某再生铅工业园区周边土壤中铅和镉的生物可给性 及其对人体的健康风险评价

基于表层土壤重金属实测含量,模拟体外（in vitro）实验对铅和镉的生物可给性分析,评价某再生铅工业园区周边土壤中铅和镉对人体的健康风险。结果表明,再生铅工业园区周边土壤中铅、镉的平均值分别为124.05、0.394 mg·kg^-1,是背景值的4.98、2.90倍。再生铅工业园区周边土壤中铅和镉的生物可给性差异较大,园区附近土壤中铅已经达到一定程度的累积,对人体有较高的健康风险,土壤中镉对人体的健康风险较低;研究区内无意摄入土壤中铅对人体总铅的贡献率较高,对儿童的贡献率更高;研究区土壤中铅对成人有较高的非致癌风险,土壤中镉对成人有较高的致癌风险。     

模拟酸雨对羟基磷灰石稳定化土壤镉的分布、可浸出性及生物可给性的影响

通过室内土柱淋溶实验,以0.5%的质量比向镉污染土壤中添加羟基磷灰石(HAP),以不施HAP土壤为对照,考察p H 3.5、4.5和5.6的模拟酸雨对土壤镉的分布、可浸出性、生物可给性及其健康风险的影响。结果表明:酸雨淋溶显著降低了对照处理表层土壤p H,添加HAP增加了土壤对酸雨淋洗的缓冲能力,土壤p H较对照高约1个单位。对照处理酸雨p H的降低加剧了Cd在土柱内的下移,但HAP处理各土层全Cd分别较对照0~5 cm和5~10 cm土壤高出8.54~10.0、3.13~3.29 mg·kg-1。对照处理土壤在酸雨作用下可浸出性Cd含量从0~5 cm的0.17~0.23 mg·L-1增加到10~20 cm的0.61~0.68 mg·L-1,但HAP处理各土层可浸出性Cd维持在0.45~0.50 mg·L-1。总体上,对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性均随酸雨p H的降低而降低。与对照相比,HAP处理土壤增加了胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性,但显著降低了肠液阶段Cd的生物可给性。对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段无意摄入土壤中Cd对儿童的每月允许摄入量PTMI(Provisional tolerable monthly intake)贡献率均随酸雨p H的降低而降低,且HAP处理显著高于对照。以上结果表明高强度酸雨淋溶下,HAP能够有效提高土壤对酸雨的缓冲能力,降低土壤Cd的淋失,但增加了表层土壤Cd的生物可给性及人体健康风险,需要引起特别关注。     

喷施硫酸锰和硫酸锌对小麦籽粒镉锰锌生物可给性的影响

为探明喷施叶面肥对小麦镉（Cd）污染健康风险的影响,通过大田试验,采用体外模拟消化方法,研究喷施不同浓度MnSO₄和ZnSO₄对小麦籽粒中Cd、锰（Mn）和锌（Zn）的含量及生物可给性的影响,计算人体对小麦Cd、Mn和Zn的摄入量,评价喷施Mn肥和Zn肥对降低人体Cd摄入、提高Mn和Zn吸收的作用。结果表明：喷施MnSO₄和ZnSO₄可显著降低小麦籽粒的Cd含量,最大降低率可达47.45%;喷施MnSO₄显著提高小麦Mn含量;喷施中高浓度的ZnSO₄显著提高小麦Zn含量。小麦Cd、Mn和Zn在胃阶段的生物可给性明显高于小肠阶段;高浓度ZnSO₄处理显著降低小麦Cd在胃阶段的生物可给性,提高Zn在胃阶段的生物可给性;高浓度MnSO₄处理使小肠阶段小麦Mn和Zn的生物可给性显著升高。食用Cd污染的小麦有Cd摄入量过高的健康风险,而ZnSO₄、高浓度MnSO₄以及中高浓度锰锌肥复配处理可显著降低人体食用小麦摄入Cd的量,最大降低率达42.86%;喷施MnSO₄显著提高小麦Mn的膳食摄入量;食用喷施MnSO₄和ZnSO₄处理的小麦可满足膳食Zn摄入的需要,其中喷施高浓度MnSO₄处理效果更好。研究表明,喷施高浓度MnSO₄可显著降低小麦Cd含量和人体Cd摄入量,显著提高小麦Mn含量以及Mn和Zn的生物可给性,从而显著提高人体Mn和Zn的摄入量。     

土壤及作物中重金属生物可给性的体外模拟研究进展

通过体外模拟方法从生物可给性方面来评价重金属对人体健康的危害程度已逐渐成为研究热点。在阐述生物可给性概念的基础上,重点综述了 in v itro消化方法的生理基础和实验操作及其在评价重金属生物可给性方面实际运用的国内外研究进展。最后指出了 in v itro模拟肠胃方法存在的问题,并对其应用前景作了展望。     

环丙沙星-镉复合污染对高低累积型菜心种子发芽的影响

<正>抗生素被大量用于人类医疗及动物养殖中,大部分以原形排出并进入环境[1]。针对珠三角地区抗生素污染特征的研究结果表明,土壤及地表水中均有多种抗生素被检出[2-4],以喹诺酮类抗生素为主,其含量在1.0～5 080.1 ng·L-(1水)以及0.03～1.53 mg·kg-1(土壤)[3-5]之间。同时,珠三角地区土壤中Cd等重金属污染较为严重,土壤中Cd含量在0.57～11.0 mg·kg-1之间[6]。目前针对重金属或抗生素单一污染毒性效应的研究均有报道,但关于二者复合污染毒性效应的研究还鲜见报道。菜心是珠三角地区常年种植的主要蔬     

叶面施锌对油菜镉锌生物可给性与形态的影响

为探究叶面施锌（Zn）对叶用油菜镉（Cd）和Zn生物可给性的影响与调控机理,通过盆栽试验,采用体外消化和连续提取方法,研究喷施不同浓度ZnSO₄和EDTA·Na₂Zn对两种油菜（Cd低积累品种华骏和普通品种寒绿）地上部Cd/Zn含量、生物可给性以及化学形态的影响,并通过相关性分析和线性拟合方法研究叶面施Zn影响下Cd/Zn生物可给性的变化与形态占比的关系。结果表明,叶面施Zn对油菜地上部Cd含量无显著影响,Zn含量显著升高。喷施ZnSO₄降低了油菜Cd和Zn的生物可给性比例,最大降幅分别为24.37%和6.07%;而喷施4 mmol·L^-1 EDTA·Na₂Zn则显著提高了油菜生物可给态Cd含量,同时提高了Zn的生物可给性比例,最大增幅分别为49.19%和8.40%。喷施ZnSO₄明显降低油菜乙醇提取态Zn的占比,最大降幅为10.88%;而喷施EDTA·Na₂Zn则明显提高油菜乙醇、H₂O提取态Cd以及乙醇提取态Zn的占比,最大增幅分别为25.59%、52.74%以及13.23%。油菜Cd/Zn的乙醇和H₂O提取态含量与其生物可给态含量、乙醇和H₂O提取态占比与其生物可给性比例分别呈极显著的正相关性,这表明油菜Cd/Zn的乙醇和H₂O提取态对其生物可给性贡献最大,叶面施Zn主要通过影响乙醇和H₂O提取态Cd/Zn进而调控其生物可给性。     

克百威与镉单一及复合污染对土壤好气性自生固氮菌数量的影响

本文在实验室条件下研究了克百威与镉单一及复合污染对上壤中好气性自生固氮菌数量的动态影响。结果表明，不同浓度克百威对好气性自生固氮菌数量的影响在培养初期（1—3d）表现出一定的抑制作用，随着时间的推移，逐渐表现出刺激作用；重金属镉（5mg·kg^-1）对好气性自生固氮菌的影响趋势是先显著刺激其生长，在培养后期又转为抑制作用；克百威与镉复合污染对好气性自生固氮菌数量的影响与污染物浓度有关，在保持镉浓度（5mg·kg^-1）不变的条件下，复合污染的影响随克百威浓度（1—10mg·kg^-1）的增加而减小。     

基于农田土壤重金属生物可给性的人体健康风险评价

利用SBET方法研究了广西某流域农田土壤7种重金属的生物可给性,并评估了土壤重金属经口摄入途径对不同人群造成的健康风险。结果表明:土壤中重金属Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Cr的生物可给性均值分别为70.55%、25.72%、10.89%、10.81%、7.78%、0.93%、0.71%。未经生物可给性修正的风险评价结果表明:土壤重金属对儿童的总非致癌风险(HI)和总致癌风险(Rt)分别为2.47和6.12×10-5,对成人的HI和Rt分别为0.32和4.01×10-5,即对儿童有较大的风险。经生物可给性修正后,土壤重金属对儿童和成人的非致癌风险和致癌风险均大幅度降低,但对儿童依然有一定的致癌风险。     

基于农田土壤重金属生物可给性的人体健康风险评价

利用SBET方法研究了广西某流域农田土壤7种重金属的生物可给性,并评估了土壤重金属经口摄入途径对不同人群造成的健康风险。结果表明:土壤中重金属Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Cr的生物可给性均值分别为70.55%、25.72%、10.89%、10.81%、7.78%、0.93%、0.71%。未经生物可给性修正的风险评价结果表明:土壤重金属对儿童的总非致癌风险(HI)和总致癌风险(Rt)分别为2.47和6.12×10-5,对成人的HI和Rt分别为0.32和4.01×10-5,即对儿童有较大的风险。经生物可给性修正后,土壤重金属对儿童和成人的非致癌风险和致癌风险均大幅度降低,但对儿童依然有一定的致癌风险。     

骨粉和沸石对污染土壤中铅和镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉、铅污染的土壤中添加不同量的骨粉和沸石后种植菜心,在菜心收获期分别测定菜心生物量、镉和铅吸收量、土壤有效态镉和铅的含量、土壤pH值,分析不同用量的骨粉和沸石对污染土壤镉和铅生物有效性的影响。结果表明,添加骨粉处理均显著提高了土壤pH、EC及有效磷含量,显著降低了土壤中铅和镉的生物有效性和菜心中铅和镉的吸收量,以添加1%的骨粉处理效果最佳。     

苎麻对农田土壤中汞、镉的吸收累积特征研究

为了评价非食用性经济植物苎麻对农田土壤中汞、镉的累积修复效果,本研究采集了46个种植于某汞矿区周边的汞、镉复合污染农田土壤的苎麻样品,分析了苎麻及对应土壤样品中汞、镉含量,计算了苎麻对汞、镉的累积系数和转运系数。结果表明:汞在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为58.02~136.97、60.6~560.45、113.26~3 860.51、446.1~1 686.3μg·kg^-1;镉在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为10.1~1 527.8、7.17~1 203.63、11.57~1 838.14、77.12~842.41μg·kg^-1。麻皮和麻叶中的汞含量明显高于根部;而镉较均匀分布在苎麻的根部、麻秆、麻皮及麻叶。汞和镉在对应土壤中含量分布为0.381~9.040 mg·kg^-1和0.131~7.814 mg·kg^-1。苎麻地上部对汞的累积系数范围为0.017~4.826,转运系数范围为0.583~22.595,苎麻地上部对镉的累积系数范围为0.011~3.725,转运系数范围为0.055~16.175。麻皮的汞累积系数明显高于根部和麻秆;而苎麻各部位的镉累积、转运系数无明显差别。土壤中的DOC含量上升会导致苎麻麻秆、麻皮中汞含量的下降,土壤pH的下降会促进苎麻的麻秆、麻皮两个部位对镉的吸收累积。     

镉在红壤中的吸附特征

作者研究了４种红壤中镉的吸附特征．结果表明：镉离子（Ｃｄ２＋）扩散系数Ｄｉ在５．６×１０－８～９．３×１０－７ｃｍ２／ｓ;比较单、双表面Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的参数,发现４种土壤的高能位的吸附常数远远大于低能位的吸附常数,高能位的最大吸附量ｂ１明显小于低能位的最大吸附量ｂ２,即Ｃｄ２＋被土壤吸附是以低能位为主,这导致在土水体系中的高度迁移性．     

外源镉在几种典型农耕土壤中的稳定化特征

采用室内培养的方法,研究了重金属镉(Cd)在水稻土(渗育型)、黄壤、酸性紫色土、中性紫色土和石灰性紫色土5种典型农耕土壤中的稳定化过程,探讨Cd进入土壤后其有效态含量在180 d内随时间的变化特征,并利用动力学模型进行模拟,通过相关性分析,定量化描述土壤理化性质对Cd稳定化过程的影响。结果表明:有效态Cd在培养15 d内迅速下降,随后缓慢降低,外源Cd添加量≤2 mg·kg-1时,30 d后基本达到平衡,外源Cd添加量≥5 mg·kg-1时,60 d后才趋于稳定;平衡后,水稻土、黄壤及酸性紫色土中有效态Cd含量占加入总量的52.6%~66.7%,中性紫色土和石灰性紫色土中占33.6%~46.5%。5种动力学方程中,以二级动力学方程模拟外源Cd的稳定化效果最好,以该方程拟合所得的稳定化平衡含量和表观速率常数可用来表征Cd进入土壤后的稳定化过程。相关性分析表明,Cd在土壤中的稳定化过程与土壤性质密切相关,表现为p H值、CEC和有机质含量较高的土壤中有效态Cd含量较低,高p H值、高CEC和高有机质含量对平衡时的Cd含量有显著抑制作用,且以p H对Cd稳定化速率和平衡含量的影响最大。     

3种园林植物对土壤重金属Cd的吸收及修复研究

以自来水处理作对照,采用土培法研究了3种Cd处理浓度下棕竹、宛田红花油茶、博白大果油茶对土壤重金属Cd的吸收及修复能力,为Cd超积累植物的筛选及土壤Cd污染治理提供依据。结果表明,与对照组（0 mg.kg-1）相比,10、25、50 mg.kg-1 Cd处理45 d后,3种园林植物均能较好生长,未出现任何中毒症状;10、50 mg.kg-1 Cd处理浓度下,3种园林植物地下部（根系）Cd含量均大于地上部（茎、叶）,且随着Cd处理浓度的增大,地下部（根系）Cd含量增幅均大于地上部（叶、茎）,其中棕竹根系Cd含量增幅最大,是10 mg.kg-1处理的7.05倍;在10～50 mg.kg-1处理浓度范围内,3种园林植物地上部与地下部Cd含量比值均较低,且Cd在3种植物体内的迁移率均随处理浓度增大而降低。     

土壤中镉的形态转化、影响因素及生物有效性研究进展

土壤污染日益受到人们的关注,尤其是重金属引起的污染,其中重金属镉有很大的生物毒性,而镉的生物有效性与镉的存在形态密切相关.综述了近年来土壤中镉的植物和生物毒性,土壤中镉的各种形态分布及其土壤pH值、根际效应等影响因素,镉的存在形态与生物有效性的关系及其影响因素等方面的研究进展.同时,对土壤中镉的形态分析方法及生物有效性的发展趋势进行了展望.     

长期秸秆还田和地下水位对土壤镉积累及有效性的影响

以1982年开始的长期定位试验为对象,研究了2个地下水位(高水位-20 cm和低水位-80 cm)下3种施肥方式(高量秸秆还田HS、常量秸秆还田MS、化肥CF)对水稻土镉积累及有效性的影响。结果表明:高水位条件下,长期秸秆还田可增加土壤总镉及有效态镉含量,HS和MS处理分别较CF处理提高21.8%、59.9%和9.8%、49.2%。低水位条件下,HS处理土壤总镉及有效态镉含量高于CF处理,较CF处理分别提高11.2%和31.6%; MS处理土壤总镉及有效态镉含量低于CF处理,较CF处理分别下降8.8%和14.3%。2012年,在保证原定位试验有足够重复的前提下,变更高水位条件下的部分试验处理。当HS处理变更为CF处理5 a后,土壤总镉和有效态镉含量分别较变更前下降2.5%和5.7%;CF处理变更为MS处理后,土壤总镉和有效态镉含量分别较变更前增加16.5%和58.9%。相同施肥处理,高水位土壤总镉含量高于低水位土壤。在MS处理下,高水位土壤有效态镉含量也高于低水位土壤,而在HS和CF处理下,低水位土壤有效态镉含量高于高水位土壤。土壤镉含量和土壤基本理化性质的相关分析表明,土壤总镉与土壤有机质、络合态铁含量极显著正相关,与pH显著负相关;土壤有效态镉与土壤pH、游离氧化铁极显著负相关。研究表明,施肥方式和地下水位是通过改变土壤的基本性质影响土壤镉的积累及其有效形态。     

钝化剂对土壤性质及镉生物有效性的影响研究

为研究土壤重金属钝化稳定化技术中钝化剂施加对土壤物理化学性质及镉生物有效性的影响,通过培养试验结合定期密集采样监测方法,研究羟基磷灰石(HAP)、小麦生物炭(WB)、巯基改性坡缕石(MPG)施加对镉污染碱性土壤pH值、EC值、团聚体组成和DTPA-Cd变化规律的影响,并分析不同因子间的相关关系。结果表明:HAP显著提高土壤pH值0.16～0.30个单位(P0.01),降低土壤EC值;WB则降低土壤pH值0.09～0.32个单位,显著提高土壤有机质、增加土壤EC值(P0.05);MPG处理对土壤pH值和EC值无显著影响。与对照组(不施加钝化剂)相比,3种钝化剂施加后短时间内(5 d)土壤中2mm和2～20mm团聚体比例增加,随着钝化稳定时间的延长,土壤中20mm团聚体占比逐渐增大;对比3种钝化剂对Cd2+的钝化效果,MPG钝化效果最佳,40d后DTPA-Cd含量较对照组降低3.01 mg·kg-1。相关性分析表明,HAP和WB通过改变土壤pH值影响土壤DTPA-Cd含量,XRD表明HAP通过磷酸镉沉淀降低土壤DTPA-Cd含量,HAP和MPG处理组土壤Cd2+的稳定化导致各粒径团聚体比例的变化。研究表明,MPG可显著降低镉的生物有效性且对土壤理化性质无显著影响,可作为碱性土壤原位钝化技术中钝化剂的优先选择。     

添加富镉稻草对土壤镉含量及活性动态变化的影响机制

为探究稻草还田在腐解过程中对土壤镉（Cd）含量和活性的影响机制,本研究以土壤和稻草为研究对象,通过不添加稻草（T0）和添加稻草（T1）处理进行土培试验,探究稻草及土壤中的 Cd含量变化;从稻草中提取溶解性有机质（DOM）,并在黑暗和光照条件下分别设置不同浓度的 DOM 处理（CK、C1和 C2）,进一步揭示稻草对土壤 Cd活性的影响及机制。结果表明,在土培试验中,土壤 pH 先升高后下降,Eh先下降后上升,稻草腐解 90 d后,有机质含量增加,稻草 Cd含量减少 27.93%,土壤总 Cd含量升高15.79%,土壤有效 Cd含量先下降后缓慢上升,较初始值降低 9.15%。对稻草腐解过程中提取的 DOM 进行表征发现,其亲水性较强、分子量较大,且含有羧基、羟基等官能团。在光照条件下,稻草DOM可以使土壤pH升高,并降低土壤有效Cd含量,且DOM浓度越高,下降得越多,C1和C2处理分别比CK处理低0.13 mg·kg^-1和0.29 mg·kg^-1。研究表明,富镉稻草还田在短时间内可降低土壤Cd活性,并且稻草的主要腐解产物DOM在光照条件下可抑制Cd在土壤环境中的迁移。     

有机酸对红壤等温吸附镉的影响

研究了有机酸对红壤等温吸附镉的影响,结果表明: 在有机酸的存在下,土壤对镉离子的吸附都满足Langmuir等温吸附方程,相关系数均在0.98以上,镉离子吸附常数k的大小顺序,在黄筋泥田中为:胡敏酸＞无有机酸＞柠檬酸＞草酸＞乙酸＞酒石酸;在黄筋泥中为:胡敏酸＞酒石酸＞乙酸＞柠檬酸＞无有机酸＞草酸; 最大吸附量b在两种土壤上均是胡敏酸最大,柠檬酸最小.对等温吸附的影响是:加入低分子量有机酸后,吸附量降低,而随着胡敏酸的加入,吸附量却升高.未加有机酸的土壤对镉的吸附大部分是通过静电作用完成的,并保留在低能位上.加入胡敏酸的土壤,低能位和高能位对镉的吸附几乎相等,不是以低能位为主.