最好。     

3种不同功能区绿地土壤Cd和Hg的污染现状及其风险评价

在调查研究工业区、交通区和公园绿地土壤重金属Cd和Hg含量的基础上．对其污染程度进行了评价．结果表明：重金属Cd在工业区和交通区绿地土壤中的平均含量接近,均约为国家环境质量背景标准值的2倍,但在公园绿地土壤中没有明显的积累现象;与Cd不同的是重金属Hg在3种不同功能区中均有明显的积累现象．尤其是公园土壤中重金属Hg的含量为国家背景值的4倍。采用单项污染指数评价法对2种重金属的污染程度进行评价表明,工业区、交通区、公园绿地土壤中Hg的重度污染分别占28％、25％和50％,Cd的重度污染则分别占30．0％、37．5％和0％。通过种子发芽指数评价法进行评价得知．重金属对植物造成影响有一临界值,其含量只有超过该临界值才能对植物造成毒害,小于其临界值时对植物的影响不明显,但关于该临界值的确定还有待进一步研究。