岩溶区镉污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体镉赋存特性研究

【目的】研究桂西北岩溶区镉(Cd)污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体Cd赋存形态特性,为区域内该类型Cd污染稻田稻米安全生产提供数据参考。【方法】采用湿筛法将采样土壤团聚体分离成>2.000 mm、1.000~2.000 mm、0.250~1.000 mm、0.074~0.250 mm和<0.074 mm 5个粒级的团聚体,研究桂西北岩溶区0~20、20~30、30~50和50~80 cm剖面深度土壤团聚体粒径组成、不同粒径团聚体Cd含量及其主要赋存形态。【结果】各层剖面0.250~1.000 mm粒径团聚体占比较为稳定,均在30.00%以上,各层剖面间无显著差异(P>0.05)。0~20 cm剖面(耕作层)中>2.000 mm粒径团聚体占比最大(40.20%),随着剖面深度增加,>2.000 mm粒径团聚体占比迅速降低,<0.250 mm粒径团聚体占比呈逐渐增加趋势。不同粒径团聚体Cd含量分析结果表明,在0~20、20~30和30~50 cm剖面中,Cd主要富集在>2.000 mm粒径团聚体中,Cd含量分别高达2.22、1.66和0.95 mg/kg,在50~80 cm剖面中,Cd主要富集在1.000~2.000 mm粒径团聚体中。>2.000 mm粒径团聚体在0~30 cm土层中对全土Cd含量的贡献率最大。不同剖面深度团聚体中Cd赋存形态存在明显差异,0~20 cm剖面各粒径团聚体中Cd主要以有机结合态存在,可交换态Cd占比最小(<0.074 mm粒径团聚体除外),随着剖面深度增加,团聚体中可交换态Cd占比明显增加,当剖面深度增加至30 cm以下时,团聚体中Cd主要以碳酸结合态存在,残渣态含量最小。【结论】桂西北岩溶区Cd污染棕色石灰土母质稻田Cd主要富集在>2.000 mm和1.000~2.000 mm粒径的团聚体中;0~20 cm耕作层各粒径团聚体中的Cd主要以有机结合态存在,可交换态占比最小,随着剖面深度的增加,可交换态Cd占比明显增加,稳定形态Cd占比明显降低。因此,在实际生产过程中要注重提高土壤大粒径团聚体含量,避免过度精耕和深翻,减少耕层土壤可交换态Cd含量,降低水稻生产过程中稻米Cd超标的风险。

镉污染对滨海滩涂围垦区西兰花根际土壤细菌群落结构的影响

研究镉(Cd)污染对滩涂湿地围垦区西兰花根际土壤细菌群落结构的影响,探求有益于Cd污染农田土壤修复的耐Cd细菌菌群。采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析Cd浓度分别为0,3.5,60 mg·kg^(-1)时对台州湾滩涂湿地围垦区西兰花根际土壤细菌群落结构和多样性指数的影响。结果表明:所有样品中检测到的细菌菌群分属于35门、97纲、205目、315科、506属。低浓度Cd污染时,西兰花根际土壤细菌Chao 1指数和Shannon指数与对照相比大幅度升高,而高浓度Cd污染时,土壤细菌Chao 1指数和Shannon均大幅度下降。随着Cd污染程度的增加,西兰花根际土壤放线菌门和浮霉菌门相对丰度呈一直下降的趋势,拟杆菌门和芽单胞菌门相对丰度呈一直升高的趋势。土壤变形菌门和髌骨菌门相对丰度呈先下降后上升的趋势,而土壤酸杆菌门、棒状杆菌门、疣微菌门、硝化螺旋菌门和厚壁菌门相对丰度呈先上升后下降的趋势。变形菌门、拟杆菌门、髌骨菌门和芽单胞菌门在高浓度Cd污染下为农田土壤细菌群落的主体。土壤罗思河小杆菌属相对丰度在低浓度Cd污染时呈下降趋势,而在高浓度Cd污染时呈升高趋势,土壤鞘氨醇单胞菌属的相对丰度在低浓度Cd污染时呈上升趋势,在高浓度Cd污染时呈下降趋势。土壤罗思河小杆菌属、马赛菌属、黄杆菌属和杜擀氏菌属可以被认为是西兰花根际土壤高抗Cd污染的细菌菌属。研究结果可为滨海滩涂地西兰花重金属污染土壤微生物修复提供依据。

土壤镉污染和叶面施锌对小麦不同部位镉锌含量的影响

为了探究土壤镉污染和叶面施锌对小麦地上部各器官镉锌含量的影响,以宁麦21、扬辐麦4号和镇麦12号为试材,设置对照、土壤镉处理(5mg·kg^(-1))、叶面施锌(0.2%ZnSO_(4))和土壤镉处理+叶面施锌4个处理,研究镉锌互作对小麦生长和产量及植株各器官镉锌含量、积累与转运的影响。结果表明:土壤镉污染、抽穗始期两次叶面施锌对不同品种小麦生长和产量性状(SPAD值除外)均无显著影响。镉污染使供试小麦籽粒、茎秆、叶片、穗轴和颖壳的镉含量(17~65倍)和累积量(17~64倍)均大幅增加。叶面施锌显著增加了不同品种小麦各器官锌含量(>61%)和累积量(>58%)。叶面施锌对小麦地上部总镉累积量无影响,但改变了镉在不同器官间的分布情况,喷锌使镉污染小麦籽粒镉含量显著降低10%,但使茎秆、叶片和穗轴镉含量显著增加12%~55%。喷锌处理使镉污染植株麦草向籽粒镉转运系数显著下降(15%~31%),但镉污染对锌的转运系数无明显影响。统计分析表明,镉处理、锌处理及其互作对小麦镉、锌含量的影响多存在不同程度的品种和部位依赖。综上所述表明,5mg·kg^(-1)镉污染对各供试品种小麦产量均无明显影响,但籽粒及麦草镉含量均大幅增加,叶面施锌在显著降低可食用部位镉含量的同时亦增加了饲用部位镉含量,变幅多因品种而异。

不同钝化剂对镉污染小麦镉富集及产量的影响

为实现河套灌区轻中度Cd污染农田的修复与安全利用,在河套灌区轻中度Cd污染农田开展了为期两年不同钝化剂处理的大田试验,7种钝化剂分别为生物炭(BC)、海泡石(SEP)、膨润土(BE)、坡缕石(PA)、腐植酸(HA)、硅酸钠(SS)、硫酸锰(MN),以不施用钝化剂为对照(CK),分析了不同处理下小麦产量、生物量、各器官Cd富集系数和转运系数,比较了不同钝化剂的钝化效果。结果表明,2020-2021年,SEP和SS处理较CK增产显著,增幅为11.09%~81.49%,各器官生物量均有不同程度的增加,其中籽粒及根增加显著;SS处理显著降低叶部Cd含量,降幅为26.75%,SEP处理显著降低籽粒Cd含量,降幅达47.62%。钝化剂处理下,各部位Cd富集系数均<1,根部到叶部Cd最高。小麦籽粒Cd含量与茎中Cd富集系数呈极显著的正相关,与茎向叶部、根向穗部的Cd转运系数呈显著的正相关;2年茎的Cd富集系数对籽粒Cd富集系数均有显著正效应,穗到籽粒、茎到叶的Cd转运系数对籽粒Cd富集系数影响最大。海泡石和硅酸钠处理增加了小麦产量,降低了植株Cd含量,抑制了Cd在植株体内的转运富集;内蒙古河套灌区轻中度Cd污染农田,推荐施用硅酸钠和海泡石进行小麦安全生产。

场地土壤镉污染排放清单与溯源——以铜冶炼厂为例

以华东地区某铜冶炼厂为例,采用“四大排放途径”函数定量描述Cd通过“废气沉降、废水排放、固废淋滤、跑冒滴漏”进入土壤的通量.结合AERMOD废气沉降模型,计算废气携带的Cd沉降于场地边界内部和外部的分布,明确各途径对场地内土壤Cd污染的贡献.结果表明,企业在2000~2002年在产期间主要通过废气(1411kg,50.05%)和固废淋滤(1327kg,47.05%)排放Cd,而废水及跑冒滴漏途径影响很小(共81.74kg,2.90%).但所排废气中的Cd沉降于场地内的仅0.68kg(0.05%),场地内土壤Cd主要由固废淋滤途径贡献.空间排放清单显示其主要分布于堆料区和废气处理区等生产区域.研究结果对加强冶炼行业的精细化源头管控有重要指导作用,且本文提出的方法可拓展至其他行业和多种污染物的排放量溯源.

观赏性富集植物修复土壤镉污染效果的对比研究

为探究观赏性镉(Cd)富集植物修复土壤Cd污染的效果,通过田间随机区组试验,在Cd浓度为2.5 mg·kg^(-1)的农田中分别种植孔雀草、忍冬、紫茉莉和万寿菊4种观赏植物,探究了不同观赏植物对Cd的吸收和富集特性.结果表明:不同观赏植物植株Cd含量和积累量表现为万寿菊>孔雀草>紫茉莉>忍冬;万寿菊和孔雀草地上部Cd含量和积累量大于地下部分,紫茉莉和忍冬地上部Cd含量和积累量小于地下部分;万寿菊的富集系数和转运系数最大,地上富集系数达到2.48、转运系数达到1.63,对重金属Cd具有最强的吸收和富集性.表明万寿菊在Cd污染的条件下具有较好的修复土壤Cd污染潜力和应用前景.

不同钝化剂对镉污染稻田的修复效果比较

为农田土壤修复筛选合适的镉钝化剂,通过盆栽试验,设置10个钝化剂处理:T1(矿石、纳米生物炭等)、T2(生石灰)、T3(牡蛎壳等)、T4(CaO)、T5(硅钙肥)、T6(羊粪有机肥)、T7(枯草芽孢杆菌等)、T8(猪粪有机肥)、T9(牡蛎壳)及T10(微生物等),比较研究10种钝化剂对镉污染稻田的修复效果及水稻生长的影响。结果显示,钝化剂可以提高稻田土壤的pH,并改变土壤镉的赋存形态。各处理土壤可交换态镉含量较对照下降4.6%~44.8%,其中T8(44.8%)、T6(36%)、T1(31.15%)、T10(28.4%)下降幅度较大;碳酸盐结合态含量上升;铁锰氧化物结合态及有机物结合态的含量变化不明显;残渣态镉的比例呈现上升趋势,T6处理上升幅度最大,较CK增加53.85%。各钝化剂处理水稻籽粒生物量增加5.75%~25.30%。水稻籽粒、稻壳和秸秆的Cd含量呈现秸秆>籽粒>稻壳的规律,籽粒镉含量在0.068~0.254 mg/kg,T2(0.152 mg/kg)、T5(0.143 mg/kg)、T6(0.088 mg/kg)、T7(0.126 mg/kg)、T8(0.072 mg/kg)、T9(0.068 mg/kg)和T10(0.071 mg/kg)7个钝化剂处理低于国家限量标准(0.2 mg/kg),其中T6、T8、T9、T10籽粒镉含量较CK分别下降了61.90%、68.83%、70.56%、69.26%,降幅较大。综合土壤镉形态转化、水稻生物量和籽粒镉含量来看,钝化效果较好的是T2(生石灰)、T6(羊粪有机肥)和T8(猪粪有机肥)处理。

刈割方式对鬼针草修复土壤镉污染的作用研究

为探究不同刈割方式对鬼针草修复土壤镉(Cd)污染的作用.在鬼针草一个完整的生长季内,对比了持续种植处理(种植持续整个生长季,CK)、重新种植处理(生长季内种植2轮,每轮半个生长季,X1)、刈割老叶处理(X2)、距根部30 cm刈割(X3)、刈割顶端顶芽(X4)对鬼针草生长、生物量及Cd富集能力的影响.与CK相比,X1处理鬼针草株高、直径、侧芽数和平均生长速度均显著降低(P<0.05);X3处理再生长速度和平均生长速度显著提高了34.88%、16.16%(P<0.05);X3和X4处理株高、侧芽数和生物量显著提高(P<0.05),地上生物量分别提高了62.16%、58.11%;X3、X4地上部Cd富集量分别显著提高了93.25%、77.64%(P<0.05),X3处理富集系数达到最大值2.61,因此距根部30 cm刈割对增强鬼针草提取土壤中Cd效果最好.

不同生物有机肥对镉污染农田中水稻产量和土壤肥力的影响

[目的]探讨生物有机肥在镉(Cd)污染农田中的修复效果,保障水稻的安全生产。[方法]选用牛粪生物有机肥、炭基生物有机肥、大豆生物有机肥和海藻生物有机肥,在镉轻度污染稻田中开展为期2年的田间试验,测定土壤理化性质、土壤有效态Cd、水稻生长状况和产量、糙米Cd含量。[结果]田间试验结果表明生物有机肥的施用土壤pH平均提高0.32,碱解氮、有效磷、速效钾和有机质分别平均提高9.38%、15.69%、10.62%、11.64%。水稻株高、穗长、根长、穗重、千粒重和产量分别提高5.86%、3.83%、16.54%、16.91%、7.14%、3.65%。土壤有效态Cd含量显著下降0.10 mg/kg,降幅为39.12%,糙米Cd含量显著下降45.36%。[结论]生物有机肥在降低土壤Cd生物有效性和水稻籽粒中Cd含量具有显著作用,同时能够促进水稻生长和提高土壤肥力,其中炭基生物有机肥作用效果最好,未来可作为保障水稻安全生产的一项技术措施。

人工合成钝化剂原位钝化修复镉污染土壤的试验研究

开展盆栽试验,在高含量、中含量与低含量的镉污染土壤中分别加入不同剂量的人工合成钝化剂(巯基改性黏土、硅钙肥、钙镁磷肥),然后种植油菜,待油菜成熟后采集茎叶样品测定镉含量。根据油菜茎叶镉含量检测结果,3种钝化剂对镉污染土壤的综合修复效果排序为:巯基改性黏土>硅钙肥>钙镁磷肥。巯基改性黏土的钝化阻控率最高,能有效地阻止镉向油菜体内迁移。

广州市珠江水系未开发江心岛土壤镉污染特征及生态风险评价

广州珠江水系中未开发的江心岛是广州市非常重要的城市湿地系统和自然景观资源,其土壤重金属镉污染不仅影响岛屿自身生态系统的发育与稳定,也是珠江水生生态系统安全与健康的重要影响因素。本研究调查与分析了广州市珠江水系5个流域的22个未开发江心岛的土壤镉含量及污染状态,并采用物种敏感性分布模型(SSD)评价了大洲岛和龙门沙这2座岛屿土壤镉对附近水域的水生生态风险。结果发现:22座江心岛共计67份土壤样品全镉含量范围为0.01~5.95 mg/kg,平均值为0.62 mg/kg,镉含量最高的为东江流域的大洲围,岛屿镉含量平均值达到2.35 mg/kg,其次是前后航道龙门沙、流溪河流域的大洲岛和南航道的屎船沙;根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),共有34份土壤样品镉含量超出风险筛选值。基于岛屿土壤样点镉地累积指数评价结果,22座江心岛中,仅有3座岛屿土壤镉处于无污染状态,其他19个存在不同程度的镉污染。土壤镉潜在生态风险分析结果表明,低风险岛屿9座,7座岛屿为中风险,6座岛屿为高风险,广州市珠江水系5个流域均有土壤镉呈现中、重度污染且存在中、高生态风险的江心岛。SSD曲线生态风险评价结果发现,大洲岛以及龙门沙2座岛屿的4份样品中仅大洲岛16号样品为中度生态风险,其余3份样品均为高风险,2座岛屿的土壤可能在丰水期淹没后成为镉释放源,对附近水生生态系统具有危害。因此,广州珠江水系江心岛土壤镉污染存在一定的生态风险,应该加以监控与修复。

竹炭-沸石混合料可渗透反应墙修复镉污染地下水的试验

本文结合物理力学测试、静态批和动态柱试验、微观表征分析、地下水数值模拟等手段分析了竹炭-沸石混合料填充可渗透性反应墙(PRB)对镉的吸附机理和时效性.竹炭(粒径大于0.18mm)和沸石(粒径大于0.5mm)按照质量分数1:10∼3:10混合时,不仅能有效去除地下水中镉,而且具备良好的渗透性和抗剪强度.竹炭-沸石混合料对镉的吸附能力随竹炭配比增加而增大,随粒径减小而增加;PRB柱穿透和耗竭时间随地下水流量和镉浓度增加而缩短.竹炭-沸石混合料去除镉的过程主要是发生络合反应、螯合作用、离子交换反应.地下水镉污染场地的PRB墙体厚度越大,地下水流速越慢,PRB的有效运行时间越长.

干湿循环作用下镉污染红黏土的变形及强度特征

以桂林漓江流域的红黏土为研究对象,分别配置浓度为0%、0.1%、0.5%、2.5%的氯化镉溶液制成镉污染红黏土试样,在40℃条件下进行干湿循环,通过室内固结不排水三轴剪切试验研究了Cd^(^(2+))浓度及干湿循环耦合作用对红黏土的变形、强度特征的影响。结果表明:不同Cd^(2+)浓度红黏土的横向收缩率δ_(hs)、竖向收缩率δ_(ss)及体积收缩率δ_(v)随时间增长均呈“S”型曲线上升;不同Cd^(2+)浓度的红黏土剪应力峰值随干湿循环次数增加而增大;随着干湿循环次数的增加,镉污染红黏土黏聚力呈先增大后减小的趋势;Cd^(2+)在未进行干湿循环时就已完成了对红黏土结构的破坏,使内摩擦角达到极限值;Cd^(2+)浓度增大,强度特征破坏作用越明显。

固定化微生物技术修复镉污染红黏土的室内试验研究

为了探究固定化微生物技术对镉(Cd)污染红黏土物理力学性质和环境污染的修复效应,以活性炭为载体,菌种选取巴氏芽孢杆菌,开展基本物理试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验和重金属形态提取试验。试验结果表明:巴氏芽孢杆菌对镉离子有较强的耐受性;对比单加微生物或活性炭,固定化微生物技术的修复效果更显著;14%活性炭微生物土样的无侧限抗压强度为229.7 kPa,较镉污染土提升174.7%;修复21 d后,10%活性炭微生物土样的镉离子浸出浓度降低到0.002 mg/L,较镉污染土样降低99.8%;修复后,土中的镉从弱酸态向可还原态和残渣态转化。总的来说,固定化微生物技术对镉污染红黏土具有良好的修复效果,活性炭的掺量以10%为宜。研究成果可为贵州省镉污染红黏土的治理提供参考。

生物炭-壳聚糖复合材料对镉污染土壤的修复效果研究

[目的]探讨生物炭-壳聚糖复合材料(CBC)对镉(Cd)污染土壤的修复效果。[方法]以黑麦草为供试植物进行盆栽试验,探究向酸性低镉土壤、中性高镉土壤和碱性高镉土壤中分别添加0、0.5%、1.0%和3.0%(W/W)的CBC时,土壤pH、全镉含量、有效态镉含量、黑麦草根和茎叶的生物量以及其中的全镉含量变化情况。[结果]施用CBC可以提高酸性和中性土壤的pH。随着CBC施用量的增加,土壤中有效态镉含量降低,当施加量至3.0%时达到显著水平。CBC可以钝化土壤中的镉活性,其钝化效果与土壤污染程度、酸碱性密切相关。随着CBC施加量的增加,黑麦草根和茎叶中镉含量降低,尤其植物地上部分降低效果明显,也证明了CBC对土壤中镉具有钝化作用;黑麦草的富集系数(BCF)和转运系数(TF)随CBC施用量的增加而减小,表明施用CBC能够减弱土壤中的镉向植株体内的迁移,从而达到缓解镉毒害的作用。[结论]CBC可以用于镉污染土壤的修复,尤其是在污染程度严重的酸性土壤中效果更加显著。

镉污染对农田土壤丛枝菌根真菌群落的影响

为揭示重金属镉(Cd)污染对农田土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落组成及多样性的影响机制,以Cd污染区和未污染区农田土壤为研究对象,利用高通量测序方法,分析土壤AM真菌群落组成及多样性间的差异,研究农田土壤Cd污染下驱动AM真菌群落组成及多样性变化的主要土壤环境因子及其效应。结果表明:Cd污染与未污染区农田土壤中AM真菌优势属均为球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus),所占比例为37.80%~57.27%;球囊霉属AM真菌的相对丰度存在极显著差异(P<0.01)。Cd污染区域土壤中AM真菌群落物种数、Chao1指数比未污染区土壤分别低21.97%、22.36%,Shannon指数、Simpson指数分别低14.80%、5.26%,且差异极显著(P<0.01)。非度量多维尺度(NMDs)分析表明,Cd污染区土壤AM真菌群落组成与未受污染区土壤间存在差异,Cd污染显著改变了土壤AM真菌群落的β多样性。Cd污染下,土壤有效态Cd(P=0.004)和全磷质量比(P=0.042)是驱动AM真菌群落结构发生变化的主要因子。土壤全Cd质量比(P=0.01)是引起AM真菌群落多样性变化的主要因素。土壤有效态Cd质量比对AM真菌群落组成、土壤总Cd质量比对AM真菌多样性变化有直接效应;污染区土壤中Cd质量比较土壤全磷质量比更容易引起土壤AM真菌群落结构及多样性的变化。

轻中度镉污染耕地安全利用技术及其实施成效

耕地是农业发展的基石,是农业生产不可或缺的载体和基础。当前我国部分地区耕地镉污染问题突出,给农业生产带来了隐患。基于此,选取轻中度镉污染耕地,针对小麦、玉米种植区,依据《轻中度污染耕地安全利用与治理修复推荐技术名录(2019年版)》,对各项技术措施的适用性、成本及对环境的影响等进行了分析,筛选出优化施肥、叶面调控、深翻耕、土壤调理等技术措施,并集成优化深翻耕+优化施肥+叶面调控、叶面调控、土壤调理+优化施肥+叶面调控等3种技术模式。通过对实施措施后小麦、玉米等籽粒中重金属含量的检测分析,表明3种技术模式的实施实现了小麦、玉米的达标生产,为轻中度镉污染耕地安全利用提供了借鉴。

不同安全利用技术措施及其组合对轻中度镉污染水稻田修复治理效果的试验研究

为降低镉元素在水稻中的富集,提高受污染耕地的安全利用率,稳步提升耕地环境安全和农产品质量安全保障水平,借鉴现行耕地安全利用技术措施,开展了轻中度镉污染水稻田的修复治理试验。试验共设置低积累水稻品种、土壤调理剂、叶面阻控剂、低积累水稻品种+水分调控+叶面阻控剂、低积累水稻品种+土壤调理剂等5个试验区,分别测定了不同技术措施及其组合处理的水稻农艺性状、镉含量等指标。结果表明:适宜种植的低积累水稻品种为甬优1540、甬优4949、甬优15和甬优2640,推荐施用的土壤调理剂、叶面阻控剂分别为富态威田美(颗粒)、绿珑硒;各单项技术措施的组合使用,有较好的镉治理效果。

酸性镉污染稻田土壤改良与安全利用技术及应用

耕地土壤环境质量直接影响着农产品质量安全,关系到人民群众的身体健康。本文以酸性镉污染稻田为研究对象,根据近几年在轻度和中度镉污染稻田土壤改良和安全利用中积累的好经验、好做法,提出了土壤改良与安全利用建议,即:对于轻度污染稻田,应以农艺调控技术措施为主,采取“VIP+N”技术模式,可有效改善酸性稻田土壤环境,降低土壤重金属镉元素活性,保障粮食安全;对于中度污染稻田,应在全面应用农艺调控技术的基础上,通过适量施用土壤调理剂,阻控作物植株与籽粒对重金属的吸收,实现耕地安全利用。

植物修复重金属镉污染土壤研究进展

镉作为我国土壤重金属污染的重要污染物之一,对我国的耕地土壤和人类健康造成危害。目前,关于重金属镉污染土壤的修复方法主要有物理、化学、植物修复等,其中植物修复作为一种绿色、安全有效的修复方法,受到研究者的广泛关注。针对不同类型镉富集植物,即粮食作物、油料作物、药用植物和其他作物,分别描述了其对重金属镉污染土壤的修复能力,以期为重金属镉污染土壤的植物修复推广和种植结构调整提供理论参考。