有机物质种类对污染土壤铜形态及活性的影响

本文试验研究了几种有机物质对冶炼厂附近污染土壤中铜形态及其活性的影响 .结果表明 ,有机物质添加后对土壤铜化学形态与活性的影响进程较为迅速 ,半个月内就有明显的表现 :不同类型有机物质都对土壤铜的化学活性有控制作用 ,但控制效果因有机物质种类而异 ,且与有机物质在土壤中腐解转化有关 .     

砷在土壤-农作物系统迁移的影响因素研究进展

阻隔农作物从土壤中吸收砷对保障农产品质量安全及人体健康具有重要意义。影响农作物从土壤中吸收砷的因素较多,主要有气候条件、土壤条件(土壤pH值、水分含量、氧化还原电势、有机质、砷本底值、复合污染、微生物、土壤类型以及根际环境)、农艺措施(灌溉、施肥、施用外源激素和钝化剂、更改种植模式等)及其他因素等,本文对影响砷在土壤–农作物系统迁移的上述诸多因素及其机理的相关研究进行了梳理和总结,旨在为因地制宜减少农作物砷污染、确保农产品质量安全提供参考。     

外源硅和有机质对水稻土溶液中砷形态变化的影响

采用水稻种植区的砷污染土壤,结合高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用分析测试系统,探索了淹水模式下灭菌/不灭菌土壤中添加硅和有机质对砷污染土壤溶液中砷赋存形态的影响.结果表明:在土壤溶液中检测到的砷形态只有无机三价砷As(Ⅲ)、无机五价砷As(Ⅴ)和有机的二甲基砷DMA(Ⅴ),未检测到单甲基砷MMA(Ⅴ)的存在;As(Ⅲ)为砷的主要赋存形态,所占比例约为91％,As(Ⅴ)次之,约占8％,DMA(Ⅴ)含量相对最低,约为1％;在灭菌的情况下,随淹水时间的延长,添加外源硅增加了土壤溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的浓度;而在自然淹水的土壤中添加有机质明显降低了土壤溶液中As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、DMA(Ⅴ)和水溶性总砷的浓度(P＜0.05).结合水稻生长的实际环境条件和该研究结果进行分析显示,淹水20 d后添加有机质的不灭菌自然土壤溶液中总砷浓度较低,为99.2 ng/ml,因此,在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式和适量施用有机肥,尽量降低土壤溶液中总砷的浓度,从而控制土壤中砷的生物有效性.     

水稻根际芽孢杆菌抗砷胁迫作用及其微生物机制

砷甲基化过程作为微生物的砷抗性机制改变砷的毒性和移动性，对土壤砷污染控制有重要意义。砷抗性根际促生菌对砷胁迫下水稻生长产生积极影响，然而水稻根际菌的砷甲基化效率及其影响水稻砷胁迫的机制研究还较为缺乏。从砷污染稻田根际土中筛选出一株砷甲基化功能芽孢杆菌Bacillus sp. LH14，探究该菌株的砷甲基化效率、砷抗性和促生相关特性，和菌株接种对土壤砷形态、水稻生长和根际微生物相互作用的影响。结果表明，菌株LH14具有砷甲基化和挥发能力，34 h内将三价无机砷转化为甲基砷的效率为54.9%，主要形态为二甲基砷和三甲基砷。LH14接种显著提高了土壤中砷甲基转移基因(arsM)丰度，增加土壤溶液甲基砷浓度，表明LH14参与了土壤砷形态转化。LH14能在砷胁迫下产生吲哚-3-乙酸(IAA)，菌株浸染显著增加高砷条件下种子萌发率、根和芽长及生物量。接种LH14对砷污染土壤中水稻植株生长有促进作用，可能与根际有益菌(例如Burkholderiaceae和Gemmatimonadaceae)相对丰度增加有关。所以，水稻根际存在砷甲基化功能植物促生菌，接种该菌改变水稻根际砷形态，并能产生植物激素和富集根际有益菌从而直接和间接地促进水稻生长，有利于缓解水稻砷胁迫，为砷甲基化功能菌应用于砷污染土壤修复和缓解植物砷胁迫提供理论支撑。     

砷对土壤微生物及土壤生化活性的影响

通过模拟试验及污染现场调查，研究了砷对土壤微生物，土壤酶活性及土壤呼吸作用的影响，综合砷对农作物，土壤微生物的影响效应，拟定了土壤中砷的生态基准。     

泥炭和堆肥对几种污染土壤中铜化学活性的影响

由于重金属在土壤中的难移动性和污染危害的长期性,有关重金属在土壤中化学行为的研究受到重视[1]。重金属铜在土壤环境中既有植物营养问题,又有土壤污染问题[1,2]。研究土壤铜的形态区分与转化、作物吸收积累与反应规律,有利于确定土壤铜的环境容量和铜污染土壤的改良方法[1,3]。由于铜与土壤有机质之间存在着特殊的亲和力,研究添加外源有机物质对土壤铜形态与活性的影响作用[1,4],有利于揭示有机物质对污染土壤铜作用的规律,为指导铜污染土壤的改良提供依据。本文主要介绍在盆栽条件下泥炭和堆肥两种有机物质对几个不同污染水平土壤铜化学活性的影响。     

防止植物样品中无机砷形态转化的样品保存方法

随着砷污染问题越来越受到人们的关注,有关砷污染区土壤、植物和水体的研究也日益得到重视[1-3].砷污染区粮食作物、蔬菜和饲料作物等砷含量过高,通过食物链会直接或间接地影响到人类的身体健康[4].不同形态的砷对人体健康的影响不同,一般无机砷的毒性大于有机砷,无机砷中As(Ⅲ)的毒性大于As(Ⅴ)[5].准确测定植物样品中砷的形态,不仅可了解其生理毒性,而且还有利于评价其环境风险.     

超声波活化风化煤对土壤砷形态及土壤酶活性的影响

通过土培盆栽试验研究了不同超声波活化风化煤添加量0g/kg,10g/kg,20g/kg,40g/kg,60g/kg对不同浓度砷污染土壤中砷形态及土壤酶活性的影响,结果表明:活化风化煤添加量40~60g/kg,能够最有效地降低土壤中As的可移动性,增加土壤中的残渣态砷,从而降低了土壤中As的生物毒性;添加活化风化煤60g/kg条件下,污染土壤中土壤蔗糖酶活性最高,风化煤添加量40g/kg时,缓解砷抑制土壤脲酶活性的效果最好。所以活化风化煤能够有效改善砷污染土壤质量,降低生物毒性,减轻对植物的毒害作用。     

清水塘地区土壤重金属污染现状及土地利用设想

通过对株洲市清水塘地区农田土壤和农作物中重金属含量的调查分析,结果表明该地区受汞,镉,铅,砷污染严重根据农作物中重金属含量的差异,提出了调整种植物结构,改变耕作制度等防治土壤重金属污染的土地利用设想。     

基于in vitro试验的中国典型土壤中砷的健康风险及影响因素

采集中国红壤、黑土、褐土、棕壤和黄壤五种典型土壤,经一个月老化制备成浓度为600 mg·kg–1的砷污染土壤样品,利用体外（in vitro）试验方法（PBET-UF模型）研究经口部摄入的土壤砷在人体胃肠道的生物可给性/生物有效性,并评估其健康风险,进而从土壤性质角度（包括土壤基本理化特性及砷的赋存形态）综合地探讨砷的生物可给性/生物有效性的影响因素,以分析不同土壤间差异的原因。结果表明,土壤砷在胃阶段的生物可给性为37.2%～71.8%,小肠阶段的生物可给性为49.0%～73.3%,小肠阶段的生物有效性为48.6%～72.1%,各类型土壤间差异极显著;土壤砷从胃到小肠是一个逐步被消化溶出的过程,且小肠中溶解态砷均可透过模拟小肠上皮细胞的专用超滤膜;各类型土壤经口部摄入的砷健康风险存在极显著差异,致癌风险和非致癌风险分别超过相应可接受限值两个数量级和一个数量级;此外,土壤砷的生物可给性/生物有效性与土壤pH、游离氧化铁铝含量、迁移系数S及迁移系数W存在显著或极显著相关性,迁移系数S是影响土壤砷在胃阶段的生物可给性的主导因子,土壤pH为影响其在小肠阶段的生物可给性/生物有效性的主导因子,...     

化学萃取修复砷污染土壤的研究进展

因含砷化学品的使用引发重大砷污染事件时有发生,而土壤是其最大的受害者。土壤中的砷会在农作物体内富集影响其生长并可通过食物链进入人体对人类健康造成的严重的危害。因此有必要寻找一种快速高效的方法对砷污染土壤进行修复。化学萃取修复技术具有可修复严重砷污染土壤,效率高,修复时间短,操作简单等优点,目前应用的较广泛。本文综述了化学萃取技术的原理、步骤、过程以及砷污染土壤的化学萃取修复技术中一些对砷萃取效率的影响因素,指出了化学萃取修复技术可能的改进方向为砷污染修复的进一步研究提供了理论依据。     

环境中砷元素的分布、化学形态、生物毒性及其污染治理

近年来,由于人类的工农业活动影响,砷污染已经成为一个全球性的环境与健康问题。在物理、化学和生物等作用下,环境中的砷表现出不同的化学形态,砷对生物的毒性与之有着密切联系。环境中的砷通过饮食、饮水、呼吸和接触皮肤等方式进入人体,产生急性或慢性中毒。对于治理和修复已遭受砷污染的环境,目前有一些成熟的治理和修复技术,其中超砷富集植物的发现,植物修复技术被认为是一种修复土壤砷污染的有效技术。     

微生物影响稻田土壤中砷转化研究进展

稻田砷污染是一个全球性环境问题。稻米是以大米为主食的人群砷暴露的主要途径，稻米砷含量超标，会对动物和人体健康造成威胁。微生物是影响砷环境生物化学行为的重要角色，在植物-土壤-微生物系统的砷循环中发挥着重要作用。了解微生物对砷在土壤-水稻系统中的生物化学循环的影响，能够为稻田砷污染的有效治理提供理论基础。本文综述了砷氧化微生物、砷还原微生物以及砷甲基化微生物分别对砷氧化、还原和甲基化过程的影响（直接作用），并总结了微生物通过间接影响铁、硫的环境生物化学循环，进而影响稻田-水稻系统中砷的赋存形态及其转化与迁移的过程。最后，本文归纳了砷污染农田微生物修复技术的相关研究进展，并提出了研究展望。     

土壤中砷的形态和生物有效性研究现状与趋势

砷在自然界中分布极为广泛,与人类生活密切相关,在工农业生产活动中得到了广泛应用。但砷是高毒元素,在微量水平上就能对动植物体产生一定危害。砷的危害通过生物有效性予以表达,其生物有效性与其在土壤中的累积量及形态密切相关。本文就砷在土壤中的存在价态、与土壤胶体的结合形态、砷生物有效性及不同形态砷的测定技术与方法等方面进行了简要综述,并对未来相关领域的研究发展趋势作了展望,以期为深入开展土壤中砷形态及其生物有效性研究提供科学参考。     

尿素施用对砷污染土壤pH值及砷活性的影响

砷污染土壤在我国较为常见,是影响农作物生产的主要环境胁迫因子之一。本试验对两种砷污染土壤施用不同的尿素浓度后的研究表明:两种污染土壤的pH值在短期内都随着施入尿素浓度的增大而急剧上升,交换性As随着施用尿素浓度的增大同步增加。动态试验证实,pH值上升的现象是短期的,pH值在达到最大值后,缓慢下降,pH值下降幅度最大的阶段在3~4周时段;交换性As的含量与土壤pH值的变化密切相关,其变化趋势与土壤pH值呈正相关。生物毒理结果显示:短期内,施用尿素能显著增加玉米(Z.MaysL.)苗吸收污染的土壤中As。     

土壤中砷的生物转化及砷与抗生素抗性的关联

砷是一种广泛存在于自然环境中毒性较强的类金属元素,农田生态系统中的植物(尤其水稻)很容易吸收积累土壤环境中的砷。植物中的砷沿食物链向高等动物传递,威胁人类健康。除土壤本身的理化性质外,土壤中砷的生物转化也强烈影响砷的生物有效性。目前研究发现异化砷酸盐(As(V))呼吸性还原、细胞质As(V)还原、亚砷酸盐(As(III))氧化、As(III)甲基化和有机砷的去甲基化在土壤砷的生物地球化学过程中起重要作用。随着分析化学和分子生物学技术的进步,最新研究发现土壤生物也参与了砷糖、砷糖磷脂、砷甜菜碱、砷代草丁膦、硫代砷等有机砷的合成,其中三价一甲基砷和砷代草丁膦可作为新型抗生素,但其合成机制及生态学功能有待进一步研究。本文还详细介绍了为适应复合污染环境微生物通过自身的进化对抗生素和重金属形成的四种共选择抗性机制:共抗性,交叉抗性、共调控和生物膜感应,特别提出了土壤中砷污染与抗生素抗性相关联这一新的研究方向。最后对砷生物转化和砷与抗生素共抗机制的未来研究方向做了展望。     

砷污染稻作区发展旱稻控制稻米砷暴露风险探讨

农田砷污染是我国中南、西南稻作区面临的重要环境问题之一。水稻淹水种植条件下,土壤砷的溶解度较高,其移动性和生物有效性较大,水稻根系易吸收并向地上部转移砷。而在非淹水富氧条件下,土壤砷的移动性、生物有效性及稻米砷累积量显著降低。本文在综述水分管理影响水稻砷吸收基础上,提出:砷污染稻作区可通过水改旱、发展旱稻种植,显著降低土壤砷的生物有效性;在非淹水种植、降低土壤砷活性基础上,可通过筛选砷低吸收基因型旱稻,进一步控制水稻砷吸收和稻米砷累积,实现砷污染稻作区农产品质量安全保障与水危机缓解的双赢。目前,关于旱稻对砷的胁迫响应及对砷的吸收、转运与代谢研究鲜见报道,无疑,相关工作值得深入开展。     

温度耦合驱动下土壤-地下水有机污染物迁移规律与模拟研究进展

场地土壤-地下水有机污染空间分布受场地温度场、水动力场、化学场和生物场等多场控制。明晰有机污染物在土壤-地下水系统中的空间分布规律和驱动机制，定量模拟污染迁移过程，是有效开展污染控制与修复的前提。在众多的影响因素中，温度通过改变有机污染物的理化性质及多相流、化学/生物作用驱动参数，进而影响其在土水介质中的迁移及空间分布。本文综述了有机污染物理化性质（密度、黏度、溶解度）和有机污染化学/生物驱动（挥发、吸附和生物降解）关键参数与温度之间的解析关系，及考虑温度影响的土壤-地下水中有机污染传质过程模拟的研究进展，并针对目前模拟研究的不足提出了耦合温度场的土壤-地下水有机污染物迁移数学模型，为定量探究温度耦合驱动下的有机污染物迁移转化过程和规律提供启示。     

模拟硝田土壤铁和硫的形态转化特征及其影响因素

采用室内培养试验,在确定模拟硝田土壤硫酸钠含量的基础上,观测并探讨落干/淹水状况、有机物质种类与数量对模拟硝田土壤铁和硫形态转化特征的影响。结果表明:全铁(Fet)和游离铁(Fed)受落干/淹水状态和有机物质种类与数量的影响均不显著,而活性铁(Feo)、络合铁(Fep)、亚铁离子(Fe(II))及有效铁(Fea)受淹水及有机物质数量的显著影响,Fe(II)、Fea还受有机物质种类的显著影响;硫形态转化同时受淹水及有机物质种类与数量的影响;土壤铁、硫形态转化一方面通过有机物质与铁、硫的直接作用实现,一方面通过改变土壤氧化还原电位(Eh)及还原性物质总量(TARM)等氧化还原状况实现;铁与硫的形态转化也表现出一定的耦合关系。     

生物炭对复合污染土壤——作物中镉砷累积和转运的影响

针对镉砷复合污染土壤中小麦籽粒重金属积累问题,采用生物模拟方法,以镉砷复合污染区土壤为研究对象,探究杏核生物炭(C1和C2分别表示3%和6%生物炭添加量)对复合污染土壤—小麦/玉米系统中镉砷累积和转运的影响。结果表明：添加生物炭(C1、C2)显著降低了小麦季根际/非根际土壤Cd、As有效性,并且小麦籽粒中Cd、As含量分别比CK平均降低19.25%和50.70%,但前者差异不显著。对玉米而言,生物炭C1、C2处理显著降低穗中Cd和As含量,降幅分别为85.67%,61.28%和98.36%,96.48%;此外,施用生物炭显著降低了小麦—玉米体系中镉砷的转运和累积,但对小麦镉由秸秆向籽粒转运及籽粒中镉累积的影响未达显著水平。总之,添加3%生物炭可降低小麦籽粒和玉米穗中镉、砷含量,且对玉米穗中重金属镉、砷降低效果更明显,综合分析生物炭对镉、砷在复合污染石灰性土壤—小麦/玉米体系中迁移和累积的阻控效应,推荐施用3%生物炭为宜。