河湖沉积物中重金属镉污染治理技术及应用

随着现代工农业的迅猛发展,矿山开采、冶炼及农业生产等活动逐渐增加,向环境排放的重金属Cd含量也逐年增多。湖泊沉积物作为“储蓄库”,其Cd污染问题也日益严重。河湖底泥中富集的Cd在水环境条件发生改变时,易重新释放入水体,被水生生物体吸收利用,并通过食物链对人体健康产生危害。目前,我国河流湖泊底泥中呈现出不同程度的Cd污染,且在部分底泥中Cd已成为污染最严重的重金属,对重金属Cd污染底泥的处理与处置已刻不容缓。因此,文中综述了我国湖泊沉积物中重金属Cd污染现状及潜在生态风险,依次介绍了Cd污染底泥原位修复治理技术研发进展及不同修复方法的机理与应用,并对湖泊重金属Cd污染底泥治理技术前景进行了展望,拟为湖泊重金属Cd污染底泥修复提供技术参考:(1)研究如何系统地统计分析Cd污染底泥现状及潜在生态风险,规定不同底泥环境中Cd的规范值十分必要;(2)碳基吸附剂的再生及可分离性等问题有待解决;(3)开展植物修复Cd污染底泥的中试试验及规模应用有利于底泥修复技术的研究;(4)选择合适有效的微生物和水生植物相结合对沉积物Cd进行控制和修复,可能是未来治理湖泊底泥Cd污染的重要研究方向。

重金属镉污染农田修复技术研究进展

我国农田镉污染形势严峻,危及粮食安全。经过对不同修复技术方法的讨论和分析,指出镉污染农田修复传统方法以及联合修复方法的优缺点。物理修复适用范围较小;化学修复经济有效,但可能造成二次污染;生物修复周期长但绿色环保,能否大量长期投入使用有待进一步考察。由于单一修复技术具有很多限制,所以多种方法联用修复是一种良好选择。实验分析结果表明,联合修复效果均好于单一修复,建议进一步深入研究联用方法和剂量的选择,提高镉污染修复效率。

重金属镉对高山栎和高山松酶生理活性的影响

为明确镉胁迫下高山乔木的耐受性,以野生高山栎(Quercus semecarpifolia Sm.)和高山松(Pinus densata Mast.)为试验材料,在幼苗期进行不同浓度镉处理(10、30、50 mg/kg),并设空白对照(0 mg/kg镉离子),处理90 d后测定不同浓度镉离子(Cd2+)胁迫下高山栎与高山松叶片叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果表明,两种高山乔木的叶绿素含量受到重金属镉胁迫的影响,并随着镉浓度的增加而降低。同时,随着外源Cd2+浓度的逐渐提高,高山栎与高山松SOD活性与MDA含量大致呈现先升高后降低的趋势,表明MDA与SOD之间存在一定的关系,在不利条件下对植物抗性起共同调节的作用。该研究结果可以为高原植物逆境生长的相关研究提供一定依据。

中国十省市土壤重金属镉生态风险和健康风险评估

目的了解我国十省市土壤中重金属镉的污染情况,评估其生态风险和健康风险,为相关部门制定污染防治政策与健康风险防控措施提供科学依据。方法收集2013—2020年全国十省市1200个点位共1730份土壤重金属镉含量监测数据,基于单因素污染指数法、美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)健康风险评估模型开展生态风险和健康风险评估。结果1730份土壤数据中镉的浓度平均值为0.29 mg/kg,超标点位率为29.6%(355/1200);镉平均浓度最高年份为2016年(0.42 mg/kg),最低年份为2018年(0.21 mg/kg)。单因素污染指数法显示分别有269、72和37份土壤数据提示有轻度、中度、重度的镉污染现象。健康风险评估结果显示,镉对儿童产生的致癌风险范围在1.63×10^(-9)~2.09×10^(-5)之间,成人在8.58×10^(-10)~1.10×10^(-5)之间,两者均值均低于US EPA提出的最大可接受致癌风险10^(-6),但有500份土壤数据中镉对儿童的致癌风险介于10^(-6)~10^(-4),148份土壤数据中镉对成人的致癌风险介于10^(-6)~10^(-4)。在空间分布上,土壤中镉浓度及生态风险和健康风险总体呈现出南高北低的空间分布格局,其中浙江、江西、山东、湖南、四川省的土壤镉对儿童群体的致癌风险均值高于10^(-6)。非致癌健康风险评估结果中各途径风险值均小于阈值1。结论我国十省市监测点位土壤中重金属镉非致癌风险总体较低,预期不会造成明显非致癌危险;局部地区污染较重,已对人体产生了可能的致癌健康风险,需要引起重视并采取防治措施。

基于连续小波变换的土壤重金属镉含量的高光谱估测

选择合理的处理方法可增强土壤光谱中有效信息特征,提高模型估测精度。以新疆渭-库绿洲土壤为研究对象,基于连续小波变换(continuous wavelet transformation,CWT)与传统数学变换相结合的方法进行光谱数据处理并提取特征波段,采用偏最小二乘回归(PLSR)、BP神经网络(BPNN)、随机森林回归(RFR)和支持向量机回归(SVMR)方法构建土壤重金属镉含量估测模型。结果表明:(1)土壤原始光谱曲线趋势基本一致,在600~2450 nm范围内,随着重金属镉含量增加,其光谱反射率降低,二者呈负相关。(2)CWT与原始光谱一阶微分(R′)相结合的处理效果最佳,|r|值可达到0.586,为极显著负相关(P<0.001),表明数学变换与连续小波变换相结合的处理方法可有效反应光谱细节特征。(3)对比各模型的反演结果,发现CWT-R′-SVMR模型的训练集和验证集的决定系数(R^(2))大于0.86,均方根误差(RMSE)小于0.02 mg/kg,相对分析误差(RPD)大于2,建模效果较好,可作为最优模型对研究区土壤重金属镉含量进行估测。结合数学变换的连续小波分解技术可有效提取土壤中的潜在信息,为土壤重金属镉含量的准确估算提供参考。

重金属镉对药用大黄叶绿素含量及细胞超微结构的影响

目的:研究重金属镉对药用大黄叶绿素、细胞超微结构的影响,以了解重金属镉对药用大黄的毒害作用。方法:采用Porra等叶绿体提取分析方法,分析200μmol/L镉(CdCl_(2))处理组和正常组的叶绿素含量差异;采用透射电镜观察,分析镉处理的药用大黄细胞超微结构的变化。结果:与对照组相比,200μmol/L镉处理组的叶绿素含量以及可溶性蛋白含量显著减低;而且镉对药用大黄根尖细胞及叶肉组织细胞有明显的毒害作用。结论:镉对药用大黄生理生化指标有不良的影响。本研究为药用大黄在镉污染条件下合理种植提供理论依据,也为研究药用大黄重金属镉超标问题提供基础研究。

不同肥料处理对水稻重金属镉含量及产量的影响

本试验研究了不同肥料组合处理对耕地质量、水稻产量及重金属镉含量的影响,以期为筛选能降低镉含量的施肥方式和调理剂品种提供依据。结果显示,有机肥+熟石灰+复合肥、有机肥+土壤调理剂+复合肥两种施肥模式处理后,能够有效改善水稻田耕地质量,有效降低土壤镉含量,土壤重金属镉含量分别下降0.035 mg/kg和0.065 mg/kg;能够有效降低水稻谷样重金属镉含量,两个处理中水稻谷样重金属镉含量分别为0.031 mg/kg和0.021 mg/kg;能够促进水稻单位面积有效穗数、实粒数、千粒重和结实率等作物产量构成,对水稻增产具有良好的效果。本研究为受污染耕地的治理提供科学依据。

重金属镉对植物原初光能转化的影响

光能是光合作用反应的驱动力,重金属镉通过影响原初光能转化过程降低植物的光能利用率。以原初光能转化的3个关键步骤(光能捕获、传递及转化)为核心,分析了重金属镉对植物叶绿素及类囊体膜的影响,指出叶绿素含量、组成及类囊体膜结构是影响植物原初光能转化的生理结构因素,重点阐明了重金属镉对植物光合能量捕获、传递及转化过程的影响机制,并对有待深入研究的问题和方向进行了展望。

宜昌市水稻种植中重金属镉污染情况调查

为了调查收获稻谷中重金属镉的含量,保障消费者食粮安全,推荐适种水稻品种,不断提升稻米整体品质,以湖北省宜昌市区域内种植的水稻为研究对象,在宜昌市各地选取多个样本进行镉含量检测;同时,检测灌溉用水、肥料中的镉含量是否达到标准。结果显示,宜昌市各地水稻镉含量大部分符合标准,仅有4个品种的稻谷镉含量超标;宜昌市稻谷灌溉用水、肥料均达到标准。由此可知,在此后的稻谷种植中,应进一步加强对土壤污染的治理,避免镉通过土地转移到稻谷中;同时避免种植对镉吸收较好的玉珍香、万象川、昌两优8号、夏香稻等品种,以整体提升宜昌市稻米品质。

改性生物质炭的制备及对重金属镉污染土壤修复的研究

重金属镉在土壤中的污染对环境和人们的健康造成了严重威胁。为了解决这一问题,研究人员通过改性生物质炭的制备和应用,探索了其在重金属镉污染土壤修复中的潜力。首先采用农业废弃物作为原料,通过改性方法,利用活性物质和功能材料在制备过程中进行改性,增强其吸附能力和稳定性,制备出具有多孔结构和高比表面积的改性生物质炭。接着,通过批处理实验和温室盆栽试验,评估改性生物质炭对重金属镉污染土壤的修复效果。结果显示,改性生物质炭能够显著降低土壤中镉的含量,并提高土壤的养分含量和微生物活性,为后续的土壤养护提供重要的技术参考。

土壤重金属镉污染的植物修复与土壤酶活性

用盆栽法研究植物对土壤重金属 Cd的吸收富集和植物修复效应、土壤重金属 Cd浓度与土壤酶活性的关系 ,以及经植物修复后不同时间内土壤酶活性恢复情况。研究结果表明 :1植物对土壤 Cd污染具有富集和修复作用 ,但种间存在较大差异 ;2土壤脲酶活性随土壤 Cd浓度的增加而降低 ;3回归分析表明土壤脲酶活性与土壤 Cd浓度显著相关 ,可表示出土壤受 Cd污染程度 ;4受 Cd污染的土壤经过植物修复后 ,脲酶活性得到恢复 ,可根据脲酶活性恢复状况判断植物的修复效果。

直接竞争ELISA检测大米样品中的重金属镉

目的直接竞争ELISA方法检测大米样品中重金属镉。方法用纳米Ti O2对微波消解处理的大米样品中的重金属镉进行富集,通过比较不同p H值和不同洗脱体积来优化纳米Ti O2富集方法,再用直接竞争ELISA检测重金属镉的含量。结果在p H为9时,纳米Ti O2对重金属镉有良好的吸附性,20 mg/ml的EDTA·2Na可将纳米Ti O2吸附的镉定量洗脱。用纯化后的镉单克隆抗体建立直接竞争ELISA检测方法,并进行灵敏度和特异性分析,其灵敏度（IC50）为19 ng/ml,检测限（IC10）为2.1 ng/ml,检测范围（IC20~IC80）为3.6~98.2 ng/ml。用优化后的直接竞争ELISA对富集洗脱后的镉溶液进行检测,检测效果满足国家检测标准。结论本研究对6份市售大米样品采用微波消解和富集,通过直接竞争ELISA检测其镉含量,所得结果与仪器法测定结果一致,可用于实际样品的快速检测。

壳聚糖脱除牡蛎匀浆液中重金属镉的初步研究

首先优化了壳聚糖对模拟含镉水溶液中重金属镉离子的吸附条件,进而应用于脱附牡蛎肉匀浆液中重金属镉离子的研究。实验结果表明:壳聚糖吸附模拟含镉水溶液中重金属镉离子的最佳用量为0·5g,吸附最佳时间为6h,最佳pH为8,在此条件下壳聚糖对模拟含镉水溶液中镉离子的吸附率达91·0%以上,吸附容量达730mg/g。牡蛎贝肉经酸水解后,采用壳聚糖脱附贝肉匀浆液中的重金属镉离子,在选定的最佳条件下对镉吸附率均超过98·0%,表明壳聚糖对贝类水解液中的镉具有较强的吸附性能。

水稻秸秆生物炭吸附土壤中重金属镉的研究进展

水稻秸秆作为一种农业废弃物,将其制备为吸附剂,在土壤修复领域具有良好的应用前景。综述了水稻秸秆生物炭的制备、改性方法,分析了热解温度对生物炭理化性质的影响,重点总结了生物炭在物理、化学、生物改性方面取得的研究成果;分析了水稻秸秆生物炭对土壤中镉的吸附性能与吸附机制,并对目前的研究现状进行了综述。最后,针对水稻秸秆生物炭作为土壤改良剂,在未来碳化还田的可行性与研究方向做了一系列展望。

重金属镉对红树植物白骨壤和桐花树幼苗生理特性的影响

通过砂泥栽培实验研究了红树植物桐花树和白骨壤幼苗在含Cd 0.6～30 mmol·L^(-1)系列海水培养液中某些生理特性的变化。当培养液中Cd浓度为0.6 mmol·L^(-1)时桐花树和白骨壤幼苗生长正常,叶绿素含量和光合速率变化不大。当高于12 mmol·L^(-1)时,除桐花树和白骨壤幼苗除POD酶活性越来越高之外,叶绿素含量、光合速率、SOD、CAT酶活性均不断减弱,而且浓度愈高,这些指标下降愈大。结果表明Cd对红树植物桐花树和白骨壤幼苗具有毒害作用,Cd浓度愈高对其毒害愈严重,两种红树植物比较,桐花树抗重金属镉毒害的能力大于白骨壤。

重金属镉在香菇品种中的积累比较

选择出口量最大的香菇为材料,分析了三个不同香菇品种对有害重金属镉的积累,结果表明,3个香菇品种对重金属Cd的富集能力为:庆科20>241-1>9015,建议可以9015为抗重金属Cd的栽培品种。

“稻鸭共生”生态系统重金属镉的转化、迁移及循环特征

重金属镉(Cd)通过污染的饲料和化肥而影响农产品进而危害人体健康已经成为食品安全和生态环境关注的焦点。为完善"稻鸭共生"系统的肥料和饲料管理,建立合理的物质产投结构及降低重金属Cd的生态毒理风险,在湖南省长沙市望城区桐林坳社区开展了2年田间试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,研究分析"稻鸭共生"生态系统重金属Cd的转化、迁移及循环特征。结果表明,"稻鸭共生"生态系统Cd输入量为:肥料>饲料>秧苗>雏鸭,其中肥料Cd输入主要是磷肥输入。"稻鸭共生"生态系统Cd输出主要是水稻籽粒Cd和成鸭Cd。"稻鸭共生"生态系统内循环的Cd主要是鸭粪Cd、杂草Cd、害虫Cd及归还给系统的水稻秸秆Cd和根系Cd。鸭所摄食的Cd主要来自鸭饲料,大鸭饲料Cd输入大于小鸭饲料Cd输入。在"稻鸭共生"生态系统中重金属Cd沿食物链的转化、迁移过程以鸭粪Cd形式放大,且鸭粪Cd高于鸭饲料Cd输入。稻田土壤Cd输出来看,"稻鸭共生"和常规稻作相比无显著差异(P>0.05)。无论是常规稻作还是"稻鸭共生",水稻植株Cd含量次序为根>秸秆>籽粒。与常规稻作相比,"稻鸭共生"没有增加水稻植株Cd含量和Cd积累。糙米和鸭肉镉含量分别为0.033 mg·kg-1和0.008 mg·kg-1,短期来看,"稻鸭共生"能够提供安全无Cd污染的农产品(鸭和稻米)。

便携式蔬菜叶片重金属镉含量无损检测仪设计与试验

针对蔬菜叶片重金属镉检测传统方法存在的检测仪器体积大、检测成本高和具有破坏性等问题,提出一种基于可见光近红外波段光谱蔬菜叶片重金属镉检测方法,并设计了一款无需预处理、检测速度快、体积小且便于携带的重金属镉检测仪,能够适用于移动式的现场检测。配置4个重金属镉胁迫梯度(0、1、3、5 mg/L)营养液,培育各镉胁迫的生菜样本,通过高光谱成像系统采集叶片反射光谱数据,利用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)筛选出3个特征波长(550、680、800 nm),采用偏最小二乘回归法(Partial least squares regression,PLSR)搭建重金属镉检测模型,该模型测试集相关系数R_(p)为0.9149,测试集均方根误差为0.5271 mg/kg。使用自制的仪器做标定试验,选择A/D采集电压做参考,用标定数据进行建模,模型训练集相关系数R_(c)为0.8581,训练集均方根误差为0.4975 mg/kg,测试集相关系数R_(p)为0.8432,测试集均方根误差为0.5526 mg/kg,模型预测效果较好。最后对便携式重金属镉无损检测仪检测精度进行验证,选取与建模无关的30组镉胁迫生菜叶片实时检测,与标准理化值对比,均方根误差为0.32 mg/kg,绝对测量误差为-0.69~0.66 mg/kg,平均绝对误差为0.26 mg/kg,结果表明检测仪能够实现生菜叶片镉含量的实时无损检测。

稻田土壤细菌对重金属镉的氧化应激反应研究

研究重金属镉胁迫下稻田土壤大肠杆菌K12、枯草芽孢杆菌B19及Ralstonia eutropha DKC1中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和ATP酶活性等应激酶活性的短期(4 6h)变化。结果表明,不同浓度镉对E.coli K12 ,B.subtilis B19和R.eutropha DKC1培养不同时间的SOD、CAT和ATP酶活性均有不同程度的诱导作用,表现在前期、低浓度时激活,后期、高浓度时抑制,体现了不同微生物间的差异以及抗镉潜力的不同。3种指标间接地反映了环境中有毒有害物质的存在,且能在早期较灵敏地指示污染的影响。

超声波萃取用于土壤中重金属镉的形态分析

利用超声波辅助研究了改进的Tessier系列萃取法,并比较了超声波改进的Tessier法与常规Tessier系列萃取法,分析了杭州市小和山土壤中重金属镉(Cd)的形态。结果表明:用超声波改进法萃取重金属Cd的前4步形态部分比Tessier法的常规振荡萃取时间短,而萃取效率相当;2种方法所得的结果基本吻合,可萃取的Cd在样品中主要以第一、第二种形态存在,即可交换态和碳酸盐结合态。