江苏典型地区水稻与小麦字实中元素生物富集系数(BCF)初步研究

在分析研究了约500套水稻籽实-耕层土及约300套小麦籽实-耕层土样品相关元素含量等地球化学调查数据基础上,报道了江苏典型地区水稻与小麦籽实中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、As、Se、Mo、Mn、Fe、K、Ca、Mg等14个元素的生物富集系数(BCF)分布状况,统计结果显示,各元素的BCF值差异较大,通常Pb、Cr、Fe等元素BCF多小于1%,Hg、As、Mn、Ca等元素BCF多为1%～10%,Mo的平均BCF最大、Fe的平均BCF最小。研究发现,水稻与小麦籽实中Pb与Cd超标率分别超过15%、6%,BCF值差异与稻谷、小麦的元素含量无直接关系,部分元素的BCF与土壤pH、TOC、CEC、B含量等具有统计上的相关性,其中土壤pH与Cd、Ca、Mg元素的BCF呈显著负相关,而土壤的有机碳含量、阳离子交换量及B含量等也对部分元素的BCF值有一定影响。

取代苯化合物生物富集系数的估算

为了用气相色谱保留时间(tR)估算取代苯类化合物在鱼体内的生物富集系数(BCF),测定了草鱼对氯苯、邻氯甲苯、对二氯苯、间二氯苯、邻二氯苯、硝基苯、对氯苯胺、对硝基氯苯、4-氯联苯9种取代苯类化合物的BCF和不同取代苯化合物在6种不同极性固定相上的tR,建立了tR与BCF的一元回归方程及tR一阶分子连接性指数(1XV)与BCF的二元回归估算方程.统计检验表明,两类估算方程在不同固定相上的平均相关系数分别为0·952和0·965,均呈极显著相关(P<0·01),可用于估算取代苯类化合物在草鱼体内的BCF,估算结果不受固定相极性的影响.

多溴联苯醚生物富集系数的定量结构-活性关系

在B3LYP/6-31G*水平上,运用Gaussian 03对多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)分子进行结构优化.采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对PBDEs的生物富集系数(bioconcentration factor,BCF)与分子结构参数进行关联.结果表明:BCF结合苯环上溴原子的取代个数(NBr)可以较好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系;log(BCF-NBr)优化后模型的相关系数R2Y(cum)为0.980,累积交叉有效性判别系数Q2cum为0.921,该模型具有较高的拟合精度和良好预测能力;分子总能量ET和电子运动空间广度Re对PBDEs的BCF有着重要制约作用;具有较低ET、较大Re的PBDEs呈现出较低的BCF.

生物富集系数的快速测定法

以两室药物动力学模型为理论基础,提出了一种新的生物富集系数快速测定法;运用该法测定了六种疏水性有机化合物的BCF值。结果表明:该方法具有简便,快速、可靠的优点。

稻米镉的生物富集系数与其影响因素的量化关系

为进一步明确田间环境中稻米镉的生物富集系数(BCF)与其影响因素的定量关系,以原农业部环境监测总站对我国南方水稻产地的例行监测数据为基础,系统分析了土壤有效镉、pH、土壤有机质(SOM)及阳离子交换量(CEC)与稻米镉BCF的相关关系,并通过多元线性回归构建了二者间的定量关系模型。结果表明:研究区域土壤全镉范围为0.25~10.34 mg/kg,平均值为1.94 mg/kg,是我国《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618—2018)中镉污染风险筛选值(0.4 mg/kg)的4.85倍;简单线性相关分析表明,稻米镉的BCF与土壤有效镉和SOM呈极显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.395和0.474,与pH呈极显著负相关(P<0.01),相关系数为–0.470,与CEC呈显著负相关(P<0.05),相关系数为–0.200;通过多元线性回归得到土壤有效镉、pH和SOM构建的三因子量化关系模型lgBCF=–0.346pH+0.013lgSOM+0.181lgCdavailable+2.001(R^(2)=0.560,P<0.01,n=112)达到了极显著水平,能较好预测我国南方水稻产地稻米镉含量及土壤镉的生态安全阈值。

生物炭与柠檬酸对石灰性土壤镉形态转化及紫花苜蓿镉富集的影响

本研究以镉污染石灰性土壤(Cd含量7.15 mg/kg)为基质进行盆栽试验,设置Cd胁迫下施用不同热解温度生物炭(250、480℃,B1、B2)、柠檬酸不同用量(1、10 mmol/kg,N1、N2)及其组合处理(B1N1、B1N2、B2N1、B2N2),以单种植紫花苜蓿为对照(CK),研究不同热解生物炭和柠檬酸用量对土壤性质、Cd形态转化及紫花苜蓿Cd富集的影响。结果表明,生物炭、柠檬酸处理皆可提高土壤有效养分含量、提高土壤酶活性、改变低分子量有机酸组成,高温热解生物炭、高剂量柠檬酸处理效果更显著。生物炭、柠檬酸处理影响土壤Cd形态转化和紫花苜蓿Cd的富集,但二者的作用强弱与机制不同;不同热解温度生物炭对Cd皆为吸附钝化效果,而低浓度柠檬酸略微钝化Cd,高浓度柠檬酸活化土壤碳酸盐结合态镉(CA-Cd)和可交换态镉(EX-Cd),提高有效Cd含量。生物炭与柠檬酸配施条件下,与CK相比,B1N2处理的土壤有效Cd含量、植株Cd含量及生物富集系数分别显著提高40.01%、57.48%及12.40%,B2N1则分别显著下降26.79%、49.38%及30.81%。综上,不同热解温度生物炭及柠檬酸剂量对Cd修复的作用强弱与机制存在差异,高温生物炭配施低剂量柠檬酸可钝化土壤Cd,低温生物炭配施高剂量柠檬酸处理可活化土壤Cd及促进紫花苜蓿Cd富集。

有机锡的生物富集作用与生物效应

作为船只防污漆有效成分的有机锡化合物广泛存在于港口、海洋中，而生物富集是其迁移转化的重要途径之一。本文综述了有机锡特别是毒性最强的三丁基锡化合物在一些生物体内的检出水平、富集系数以及可能对生物造成的危害。

褶牡蛎对重金属的生物富集动力学特性研究

应用实验生态方法研究了褶牡蛎对8种常见的重金属生物富集动力学特性,得出了褶牡蛎对重金属的生物富集系数、生物半衰期以及生物富集曲线。结果表明,到积累实验结束时褶牡蛎对Pb、Zn、Cd、Cr、Ni和Hg的生物富集系数分别是15.60、26.53、60.06、7.61、5.82和47.88,褶牡蛎对Cu和As的富集规律不明显,生物富集曲线分别为yPb=0.4046e0.1168xR2=0.7378,yZn=0.0408x2+0.2909x+59.969R2=0.9307,yCd=2.5263e0.0867xR2=0.7089,yCr=0.6832e0.0942xR2=0.8544,yNi=0.4178e0.0714xR2=0.6856和yHg=0.0015x2+0.0444x+0.0644R2=0.8301,以积累实验结束时的生物富集系数为基准,褶牡蛎对这几种重金属的富集能力为Cd>Hg>Zn>Pb>Cr>Ni;到释放实验结束时褶牡蛎对Pb、Zn、Cd、Cr和Hg的生物半衰期分别是23.1、13031.7、67.7、32.9和36.1d,褶牡蛎是Zn、Cd和Hg的强的净积累者,以释放实验结束时的生物半衰期为基准,褶牡蛎对这几种重金属的排毒释放顺序为Pb>Cr>Hg>Cd>Zn。

紫贻贝(Mytilus edulis)不同组织对镉的生物富集及释放特征

目的：探索紫贻贝不同器官对镉（Cd）的富集吸收及释放特征。方法：以紫贻贝为研究对象,采用静态水交换法进行染毒,原子吸收光谱检测Cd在紫贻贝不同器官中的含量变化情况。结果：富集第15 d,紫贻贝内脏团、前闭壳肌、后闭壳肌、外套膜和鳃中,Cd含量依次为145.560、11.826、28.143、22.394、66.113 mg/kg。4种器官对Cd的吸收速率常数（k）,在富集初期较高、中期有所减弱、后期再次升高;生物富集系数（BCF）随暴露Cd浓度增加而逐渐减小,且均表现为内脏团〉鳃〉后闭壳肌〉外套膜〉前闭壳肌。4种器官Cd量与富集时间之间关系,均符合Harris模型（Y=1/（a＋b Xc））,拟合R2范围为0.9286-0.9890。在释放阶段,4种器官中Cd含量均未表现出显著性下降趋势（p〉0.05）。结论：紫贻贝对Cd具有较强的生物富集能力,而其自然代谢释放能力较弱,为典型Cd净积累型生物。

南宁市典型耕地区水稻籽实微量元素生物富集差异分析

通过分析南宁典型耕地区557套水稻籽实及根系土相关元素含量,计算水稻籽实中As、B、Cd、Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Se、Zn等11项元素的生物富集系数显示:早稻及晚稻籽实之间,早晚稻根系土之间元素含量相差较小,各元素富集能力有一定差异,Mo、Cd、Zn、Se元素的生物富集能力最强,其中Mo元素BCF大于50%;As、Cr、Ni、Pb元素最小,BCF小于1%。金属元素超标率与BCF之间无明显相关性。土壤中Mo、Zn含量与水稻籽实中As、Cu、Cr的BCF,土壤中Mo、P、Zn含量与水稻籽实中Mo、Zn的BCF之间均呈现一定的负关联性。

珠江口沉积物重金属源解析及富集与生物毒性的关系

于2014年5月对珠江口东部沿岸18条入海河口的淤积滩涂采集了表层沉积物样品,测定总有机碳、铝、铁、锰、铜、锌、铅、镉、铬、砷、汞含量,并以其分布特征及彼此之间的统计分析结果推断各元素间的来源相似性及来源类别,探讨重金属元素富集系数与其生物毒性间的特征关系。结果表明,研究区域的北部与南部表层沉积物重金属含量高于中部,其中Hg、Cu、Zn、Cd及Cr等元素来源相似,可能来源于人为污染,而Fe、Mn与As的相关程度高,则可能来源于自然沉积环境,至于Al与Pb元素则受岩石的自然风化影响较为明显。表层沉积物中Hg、Cu、Zn、Cd、Cr、As与Pb等特征重金属的富集系数均大于2,处于中等富集状态及以上,且多介于效应浓度低值(ERL)与效应浓度中值(ERL)之间,表示不利的生物效应偶有发生。各重金属间不利生物效应的发生频率与其富集系数(αEF)呈正相关关系,且As元素致使不利生物效应发生的机率较高(Cd则反之),而Cr的不利生物效应发生频率则随EF值的增加,其加剧的程度最快(Cd则反之)。

广西天峨主要耕地区农作物中重金属元素富集特征与影响因素

重金属污染制约着农产品安全问题,本文选择广西天峨县为研究切入点,以揭示农作物中重金属元素生态风险情况。系统采集60套水稻和玉米样品以及根系土壤样品,测试Cd、Cr、Hg、As和Pb等5种重金属元素含量,采用地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法进行数据处理。研究结果表明:除了Hg之外,其它重金属元素Cd、Cr、As和Pb含量均未超标,属于食品安全范围;其中Cr含量最高,平均值为0.094 mg/kg,而Cd含量变异系数极大,高达103%;水稻籽实中Cd、Hg和As等重金属含量普遍高于玉米籽实。根系土壤处于酸性环境,有机质养分较丰富,并存在中等程度Cd污染情况;重金属形态绝大多数为残渣态,其中Cd离子活性较高。农作物对Cd和Hg具有较强的富集能力,碎屑岩区土壤中重金属的生物富集系数高于碳酸盐岩区。经相关性分析表明,水稻中Hg含量与根系土壤中Cd含量呈极显著正相关关系,同时土壤酸碱度及有机质是影响农作物中重金属元素含量的重要因素。因此,适当调整土壤酸性程度、合理增施有机肥料,能够有效控制重金属污染风险,这对保障农产品安全具有基础性意义。

滥木厂汞铊矿区土壤污染和优势植物富集重金属特征

为筛选出适合滥木厂汞铊矿区生态修复的植物,采用同位素稀释/电感耦合等离子体质谱(ID/ICP-MS)法分析了滥木厂汞铊矿区9种优势植物及根际土壤中的Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cr、Cd、Hg和Tl含量,并采用富集因子(EF)、生物富集系数(BCF)和生物转运系数(BTF)评价了土壤重金属污染程度和植物对重金属的富集和转运能力。EF评价结果显示,根际土壤存在Hg和Tl极强富集,As强富集,Cu轻微富集,而Pb、Zn、Cr、Cd、Mn和Ni未富集。基于BCF和BTF的分析结果得出:芒萁(Dicranopteris dichotoma)是Mn、Zn和Cd的富集型植物,糙皮桦(Betula utilis)是Mn、Ni和Zn的富集型植物,桂皮紫萁(Osmundastrum cinnamomeum)是Mn、Cd和Tl的富集型植物,白茅(Imperate cylindrica)是Mn和Ni的富集型植物,蜈蚣草(Pteris vittata)是As的超富集型植物;糙皮桦是Cd的根部囤积型植物,芒萁是Ni的根部囤积型植物,桂皮紫萁是Ni和Zn的根部囤积型植物,白茅是Zn和Cd的根部囤积型植物,紫羊茅(Festuca rubra)是Mn、Zn和Cd的根部囤积型植物,五月艾(Aritemisia indica)是Cd和Tl的根部囤积型植物;芒草(Miscanthus sinensis)和千里光(Senecio scandens)是规避型植物。研究区土壤存在Tl-Hg-As复合污染,蜈蚣草可作为研究区As污染土壤的修复植物,桂皮紫萁可作为Tl污染土壤的修复植物;五月艾可作为Tl污染土壤的植物固化;芒草和千里光可用于研究区的植被修复。

淮南煤矸石山周边土壤中蚯蚓对重金属的富集特征

为研究蚯蚓对煤矸石周边土壤中重金属的富集作用,从不同堆积年限煤矸石山周边土壤采集蚯蚓,分析了蚯蚓中Zn,Pb,Cd,Ni,Cr,V,Cu与土壤中相应重金属浓度关系。结果表明:随煤矸石堆积时间的增加,蚯蚓体内Pb,Cd,Cu含量增加,Ni,Cr,V含量先增加再降低,而Zn含量变化规律不明显;蚯蚓体内Zn和Cd含量可较准确反映煤矸石周边土壤中重金属浓度,而蚯蚓体内Ni,Cr,V含量可在距离上显示与煤矸石山远近关系;蚯蚓只对Zn和Cd产生富集效应(富集系数大于1),且对Cd富集作用最大。蚯蚓可作为煤矸石山周边土壤Cd和Zn的指示生物。

5种草本植物对土壤重金属铅的吸收、富集及转运

以临汾西山煤矿周边的5种优势种植物苍耳(Xanthium sibiricum)、夏至草(Lagopsis supina)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)、灰绿藜(Chenopodium glaucum)、早熟禾(Poa annua)为试验材料,研究植物修复土壤重金属铅的污染,分析比较其对铅的吸收、转运和富集的能力。结果表明:在铅处理下早熟禾的生物量最大;5种植物地上部分对铅的吸收量在10 000mg时均达到1 000mg/kg以上,其中夏至草的吸收量最高,达5 447.25mg/kg;地下部分对铅的吸收量在10 000mg时也达到1 000mg/kg以上,以苍耳最高,达13 448.5mg/kg。夏至草的转运系数和富集系数最高,为铅超富集植物,其余4种植物对重金属铅也有很好的吸收富集作用。

厚壳贻贝对重金属的生物积累及释放规律研究

应用实验生态方法研究了厚壳贻贝对8种常见的重金属生物积累和释放情况,得出了厚壳贻贝对重金属的生物富集系数、生物半衰期及生物富集曲线.结果表明:到积累实验结束时,厚壳贻贝对Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、As和Hg的生物富集系数分别是45.01、79.65、71.67、15.21、7.91、2.45和44.65.以积累实验结束时的生物富集系数为基准,厚壳贻贝对这几种重金属的富集能力为Zn>Cd>Pb>Hg>Ni>Cr>As.到释放实验结束时,厚壳贻贝对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、As和Hg的生物半衰期分别是43.6、29.1、38.1、31.0、26.5、35.6、127.6、36.1d.以释放实验结束时的生物半衰期为基准,厚壳贻贝对这几种重金属的释放速度呈Cr>Pb>Cd>Hg>Ni>Zn>Cu>As,而且厚壳贻贝是Hg、Pb、Zn和Cd的净积累者.因此,厚壳贻贝是比较理想的重金属Hg、Pb、Zn和Cd污染的指示生物.

广西锰矿区废弃地优势植物重金属含量及富集特征

调查了广西全州、板苏、下雷3个锰矿区废弃地植物,并对20种主要优势植物及其土壤重金属含量进行了对比分析。结果表明,3锰矿区土壤中Mn、Cd是主要的污染因子。矿区植物体内的Mn含量较高;商陆、油茶表现出很强的Mn累积特征,是Mn污染土壤植物修复的理想物种;芦竹是矿渣堆、尾矿坝等严重污染区良好的恢复植物;五节芒、飞蓬对重金属有很强的耐性,在贫瘠、干旱环境下生长良好,可作为废弃地早期恢复的先锋种。优势植物对土壤重金属元素的富集能力普遍较低,部分植物对特定金属元素的转移能力较强。板苏矿区种植的玉米、木薯食用部分重金属含量不符合食品安全限量标准,因此不宜在废弃地恢复早期采用农业利用恢复模式。

芒萁——一种新发现的^(226)Ra和^(232)Th富集植物

通过对珠江三角洲地区的植物和土壤进行长期的野外调查,重点寻找自然条件下放射性核素富集植物.结果表明,芒萁(Dicranopteris dichotoma)地上部分镭(226Ra)和钍(232Th)的平均含量(比活度)分别为248.4和679.8 Bq·kg-1,变化范围为118.3~565.6和158.3~2 272.9 Bq·kg-1.地下部分(根)226Ra和232Th的平均含量分别为157.8和314.3 Bq·kg-1,变化范围为103.8~239.8和149.3~563.6 Bq·kg-1.对应的生物富集系数(bioconcentration factor,BCF)平均值为1.88和2.74,转移系数(translocation factor,TF)平均值为1.57和2.02.芒萁对镭和钍有显著的富集特征,这一发现为研究天然放射性核素在植物中的超富集机理和污染土壤修复提供了一种新的材料.

Pb和Cd复合污染土壤酶活性和苋菜重金属富集特征

通过盆栽试验,研究了黄泥田土苋菜对Pb和Cd的吸收积累情况及土壤酶活性的变化规律。结果显示:对照CK苋菜地土壤重金属Cd、Pb的有效量均低于安全值,但处理T1(Cd0.6mg/kg、Pb300mg/kg)、T2(Cd2.5mg/kg、Pb700mg/kg)土壤的Pb有效量均大于高危值80mg/kg;与CK相比,处理T2土壤的蛋白酶活性显著(P<0.05)增强,而其过氧化氢酶活性显著(P<0.05)减弱;苋菜根系和可食部分对Pb和Cd的累积量均随处理浓度的增加而增加;与CK相比,T1、T2处理下苋菜可食部分Pb的含量分别提高了2.19、26.19倍,Cd的含量分别提高了2.31、10.71倍,根系中Pb的含量分别增加了9.34、10.64倍,Cd含量分别增加了2.31、28.50倍;苋菜对Cd的富集和转运系数分别为0.085~0.105和1.39~3.50,对Pb的富集和转运系数分别为0.001~0.003和0.00~0.07。

新疆博斯腾湖鱼类肌肉硒含量及生物累积效应研究

鱼类因具有强的硒生物累积效应,是科学补硒的重要食材。博斯腾湖位于新疆博湖县,是中国最大的内陆淡水吞吐湖。研究查明博斯腾湖各类鱼肌肉中Se含量范围、赋存形态及其分布特征,探讨不同鱼类Se的生物累积效应及影响因素,对于研究区特色鱼类资源开发和助力当地经济发展意义重大。系统采集并测试了博斯腾湖44件鱼肉中Se含量,研究结果表明,博斯腾湖鱼肉Se含量由高到低依次为:白条鱼>五道黑>池沼公鱼>鲫鱼>鲤鱼>鲢鱼>草鱼,同一种鱼的肌肉Se含量在小湖区高于大湖区;鱼肉中硒代蛋氨酸SeMet占绝对优势,有机硒占比71.54%~94.08%,Se的生物可利用率高。水生生物食物链中Se的累积效应和水层生态环境的变化,造成鱼肉中Se的生物富集系数BAF存在差异:肉食性鱼>杂食性鱼>草食性鱼,底栖鱼肌肉Se含量高于中上层、中下层鱼。博斯腾湖鱼富硒率高,品质好,应结合已有区位和资源优势,大力发展天然野生有机富硒渔业。