镉在针铁矿、针铁矿-腐植酸复合胶体中吸附解吸行为比较研究

采用批平衡试验法,比较研究了重金属镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附热力学和动力学行为。结果表明,在试验浓度范围内,两种吸附剂对Cd2＋的等温吸附特征均可用Langmuir、Freundlich和Linear方程加以描述。其中以Langmuir方程的拟合效果最佳,线性相关系数为：0.991、0.999,由此推导出的最大吸附量分别为41.667和45.455mg·g^-1,表明腐植酸与针铁矿复合胶体较单一针铁矿的吸附力有所提高,且所吸附的镉均难以解吸,平均解吸率分别为5.871%和1.068%。胶体对Cd^2＋的吸附是一个快速反应过程,4h达到吸附平衡。Elovich方程是拟合吸附动力学过程的最优方程（相关系数分别为0.987和0.997）。通过计算镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附自由能变化量（ΔG的绝对值均〈40kJ·mol^-1）,推测镉在两种胶体中的吸附为物理吸附过程,其吸附机理可能有氢键、偶极作用力和范德华力等作用,而不存在化学键合作用。     

丛枝菌根真菌对镉胁迫水稻秧苗生长发育的影响

【目的】探讨丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）对镉胁迫水稻秧苗生长发育的影响,为利用AMF菌根技术减少稻米镉超标提供理论指导。【方法】分别在无镉胁迫和1 mg/kg镉胁迫的水稻育秧土壤中接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,FM）和根内根孢囊霉（Rhizophagus irregularis,RI）,以接种等量高温高压灭菌后的FM+RI菌剂为对照,30 d时测定这2种AMF对水稻秧苗根系的侵染率,并分析其对秧苗株高、生物量、叶绿素含量以及镉含量的影响。【结果】在无镉胁迫的条件下,FM、RI对水稻秧苗根系的侵染率分别为33.4%和24.9%;与对照相比,FM和RI处理秧苗的株高分别增加8.6%和7.6%（P<0.05）,生物量和叶绿素含量无显著性差异。在1 mg/kg镉胁迫的条件下,FM、RI对根系的侵染率分别为25.1%和20.3%;与对照相比,FM和RI处理秧苗的株高分别增加26.5%和21.0%（P<0.05）,生物量分别增加33.1%和18.6%（P<0.05）,叶绿素含量分别增加16.1%和15.2%（P<0.05）,根系镉含量分别增加186.2%和207.7%（P<0.05）,地上部分镉含量分别减少40.2%和36.8%（P<0.05）,镉转运系数均降低80.0%（P<0.05）。【结论】FM和RI能够显著促进镉胁迫水稻秧苗的生长发育,增强根系对镉的固定能力,减少镉从地下部分到地上部分的转运。     

长期不同耕作方式与秸秆还田对稻田镉生物有效性的影响

以湖南省典型双季稻区的土壤-水稻系统为研究对象,通过长期田间连续定位试验,研究不同耕作方式和秸秆还田对土壤-水稻系统镉生物有效性的影响。试验采用随机区组设计,共设4个处理:翻耕+秸秆不还田(CT);翻耕+秸秆还田(CTS);旋耕+秸秆还田(RTS);免耕+秸秆还田(NTS)。结果表明:NTS处理增加了土壤阳离子交换量,降低了粉粒的比例。NTS处理土壤总镉和离子交换态镉含量分别为(0.48±0.01)mg·kg~(-1)和(0.39±0.01)mg·kg~(-1),与CTS和RTS处理均无显著差异,但显著高于CT处理。NTS处理早稻和晚稻糙米总镉含量分别高达(0.30±0.04)mg·kg~(-1)和(0.60±0.07)mg·kg~(-1),超过0.20 mg·kg~(-1)的国家食品安全标准(GB 2762—2017),且显著高于其他处理。水稻糙米中总镉含量和土壤总镉、碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉含量显著正相关。研究表明,耕作强度越弱土壤中镉的生物有效性越高,秸秆还田相对于不还田处理增加了镉的生物有效性。耕作方式和秸秆还田通过影响土壤镉生物有效性进而影响水稻镉含量,免耕秸秆还田增加了土壤和水稻糙米中的镉,带来了镉超标的安全问题。     

FACE对水稻产量形成的影响及其原因分析

2001～2003年,在大田条件下以武香粳14号为供试品种,设计高、中、低氮处理,研究开放式空气CO2浓度增加(FACE)200μmolmol-1对水稻产量形成的影响及其原因。结果表明,FACE处理使水稻产量平均比对照增加12.8%,其中2001、2002和2003年增幅分别为10.8、14.1和13.6%,高、中、低氮处理的增幅分别为17.6、12.4、10.9%,均达到显著或极显著水平;FACE和氮处理对水稻产量的互作效应,2001、2002年达到显著水平,产量最高的处理组合为FACE×NN;FACE处理使水稻穗数平均比对照增加18.8%,每穗颖花数平均比对照减少7.6%,均达极显著水平;FACE处理使水稻生物产量平均提高16.2%,达极显著水平,使经济系数下降但未达到显著水平。进一步研究表明,FACE处理使水稻穗数极显著多于对照是因其分蘖发生速度快,最高分蘖数多所致,而不是其分蘖成穗率高的缘故;FACE处理使水稻每穗颖花数极显著少于对照是因其分化颖花的大量退化所致,而不是分化颖花数少的缘故。     

原子吸收分光光度法测定人发痕量镉的研究

以硝酸—高氯酸为消化液,消解人发试样,采用碘化钾—甲基异丁酮萃取发样中的镉,采用原子吸收分光光度法,将有机相喷雾测定。并且对直接法、标准加入法和原子吸收分光光度法进行了比较。本测定方法 C? V小于 3.1%,标准加入回收率在 95.6%～103.2%之间,结果可靠,适用于人发中痕量镉的测定。     

灌木幼苗对镉毒害的敏感性差异

为探究灌木幼苗及不同测试终点对镉（Cd）毒害的抗性和敏感性差异,选取了12种常见的灌木植物,通过Cd对灌木幼苗毒害的水培试验,测定不同含量Cd处理［0（对照）、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0 mg·L^-1］下植物的生长状况（表观毒害症状、株高、地上部鲜重和干重、根系生长状态）,比较不同测试终点稳定性,并运用Burr-Ⅲ模型制作物种敏感性分布图（species sensitivity distributions,SSD）,分析不同灌木幼苗对Cd的敏感性。结果表明,供试植物在Cd含量为1.0~4.0 mg·L^-1时开始出现表观毒害症状;Cd对不同的植物地上部和根系毒害阈值差异较大,地上部干重减少10%（EC₁₀）和50%（EC₅₀）对应的毒性阈值变化范围分别为0.11（海桐）~1.30 mg·L^-1（八角金盘）和2.58（金森女贞）~10.90 mg·L^-1（八角金盘）,差异分别达到了11.8和4.2倍;根分支数对应的EC₁₀和EC₅₀变化范围分别为0.08（金森女贞）~1.27 mg·L^-1（八角金盘）和2.40（金森女贞）~10.30 mg·L^-1（八角金盘）,差异分别达到了15.8和4.3倍;不同测试终点的敏感性从大到小依次为根分枝数>总根长>总根表面积>总根尖数>地上部分干重>株高>地上部分鲜重,说明根系指标对Cd毒性更为敏感;基于地上部干重和根分支数的EC₅₀数据得到的SSD表明,大部分植物的敏感性分布趋于一致,其中金森女贞和海桐对Cd毒害最为敏感,八角金盘为Cd毒害的抗性品种;同时,根据SSD得出保护95%林木品质不受Cd毒害的生态风险阈值HC₅。     

苹果酸、草酸对铅镉胁迫下刺槐生长与离子富集特性的影响

为了探索铅镉胁迫下苹果酸、草酸对刺槐生长与离子富集特性的影响,本试验以刺槐植株为研究对象,在600mg/kg铅、20mg/kg镉污染土壤中添加不同浓度的苹果酸、草酸,测定刺槐生长量、铅镉含量和离子转移特性等指标。试验结果表明,苹果酸和草酸对铅镉胁迫下刺槐植株生长有一定程度的抑制作用,但差异不显著;两者促进刺槐根部的铅、镉离子富集,但降低了铅、镉离子的转运率,其中8.0mmol/kg草酸的铅富集促进效益最显著。因此,8.0mmol/kg草酸可作为一种外源调控手段应用于刺槐修复铅镉污染土壤的实践中。     

土壤养分变异及合理取样数的初步研究

利用地统计学方法、地理信息技术对土壤养分变异及合理取样数做了初步研究.结果表明大部分土壤养分都具有良好的半方差结构及强烈的空间相关性.统计分析结果表明土壤养分变异越大,相应要达到一定精确度的取样数量也会增大,研究区域各种养分变异系数大小及其取样数量的排列顺序基本一致,为速效磷>全氮>碱解氮>有机质>速效钾. 用纯随机取样法初步探讨了研究区域土壤养分合理取样数.速效磷取样以90;置信水平20;相对误差为宜,取样数量为4个;速效钾取样以10;相对误差为宜,取样数量为5个;碱解性氮取样以20;相对误差为宜,取样数量为1个;有机质取样以10;相对误差为宜,取样数量为5个;全氮取样以10;相对误差为宜,取样数量为14个.     

土壤食细菌线虫的分离和富集培养方法

从小麦根际土中分离得到一种能取食B1和B2两种细菌的土壤食细菌线虫，并在马铃薯蔗糖培养基上富化培养成功。经鉴定该线虫为原小杆线虫属（Protorhabditis sp.）,B1为假单胞菌属（Pseudomonas sp.),B2为醋杆菌属（Acetobacter sp.)。用牛肉膏蛋白胨细菌培养基培养B1和B2两种细菌时细菌无多糖发生，线虫不能取食细菌而生长繁殖；当用马铃薯蔗糖真菌培养基培养B1和B2两种细菌时，细菌分泌丰富的多糖，线虫生长繁殖较好。多糖是线虫生长繁殖的重要外部环境。     

镉胁迫下大薸生长的变化及镉积累、分布特征

为探究镉胁迫对大薸（Pistia stratiotes）生长的影响及其体内镉积累与分布特征,用不同镉浓度（0、10、25、50、75、100 μmol·L^-1）的营养液处理大薸18 d,测定植株生物量、生长形态及其体内镉含量,并分析叶片中镉的亚细胞分布和化学形态。结果表明：随着镉浓度的增加,大薸生物量、冠径、叶片数、分株数和镉富集系数均呈降低趋势,地上部镉含量和镉转移系数呈上升趋势,地下部镉含量、总镉含量、单株富集量呈先上升后降低的趋势。在各处理下,大薸地下部镉含量均大于地上部。当镉浓度>10 μmol·L^-1时,大薸叶片细胞壁组分镉的占比最大（42.61%~46.91%）,其次是细胞器组分（27.04%~39.72%）和可溶性组分（17.68%~26.06%）。细胞壁和可溶性组分镉的占比随着镉浓度的增加呈上升趋势,细胞器组分则呈下降趋势。大薸叶片中镉主要以醋酸提取态为主（35.00%~59.06%）,其次是氯化钠提取态（16.72%~26.45%）和水提取态（7.77%~33.22%）。研究表明：大薸通过根系固持、细胞壁固定和液泡区室化避免严重镉胁迫损伤,通过醋酸提取态贮藏降低镉毒性和移动性;10~100 μmol·L^-1镉处理18 d后,大薸可维持较高的镉富集量和较低的生物量,在进行镉污染水体生态修复的同时避免因其快速生长而引起水体二次污染。