科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项 “农田系统重金属迁移转化和安全阈值研究”项目正式启动

农田系统重金属迁移转化和安全阈值是土壤环境中重金属研究领域的基础性和复杂性的核心问题。与国外相比,以往我国在农田土壤重金属研究方面的投入和成果多集中在土壤重金属污染调查和修复技术方面,而有关土壤重金属的形态转化、风险评价和阈值方面的研究较少。近年来,土壤重金属的形态转化、风险评价和阈值研究在土壤污染防治和修复中的作用和重要性越来越突出。比如,多年研究成果证明现有的土壤重金属铅的环境质量标准过宽,说明单纯采用生态环境效应来制定我国农用地土壤环境质量标准不能有效地保障农产品质量安全。正是由于我国过去关于土壤重金属安全阈值研究基础数据和方法不足,我国土壤环境质量标准没有充分考虑农产品产地土壤性质差异大、种植作物类型和品种多的特点,使得我国土壤重金属环境质量标准的科学性和可操作性亟待完善和提升,从而有效地保障我国农产品安全生产和农田生态安全。     

部分地区蔬菜中的含砷量

本文通过对北京、上海、武汉等几大城市的主要菜区，土壤及蔬菜中含砷量的调查研究，分析不同地区相同种类蔬菜含砷量状况及同一地区不同种类蔬菜含砷量的状况，结果表明，不同地区相同种类蔬菜的含砷量各不相同，同种土壤中根菜、果菜、叶菜类含砷量又有一定差异。     

物种敏感性分布在土壤中镍生态阈值建立中的应用研究

本文利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的17个物种的镍毒理学数据.结果表明,BurrⅢ在X轴(浓度)方向及Y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳.在构建土壤中镍物种敏感性分布曲线时,利用镍生物毒害模型归一化处理能修正土壤性质的影响且可更好地体现物种敏感性差异,相比于未归一化处理的结果更具科学性.在此基础上结合镍的生物毒害模型利用BurrⅢ构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,同时确定了不同土壤情景下的镍生态阈值,即酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤的镍生态阈值分别为6.5、47.5、218.8 mg·kg-1和120.3 mg· kg-1(以土壤中外源镍为单位).     

苄嘧磺隆对Cd的生物有效性影响的研究

利用109Cd2 示踪技术,以水稻为指示植物,根据苄嘧磺隆的商业推荐施用量200～400g·hm-2,研究了苄嘧磺隆施用量分别为0、200、300、400和600g·hm-2时,对重金属元素Cd的生物有效性影响。结果表明,水稻植株对109Cd2 的吸收能力较强,但主要分布在根系,占植株总吸收量的92.8%～94.4%。根系中Cd的富集系数(根中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.612～0.813;茎叶中Cd的富集系数(茎叶中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.036～0.054。当苄嘧磺隆施用量为200、300g·hm-2时,水稻对109Cd2 的吸收总量比对照有减少的趋势。当施用量为200、300和400g·hm-2时,根部吸收109Cd2 有逐渐增加的趋势,在施用量为400g·hm-2时,水稻根部吸收109Cd2 的比活度分别与施用200、300g·hm-2相比,有显著增加(P<0.01)趋势,这表明苄嘧磺隆对水稻根系吸收Cd有一定的刺激作用,然而同样的处理在茎叶中增加的趋势没有显著性差异(P<0.01)。当苄嘧磺隆使用量为600g·hm-2时,水稻根系及茎叶吸收109Cd2 的比活度明显降低(P<0.01),主要是因为苄嘧磺隆的降解产物达到一定浓度并与镉可能形成有机金属配合物,从而降低了Cd的生物有效性。试验结果还表明,茎叶吸收的109Cd2 分别比对照和其他处理浓度时的吸收量显著降低了(P<0.05),这是因为有机金属配合物的长距离运输比较困难,使大量的有机金属配合物富集在根系中。     

土壤中水溶性铜对西红柿的毒害影响因素及预测模型

该文选取17种具有代表性的中国土壤,研究了土壤孔隙水以及0.01mol/LCaCl2浸提态Cu对西红柿生长的毒害,结果发现对于土壤孔隙水中Cu对西红柿生物量10%抑制的毒性阈值(EC10)和50%抑制的毒性阈值(EC50),在17个非淋洗土壤中变化范围分别为0.06～1.47和0.17～3.42mg/L,淋洗土壤变化范围分别为0.05～2.24和0.13～4.37mg/L,最大值与最小值相差为23～41倍;0.01mol/LCaCl2提取态Cu的EC10和EC50,在非淋洗土壤变化范围分别为0.18～2.64和0.57～6.14mg/kg,淋洗土壤变化范围分别为0.18～1.28和0.61～7.11mg/kg,相差从6.9～14.4倍,表明土壤溶液性质影响水溶性Cu对西红柿的毒性阈值。同时,发现土壤孔隙水中Ca2+、溶解性有机碳是影响孔隙水中Cu对西红柿生长毒性的主要因子。当进一步考虑土壤溶液的重要因子(溶解性有机碳、土壤溶液pH值、电导率、全硫含量、Ca2+、Mg2+、K+、Na+),发现基于水溶性Cu的毒性阈值和土壤溶液性质的多元回归系数变化范围为0.75～0.99,说明利用土壤溶液性质能较好的预测土壤中水溶性Cu对西红柿的毒性阈值。该研究可为土壤水溶性Cu的风险评估提供参考。     

用~(15)N同位素稀释法研究牧草的氮素营养

利用同位素示踪技术研究不同施肥处理对黑麦草单播及黑麦草与白三叶混播条件下不同时期牧草茎叶N %与对白三叶的共生固氮的影响。结果表明 :( 1 )混播或单播黑麦草的N %在施肥后 67d达到最高值 ,其后随时间的推移逐渐降低 ;( 2 )混播白三叶的N %在施肥后 67d达到最高 ,随后稍有降低 ,其后又有所增加 ,这与白三叶固氮活性逐步提高有关 ;( 3 )施N水平较低时 ( 1 64kg硫铵 /hm2 ) ,不同时期刈割的混播黑麦草的N %均高于单播黑麦草的N % ,显然是由于白三叶共生固氮所产生的N素为黑麦草提供了新的氮源 ;( 4 )混播白三叶中N素的主要来源是共生固氮 ,混播黑麦草和单播黑麦草中N素的主要来源是土壤 ;( 5)施N处理对黑麦草和白三叶N %的影响差异显著。     

同位素技术在测定土壤重金属E、L-值中的应用及研究进展

土壤中重金属污染物的生物有效性对污染土壤的环境风险评价、环境质量标准的修订具有十分重要的意义.目前,在对土壤重金属和微量元素的生物有效性测定中,同位素示踪(稀释)技术是非常重要的手段之一,可以对土壤中污染重金属及痕量微量元素的有效性进行精确、快速的测定.本文就同位素示踪技术在测定土壤重金属及微量元素的有效性(E、L-值)原理及国内外的研究现状进行了综述.可以预料,随着同位素技术的进一步发展,利用同位素技术进行土壤中无机及有机污染物有效性的测定将在现代环境分析中得到更广泛的推广和应用.     

腐植酸与Cd、Zn的络合特性研究

通过离子交换平衡法测定了胡敏酸的2 个不同分子量分级组分及富里酸与Cd 、Zn 络合反应的稳定常数及配位数,结果表明:随着腐植酸芳构化程度的提高,其与Cd 、Zn 的络合物的配位数及稳定常数也逐渐提高;当胡敏酸的分子量为48339 时,其对Cd 、Zn 的络合物稳定常数log K 值分别为5-20 和4-81 ,配位数分别为1-26 和1-15 ;而当分子量增加为78180 时,logK 值分别为5-68 和5-37 ,配位数分别为1-32和1-26 。富里酸 镉、锌的稳定常数( 分子量为2300) 分别为4-44 和4-42 ,配位数分别为1-29 和1-30 。这些结果表明,就减轻污染土壤中Cd 、Zn 对植物的危害而言,施用厩肥等芳构化程度较高的有机物比芳构化程度低的更为有效。     

高锌土壤上春小麦对~(65)Zn的吸收分布及其根际效应

利用６５ Ｚｎ 示踪法研究了高锌土壤春小麦对外源６５Ｚｎ 的吸收和６５ Ｚｎ 在小麦各器官中的累积分布。结果表明：外源６５ Ｚｎ 在小麦各器官的分配顺序为：茎叶＞ 籽粒＞根＞ 颖壳;６５Ｚｎ 在小麦各器官的比活度顺序为根＞ 籽粒＞ 颖壳≥茎叶;６５Ｚｎ 从土壤向小麦各器官的转移系数为：根＞ 籽粒＞ 颖壳≥茎叶。随着外源６５ Ｚｎ 浓度增加,小麦植株吸６５Ｚｎ 量及小麦籽粒中６５ Ｚｎ 量增加,６５ Ｚｎ 在小麦根部的分配比例也随之增加。小麦根际土对６５Ｚｎ 有富集作用。     

钝化剂-锌肥降低烟草镉含量长期效果研究

采用田间小区试验,通过外源添加1.5 mg kg-1镉(Cd)模拟轻度Cd污染土壤,研究赤泥、油菜秸秆、玉米秸秆及其组合并配施硫酸锌降低土壤Cd有效性和烟草各部位Cd含量的长期效果。结果表明,施用钝化剂后,烟叶产量增加了7.0%~32.1%,中上等烟叶比例提高了2.9%~20.2%,烟草经济效益提高了6.6%~31.3%。钝化剂处理土壤有效态Cd含量降低显著,2012年和2013年降幅分别为18.6%~47.4%、16.0%~27.0%。烟草各部位Cd含量排序为下部叶中部叶、上部叶茎秆,且均与土壤有效态Cd含量呈极显著正相关关系。2011—2013年钝化剂处理烟草叶片Cd平均含量较对照分别降低了28.3%、28.1%、15.2%,烟草各部位Cd含量年变化幅度下部叶最大,茎秆最小,叶位间Cd含量差异随钝化时间延长逐渐缩小。钝化剂降低土壤-烟草系统Cd生物有效性效果稳定持久,其中油菜秸秆优于玉米秸秆,有机无机复合钝化剂效果最好。配施锌肥后,2011—2013年烟草叶片Cd含量较对照分别降低了19.1%、23.3%、17.9%,且下部和中部叶片降低效果达到显著水平;中部和上部叶Cd、Zn含量呈显著负相关关系。因此,在轻度Cd污染土壤上,赤泥油菜秸秆复合钝化剂配施锌肥是降低烟叶镉含量兼顾高产的最佳生产措施。