分子生物学与系统生物学技术在土壤污染微生物生态研究中的应用

综述了当前国内外应用于土壤污染生态研究中的各种分子生物学和系统生物学技术,包括核酸杂交和DNA指纹图谱分析技术以及宏基因组学、宏蛋白质组学和代谢组学等“组学”技术.阐述了这些技术方法的原理、应用以及各自的优势和局限性,并对这些新兴生物技术在土壤污染生态学中的应用前景作一展望.     

铜污染农田表层土壤的持久性有机氯农药残留状况

土壤中持久性有机污染物往往与重金属共存形成混合污染,但过去的研究较少关注它们在土壤中的相互影响。本研究选择典型铜污染区农田,分析了铜不同污染程度的表层土壤中HCB、HCHs与DDTs等持久性有机氯农药的组分及含量。结果表明:DDTs在土壤中的残留量随着土壤铜污染程度的加剧而上升;土壤中铜抑止了DDT向DDE或DDD的转化,DDTs残留量相对较大。供试土壤中持久性有机氯农药含量与有机质之间的相关性分析表明,污染土壤中两者之间的相关性大于未污染土壤,说明铜促进了土壤中的DDTs和HCHs与土壤有机质结合,这可能是导致水田土壤中DDTs的平均含量显著高于旱地和林灌地土壤的原因之一。     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅴ.镉在土壤-作物系统中的富集规律与农产品质量安全

通过查阅国内现有镉污染农田土壤和作物中镉含量的相关资料,包括近30年来公开发表文献、国家"七五"科技攻关环保项目"土壤环境容量研究"等科研成果,结合本实验室在长江三角洲、珠江三角洲典型地区污染农田调查数据,经筛选后从88组研究中共收集到镉污染农田土壤和作物中镉含量对应数据509对。根据镉盐来源,将收集的数据分为污染农田调查数据和添加镉盐试验数据;根据作物不同,分为水稻、小麦、茎/叶类蔬菜、根菜和果菜地调查数据。采用富集系数和一元回归模型的方法基于土壤镉含量预测作物可食部分镉含量;采用多元回归模型的方法基于土壤镉含量和土壤pH预测作物可食部分镉含量。结果表明,回归模型对作物可食部分镉含量的预测效果明显优于富集系数中位值;回归模型95%预测上限对作物可食部分镉含量的保守预测优于富集系数90分位值。土壤pH显著影响作物对镉的吸收。影响模型回归效果和预测能力的主要因素是数据分布不均和数据量不足。模型对比后选用多元回归模型的95%预测上限推导稻田和茎/叶类蔬菜用地基于农产品质量安全的土壤镉含量环境基准。     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅲ.污染土壤的生态风险评估

土壤中有毒有害化学物质的蓄积会影响陆地生态系统中植物、动物和微生物的生长、繁殖和生存等，甚至可能会影响到远离污染源的生态系统。生态风险评估方法因此被用来预测土壤污染物引起的生态效应，并定量评估风险产生的大小及其概率。与污染土壤的健康风险评估一样，生态风险评估在我国也处于刚刚兴起的阶段。本文介绍了欧美等发达国家当前使用的一些评估方法，评述了其研究进展，并提出了存在的问题和未来的发展趋势，旨在推动我国污染土壤的生态风险评估研究，以及基于风险评估的土壤环境质量指导值与标准的建立。     

香港土壤研究Ⅴ.稀土元素的地球化学特征

香港地区缺乏对土壤中稀土元素地球化学的系统研究.本研究采集了该地区46个代表性土壤剖面样品,利用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）分析了15种稀土元素的总量,并根据土壤剖面的发育情况分层表述.研究结果表明：香港土壤的稀土元素的总量低于全国的平均含量,在剖面分布上由表层往底层逐渐增加.地球化学特征方面,土壤中轻重稀土分馏明显,具有明显的轻稀土相对富集现象.Ce的富集现象在火成岩母质发育的土壤中较为突出,而Eu的亏缺现象在花岗岩母质发育的土壤中尤为显著.成土母岩、土壤矿质元素和基本性质以及地形和植被等都会显著影响香港土壤稀土元素的含量和地球化学特征.     

有机络合强化植物修复的环境风险研究I. EDTA对复合污染土壤中TOC和重金属动态变化的影响

采用盆栽试验研究了EDTA存在条件下的土壤溶液总有机碳(TOC)和重金属浓度的动态变化。结果表明,施用3 mmol/kg EDTA极显著地增加了土壤溶液中TOC的含量。土壤溶液TOC随培养时间呈指数曲线下降。在加入EDTA 52天后土壤溶液TOC仍然高于对照处理。施用EDTA大幅度地提高了土壤溶液Cu、Zn、Cd和Pb的浓度,这些重金属的浓度在一个月内迅速下降,以后趋向稳定。EDTA活化土壤重金属存在淋溶迁移的潜在环境风险。     

水稻土和潮土中铁锰氧化物形态与稀土元素地球化学特征之间的关系研究

稀土元素在土壤中的含量和分馏特征对它们在环境中的分布、迁移、转化、归宿以及生态效应都有重要的影响。铁锰氧化物矿物的表面作用已被认为是表生环境中元素活化迁移和污染的重要机制之一。本研究以亚热带北端的长江三角洲地区和亚热带南端的珠江三角洲地区的典型水稻土和潮土剖面为例,探讨了铁锰体系对土壤稀土元素含量和地球化学分馏的影响。研究结果表明:铁锰氧化物中以晶质态氧化铁与土壤稀土元素的结合作用为主,并且对潮土的作用要比水稻土更为显著。游离态氧化铁对水稻土Ce富集和Eu亏缺均有积极贡献;锰氧化物可能会通过对二价Eu的氧化而减少其在土壤中的亏缺程度。水稻土和潮土中稀土元素在剖面中的分馏程度也受到铁锰氧化物含量的影响,低含量的铁锰氧化物会使不同发生层之间稀土元素的分馏差异增大。Eu在铁游离度高的南亚热带水稻土中会通过还原并随Sr元素一起淋失。     

基于3S技术的多伦县植被覆盖度动态变化研究

利用2000年、2005年TM影像和2008年SPOT影像,对多伦县植被覆盖度进行研究。结果表明：2000—2008年植被低覆盖度减少了1410009km2,占2000年低覆盖度总面积的34．26％;中覆盖度增长了8倍;高覆盖度与2000年相比增长了11倍。由此看出京津风沙源治理工程成效显著？     

香港土壤研究——Ⅱ．土壤硒的含量、分布及其影响因素

基于香港地区51个剖面土壤和44个表层土壤中总硒量的分析，对香港土壤硒含量、分布及其影响因素进行研究。分析结果表明，香港土壤总硒量变幅在0．07～2．26mgkg^-1，平均含量为0．76mgkg^-1，在湿润铁铝土中的硒含量最高，平均为1．05mgkg^-1，含量最低的为旱耕人为土，平均为0．45mgkg^-1；在土壤剖面中硒主要分布在心土层和底土层。林地土壤硒含量(1．36mgkg^-1)较高，农业土壤较低(0．36mgkg^-1)。影响香港土壤硒含量及其分布的因素主要是成土母质。土壤pH值、有机质、粘粒和Fe、Al的含量也是影响土壤硒富集与分布的因素。     

香港土壤研究Ⅶ.BCR提取法研究重金属的形态及其潜在环境风险

基于类型土壤的重金属元素形态分析研究相对较少,本研究以香港地区7个亚纲的土壤剖面为例,利用欧共体参比司(BCR)制定的三步连续提取法研究了类型土壤中重金属Cd、Cu、Pb和Zn的化学形态及其潜在环境风险。结果表明,Pb、Cd和Zn元素除残留态外,HOAc溶解态的比例也相对较高,但不同类型的土壤有所差别,而Cu元素则以残留态和可氧化态为主。在这7种类型土壤中,正常潜育土和湿润淋溶土中的重金属潜在环境风险相对较高,而在这4种重金属元素中,又以Pb元素的潜在环境风险最大。