基于CiteSpace分析近30年土壤重金属阈值研究趋势及热点

为深入探讨土壤重金属环境阈值研究现状及发展趋势,本文利用文献计量学方法,通过CiteSpace软件,基于Web of Science和CNKI数据库中相关文献,综合分析了近30年来国内外土壤重金属环境阈值的研究趋势及热点。结果显示,国际上研究热点主要聚焦于“食品安全阈值”“生态安全阈值”“阈值研究对象”以及“重金属界面过程”4个方面,而国内的研究热点主要聚焦于“物种累积规律”“阈值推导”和“环境容量模型”等方面。针对研究不同重金属的文献进行分析,生态安全阈值、食品安全阈值和人体健康风险阈值的主要推导方式分别为物种敏感性分布(SSD)法、经验回归方程法和目标危险系数法。通过对比总结不同重金属阈值及各国土壤环境标准,发现土壤重金属生态安全阈值和食品安全阈值在数值上存在较大差异,且不同国家的环境质量标准亦有较大差别。国内重金属阈值研究应该更加关注土壤重金属界面作用过程和文献数据收集等方面,并将大数据分析和机器学习与重金属阈值研究相互结合,尽快完善各类重金属土壤环境阈值,为制定符合我国国情的土壤环境质量标准提供数据支撑。

德兴铜矿尾矿库植被重建后的土壤肥力状况和重金属污染初探

德兴铜矿是我国的超大型铜矿,尾矿砂的排放是其主要的环境问题之一,目前主要堆积于尾矿库中。1号尾矿库于1986年服役期满后共堆积矿砂2.15×107 m3,面积约210 hm2。20世纪90年代后期,在坝坡约30 hm2覆有客土的地区进行了一系列植被重建的试验研究工作,本文报道了1998年开始在旱稻(OryzaLinn.)、花生(Arachis Linn.)、香根草(Vetiveria zizanioidesNash)和湿地松(Pinuselliottii Engelm.)等18种不同植被组合条件下的土壤基本农化性状(pH、有机质(OM)、铵态氮、速效P、速效K)以及0.05 mol L-1 HCl可提取态重金属在3~4年时间内的变化情况,结果表明,坝坡土壤N、P、K严重不足,且保水、保肥能力弱,需要不断地进行培肥和改良。三年多来,土壤pH总体上无显著变化;OM第三年有显著上升,约为第一年的127%;NH4+ N成直线下降,第二年和第三年分别为第一年的72.9%和43.0%;随着耕作实践的推移,速效P和速效K显著上升,但仍旧处于较低水平。重金属(主要是Cu)污染严重,Cu、Zn、Pb、Cd在植物中有明显积累。研究结果强调了试验区在植被重建中不宜种植食用植物,以避免食物链的污染。

土壤环境质量研究回顾与讨论

土壤环境质量的研究和应用是环境科学和环境土壤学的重要命题。本文简要回顾了与土壤环境质量密切相关的土壤质量的概念与质疑,给出了土壤环境质量的参考定义,强调了这些概念和定义仍处于发展之中。土壤环境质量是指在一定的时间和空间范围内,土壤自身性状对其持续利用以及对其他环境要素,特别是对人类或其他生物的生存、繁衍以及社会经济发展的适宜性。土壤环境质量是土壤环境“优劣”的一种概念,是特定需要之“环境条件”的量度,它与土壤的健康或清洁的状态,以及遭受污染的程度密切相关。本文重点讨论了土壤环境质量研究中需要考虑的问题、主要研究内容、土壤环境质量应用中的突出问题,包括标准的制订和土壤“可提取态”和植物有效性关系的研究。

不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响

采用人工污染土壤、尾矿砂、污泥等不同载体的污染源来模拟土壤污染 ,研究其对水稻生长、吸收养分和吸收重金属的影响。结果表明 ,不同污染载体对水稻生长的影响不同 ,其影响的大小顺序为人工污染土壤 >尾矿砂 >污泥 >尾矿砂 +污泥。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响亦不同 ,以纯化学试剂的形式添加到土壤中的重金属最易被提取出来 ,植物从中吸收的Cu、Zn、Pb、Cd最多 ,而从以污泥为污染载体的土壤中吸收的Zn、Pb、Cd最少。研究表明 ,用添加纯化学试剂的方法来模拟污染土壤对生态与环境的影响是可行的 ,确定土壤负载容量是安全的 。

影响铅的土壤环境容量的因素

以黄棕壤为对象，研究了影响铅的土壤环境容量的因素。结果表明，它受土壤性质、指示物、污染历程、环境因素、化合物类型、复合污染等因素的影响。文章还详细地叙述了各因素对土壤环境容量影响的程度，为环境容量的建模提供了理论和实验依据。

关于土壤环境容量研究的商榷

本文简要地介绍了土壤环境容量研究的现状和展望,对当前以“黑箱”理论为基础或以“总量”与“有效态”关系为起点的容量值作了评论。认为这是一个表观值,提出容量值应为“范围值”并给出了以实验为基础的经验修正式。

中国土壤重金属污染现状与防治对策

土壤圈处于大气圈、生物圈、水圈、岩石圈的结合部。土壤重金属污染不仅对作物产量与品质、动物和人体健康造成严重危害,而且影响到整个环境质量。本文简要综述了当前中国土壤重金属的污染状况及其危害。由于污灌、金属矿开采与冶炼、加工引起的土壤重金属污染已相当严重,乡镇企业所致的土壤污染也较突出;讨论了重金属污染对植物、动物和人类的影响;并提出了防治土壤重金属污染的对策和措施。

铜矿尾矿库土壤植物体系中重金属和营养现状

通过野外调查和土壤、尾矿砂及植物标本的分析 ,表明江西德兴铜矿尾矿库和土壤的肥力状况很差 ,因而必须大力改善土壤和尾矿砂的物理和化学条件 ,才能重植植被。高含量的Cu是其主要污染问题。植物体中Cu、Pb和Cd的含量超过了国家卫生标准 ,因此建议避免种植食用植物以减少食品链的污染。

耕地土壤环境质量评价中点对点土壤-农产品同时采样的重要性和必要性

在耕地土壤环境质量评价中应该特别注意“点对点”和“同时”两个关键词，这里的“点对点”是指土壤和农产品的样品应该来自同一位点，而“同时”是指采集土壤样品的同时采集生长于该样点的农产品，

植物物料对淹水土壤物理化学性质的影响

在淹水条件下研究了紫云英和稻草对青黑土、黄棕壤、红壤和砖红壤一些理化性质的影确,以估价植物物料的环境效应。结果表明,添加植物物料后,青黑土和黄棕壤溶液中Cd的浓度明显上升,而红壤和砖红壤溶液中的Cd显著下降。反映了植物物料和土壤性质之间交互作用的复杂性:土壤溶液中的Cr、Ni、Al等元素有随植物物料添加量的增加而增大的趋势,但在试验期间内(9周)稻草的环境效应不及紫云英明显。作者认为,土壤因添加植物物料而产生的环境效应是一个值得重视的理论和实际相结合的课题。

环境土壤学

土壤是人类赖以生存的物质基础,是人类不可缺少的自然资源。环境土壤学是环境问题出现以后在土壤学中发展起来的一门新兴综合性学科,并尚在发展中。环境土壤学是环境地学的一个分支,高拯民先生(中国科学院沈阳应用生态研究所)曾对其定义、研究对象、研究方法的特点、主要研究内容等进行过阐述。

交互作用对植物生长和元素循环的影响

交互作用对土壤圈中元素的循环和对生态环境有着一定的影响,元素之间的交互作用主要有颉抗和协同作用两大类。除了元素之间的交互作用外,还有元素与土壤组份、元素与环境条件、或环境条件之间的交互作用,交互作用是一个十分复杂的过程。近年来,交互作用的研究已从单纯的营养学角度扩展到维持生态平衡和环境保护与人类健康等方面,这就赋予交互作用在生命科学中新的涵义。以下为作者近几年在土壤—水—植物体系中该项研究的部分简要结果。 1.

Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染在农田生态系统的迁移动态研究

１９９０—１９９５年中国科学院生态网站联网研究中，在４个生态站对重金属复合污染（Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ）进行了田间迁移动态实验研究，表明３年来表土中重金属元素含量缓慢下降，输出量最大支出项目为从表层向下迁移量可比作物地上部分带去量高出几十至数百倍，为污染土壤防治工作中淋洗技术运用指出了应用前景．

重金属复合污染对土壤植物系统的生态效应Ⅰ.对作物、微生物、苜蓿、树木的影响

研究Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染对土壤 植物系统的生态效应 ,供试污染物浓度以接近国内外土壤环境质量标准值作为高剂量处理 .结果表明 ,该 5种元素间可产生加和与协同作用 ,对生态系统造成危害 .低剂量时 ,即可使土壤微生物活性受到抑制 ,高剂量时可使农作物减产 1 0 % ,在酸性土壤上减产达 50 %以上 ,对苜蓿及树木也同样引起减产 .

客观地看待我国耕地土壤环境质量的现状——关于《全国土壤污染状况调查公报》中有关问题的讨论和建议

《全国土壤污染状况调查公报》是调查样点真实而表观的反映。之所以说它是真实的,因为它是从大约630万km2实际调查面积中所取土壤样品分析结果所获得的结论;继之说它是表观的,因为它对于数据形成的原因缺乏必要的深度分析,因而对土壤环境质量现状的描述需要客观而理性的对待。文章第一部分就有关标准、耕地超标判别的关键因素、高背景值土壤样点问题、污染或超标点位的溯源性分析等进行了讨论,提出了下列见解:(1)需要明确评价标准。就耕地土壤重金属而言,其标准受到多种因素的影响,故当在公报中表明质量状况时,应该说明评估的标准,它应该与土壤和农作物类型密切相关。(2)需要给出对应土壤样点农产品中有关元素的含量。农产品可食部分重金属含量是判断土壤重金属影响的关键指标,缺乏相关数据则无法判断土壤是否污染。(3)高背景值土壤不应列为污染土壤。根据土壤污染的定义,它不具有污染的特征要素。在一些地区因母质和自然成土过程所形成的高背景值,通常归属于环境异常;在利用方面应属于"土宜学"范畴。(4)污染或超标点位的原因应该慎重甄别。从物料平衡的角度考虑,区域性Cd增量要达到50%或者40%的可能性需要进一步考虑。文章的第二部分讨论了采用负载容量管理法对土壤环境质量管控的优势和可行性。从正常土壤考虑,有利于从单一标准过渡到双标准管理,从而兼顾土壤自然环境质量的可持续性和土壤资源的可持续利用;从污染土壤考虑,有利于修复标准的确定;从污染源影响的赔偿考虑,根据外源物质所消耗的容量值,可量化有偿利用和恢复容量的经济评估;从责任主体考虑,有利于责任主体的认定和保护措施的落实;从方法的简便性和可操作性考虑,简单易行。

重金属复合污染对土壤植物系统的生态效应Ⅱ.对作物、苜蓿、树木吸收元素的影响

研究Cd、Pb、Cu、Zn、As5元素复合污染对农作物、苜蓿、树木吸收元素的影响 ,供试污染物浓度以接近国内外土壤环境标准值作为高剂量处理 ,结果表明 ,5种元素间存在交互作用 ,可提高作物对Cd、Pb、Zn吸收系数 ,籽实超出粮食卫生标准的超标率在低剂量处理时Cd为 1 6.6～ 42 .85% ,高剂量时达 1 6.6～ 71 .42 % .苜蓿茎叶中Cd、Pb含量超出饲料卫生标准 ,树叶中含量也有所增加 ,在中、酸性土壤上尤甚 .

有机酸对Pb、Cd的土壤化学行为和植株效应的影响

有机酸对Pb、Cd的络合作用将其对土壤吸附Pb、Cd的影响和植株效应差异的研究表明 ,柠檬酸、草酸与Pb、Cd络合能力的大小与重金属本身的性质有关 ,络合作用影响土壤对Pb、Cd的吸附量 ,柠檬酸降低土壤对Pb、Cd的吸附 ,草酸则增加土壤对Pb、Cd的吸附 .水培试验表明 ,柠檬酸可减轻Pb对小麦、水稻幼苗的毒害 .柠檬酸对Cd的植株外观毒性效应影响不显著 ,但能促使植株茎叶、根中Cd含量下降 .Pb和Cd复合处理条件下 ,Cd存在促使水稻植株对Pb吸收量增加 ,Pb存在抑制水稻植株对Cd的吸收 .

根际环境中镉的形态转化

用根际箱或根际袋试验研究了红壤、黄棕壤植稻或植麦后根际中镉的形态转化状况，并讨论了与铅复合处理对镉形态的影响。结果表明，红壤根际、非根际镉的主要形态为可交换态，黄棕壤则主要为碳酸盐结合态。水稻根际富集铁锰氧化物结合态镉，根际有机结合态镉远远大于非根际。对铅、镉复合污染的研究表明。铅-镉共存使水稻根际、非根际交换态镉都有所增加，且随着铅浓度的增大而增加，而有机结合态则相反，铅、镉共存较单元素存在的情况下，有机结合态镉的降低十分显著。