硒对水稻镉毒性的影响及其机制的研究

为探究外源四价硒[Se(Ⅳ)]对水稻镉(Cd)吸收和分布的影响,采用水培试验方法,参考稻田土壤淹水后硒的主要存在形态,研究外源Se(Ⅳ)对不同浓度Cd处理下水稻Cd吸收、转运的影响及其解毒机制。结果表明,在低浓度Cd处理(0.5μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)对水稻Cd的积累和分布影响不显著,但在高浓度Cd处理(5.0μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)会显著降低水稻对Cd的吸收和转运。不同浓度Cd处理均会增加水稻对Se的吸收,影响Se在水稻体内的分布,并且显著减少Se向地上部的转运。Cd、Se复合处理会导致水稻地下部非蛋白巯基(NPT)含量增加,同时改变Cd在地下部的亚细胞分布,使细胞壁组分的Cd含量上升,细胞可溶物质组分和细胞器组分的Cd含量下降,从而减少Cd向茎叶的转运,降低地上部的膜脂过氧化程度。由于试验所选用的水稻品种对Cd、Se抗性较强,不同处理下水稻地上部抗氧化酶活性与总抗氧化容量差异均不显著,且水稻生物量及表型特征也无显著差异。

污灌区盐分累积对污染土壤汞释放通量的影响

采用优化设计的动态通量箱,对不同盐分(Na Cl和Na_2SO_4)和盐度(0~5%)的盐渍化土壤土-气界面的汞交换通量进行动态监测,研究盐渍化对污灌区土壤汞和大气释放的影响.结果表明:(1)两种盐分类型对土壤Hg释放的影响呈相反趋势.与未发生盐渍化的对照土壤相比,随着Na Cl盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现上升趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比提高了48.94%;而随着Na_2SO_4盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现下降趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比降低了20.62%.(2)土壤盐分含量与土壤汞释放通量均值之间呈线性关系.对于Na Cl,含量x(g/kg)与汞通量y[ng/(m^2·h)]之间的模型为y=0.8258x+86.709(R^2=0.9734),对于Na_2SO_4,模型为y=-0.3354x+85.997(R^2=0.9581).从研究结果来看,高浓度的Na Cl环境对土壤汞释放通量有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.

我国西北平原区农村生活能源消费和供需结构分析

[目的]明确我国西北平原区农村生活能源需求总量、消费结构和供给模式,为该区域乃至全国的农村能源消费供给结构和模式调整提供理论依据。[方法]运用描述统计法,以1991~2014年《全国农村可再生能源统计汇总表》中的数据为基准,分析比较了我国西北平原区7个省(自治区)农村地区共24年商品能源(煤炭、电力、石油、液化石油气、天然气、煤气)、非商品能源(秸秆、薪柴、沼气、太阳能)消费和能源(煤炭、焦炭、成品油、电力、薪柴)生产间的相互关系和变化趋势。[结果]西北平原区商品能源在能源消费中的比例在65%左右,并保持稳定增长;西北平原区以煤炭为主的能源消费格局稳定,沼气和太阳能等清洁能源消费量逐年提高;因经济发展速度、产业结构等因素的差异,导致我国西北平原区不同地区农村能源消费结构表现出明显的不同;我国西北平原区的主要能源生产与消费差额呈负值,近4年差额稳定在年平均负1 294.40万t标准煤。[结论]该区域能源供需不平衡问题一直存在,建议未来结合新型城镇化建设的要求,因地制宜促进能源结构调整,保障资源的可持续利用和发展。

虾壳生物炭对Cd-As复合污染土壤修复效应及土壤可溶性有机碳含量的影响

为探究虾壳生物炭对Cd、As复合污染土壤的修复效果和作用机制,将小龙虾壳厌氧热解制备成生物炭,通过土壤静态培养实验,在广东酸性和新疆碱性Cd、As复合污染土壤中添加不同剂量的虾壳生物炭(质量比为0.5%、1%和3%),研究虾壳生物炭对土壤理化性质、Cd-As有效性和形态分布特征的影响,同时分析其对土壤可溶性有机碳的影响。结果表明:施加虾壳生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷含量(P<0.05),增幅随生物炭添加量的增加而增大。与不加生物炭的对照相比,添加0.5%~3%虾壳生物炭可使酸性土壤有效态Cd含量显著降低15.76%~26.50%,却使有效态As含量增加11.64%~24.53%;而生物炭添加可显著降低碱性土壤中有效态As、Cd含量(P<0.05),降幅分别为3.51%~8.12%和4.43%~28.90%。在土壤As、Cd形态分布上,添加虾壳生物炭增加了土壤中钙结合态As的比例,促进了土壤Cd由可交换态向残渣态转化。此外,添加虾壳生物炭显著提高了土壤可溶性有机碳含量,且土壤可溶性有机物的紫外光区吸收强度和芳香化程度有所增强。研究表明,虾壳生物炭可降低碱性土壤中Cd、As有效性,同时提高土壤养分含量,是一种绿色可持续的土壤钝化修复材料,具备碱性土壤Cd、As复合污染修复的潜在应用价值。

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分(0、0.2%、0.5%NaCl)及外源汞(0、5mg/kg～Hg(NO3)2),秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示:1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤Me Hg含量提高了56.8%～76.8%,水稻Me Hg含量增加了127%～171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中(0.2%NaCl),秸秆还田处理导致土壤Me Hg含量提高了92.2%～101.2%,水稻籽粒Me Hg含量增长了52.8%～132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中(0.5%NaCl),秸秆还田导致土壤Me Hg含量降低了57.9%～88.6%,水稻籽粒Me Hg含量降低了72.9%～86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.

土壤汞生物可给性的影响因素研究——基于体外模拟(in vitro)法

选取22种典型土壤,应用2种in vitro(模拟体外试验)方法——SBET法(simple bioaccessibility extraction test,生物有效性简化提取法)和PBET法(physiologically-based extraction test,生物原理提取法),定量阐明土壤性质对Hg生物可给性的影响.结果表明,SBET法中Hg的生物可给性为2.91%—35.65%,平均值为13.26%;PBET法中Hg的生物可给性为1.33%—8.69%,平均值为3.93%.所有土壤均表现为SBET法中Hg的生物可给性显著高于PBET法.pH及有机质含量是SBET法和PBET法中决定Hg生物可给性的关键影响因子,分别可以解释67.8%和81.8%的Hg生物可给性的变化;但两种方法中二者的影响程度不同:SBET法中,土壤有机质含量的影响更大,PBET法中,则是pH的影响更大.研究结果表明,污染土壤中Hg的生物可给性可以根据土壤中Hg总量、pH和有机质含量进行预测.

西北地膜高投入地区土壤与玉米邻苯二甲酸酯(PAEs)含量水平与健康风险评估

在西北地膜高投入的甘肃、新疆和内蒙古等3省(区)选择地膜覆盖面积较大、地膜使用量较高的5个典型县,同步采集玉米产地的土壤和玉米,采用加速溶剂萃取-高效液相色谱串联质谱技术对土壤与玉米籽粒中6种优先控制的领苯二甲酸酯(PAEs)含量进行分析.结果表明,研究区域土壤中∑6PAEs含量为(0.532±0.175) mg·kg-1,区间为0.103—1.117 mg·kg-1.新疆∑6PAEs含量最高.DEP在所有土壤样品中均未检出,其余5种PAEs组分含量依次为DEHP> DnBP> DMP> BBP、DnOP.土壤PAEs均以DEHP和DnBP为主,其中DEHP占35%—65%,DnBP占24%—33%,其余PAEs组分含量和占比较低.研究区域玉米籽粒中∑6PAEs含量为(0.508±0.105) mg·kg-1,区间为0.206—0.966 mg·kg-1,玉米对PAEs的BCF为(1.245±0.716).新疆玉米籽粒中∑6PAEs含量最高.与土壤类似,玉米籽粒中PAEs均以DEHP和DnBP为主,两者合计占PAEs总量的63%—89%,其余PAEs组分含量和占比较低.相关性分析表明,玉米籽粒中PAEs、DnBP及DEHP含量与土壤中对应组分含量的相关性达到了显著性水平.调查区玉米PAEs含量及各组分含量均低于美国和欧洲的建议摄入标准,总体是安全的.成人和儿童的PAEs致癌风险分别为4.67×10-6和1.58×10-6,非致癌指数分别为8.46×10-2和7.60×10-2,均在可接受范围内.PAEs各组分中,对人体致癌和非致癌总风险贡献最大的均为DEHP.

砷-菲对蜈蚣草根部不同碳基团的影响

采用离体鲜根实验和固态13C核磁共振技术（13C-NMR）研究蜈蚣草根部对砷和菲的吸收特征及根部碳基团的影响作用.结果表明,蜈蚣草根部在无蒸腾作用的条件下能够有效地吸收砷和菲,添加菲能够促进离体鲜根对砷的吸收,添加砷也可提高菲的吸收,与对照相比,菲提高了15%-53%.蜈蚣草离体鲜根中以烷氧基C为主,羧基C比例最低,且主要为羧酸、酯和酰胺类羧基C,添加砷和菲会显著增加蜈蚣草离体鲜根中羧基C的比例.蜈蚣草离体鲜根为应对砷和菲的胁迫形成了分子结构更为稳定和复杂的芳香类有机质,从而提高离体鲜根的抗性和适应性.

硫对海洋小球藻铜胁迫的影响研究

硫是小球藻(Chlorella sp.)生长的必需元素,影响着小球藻的生长代谢,也是其抗重金属胁迫机制中的重要元素之一。为了研究供硫对小球藻铜胁迫效应的影响,在实验条件下以海洋小球藻为目标,研究设置了正常供硫且无铜胁迫、正常供硫与缺硫条件下铜胁迫(铜浓度1.5mg.L-1)3个处理。结果表明,缺硫导致铜胁迫程度增强,小球藻生长受抑制程度比供硫胁迫组更大,而小球藻对铜的吸收更少。供硫处理组分泌的可溶性有机质显著高于缺硫处理组,培养液pH值下降程度低于缺硫处理组,说明供硫能够促进小球藻分泌有机质、合成含硫化合物,达到缓解铜胁迫的目的。

风化煤组配改良剂结合水分管理对水稻根际土壤与稻米甲基汞含量的影响

采用以风化煤、碳酸钙与亚硒酸钠为主要原料组配的土壤改良剂,结合稻田水分管理(抽穗扬花期后保持80%田间持水量),通过盆栽试验和大田试验,研究改良剂和水分管理对稻田水稻土和水稻籽粒中甲基汞含量及水稻生产的影响.结果表明:①土壤改良剂结合稻田水分管理可以显著降低水稻根际土壤与水稻籽粒中甲基汞含量.在盆栽环境中,土壤改良剂+水分管理的处理与对照相比,水稻根际土壤甲基汞含量降低了86.6%,水稻籽粒中甲基汞含量降低了65.2%;在大田环境中,土壤改良剂+水分管理的处理与对照相比,水稻根际土壤甲基汞含量降低了77.4%,水稻籽粒中甲基汞含量降低了60.6%.②土壤改良剂显著提高了土壤pH,在盆栽环境中提高了约0.3,在大田环境中提高了约0.2.同时,土壤改良剂加入土壤后,水稻在湿润状态下有效穗、穗粒数和籽粒产量没有出现显著降低.以上研究结果显示,通过土壤改良剂配合农艺调控措施(水分管理),能够有效降低汞污染稻田甲基汞暴露风险,且高效绿色,对于实现轻中度汞污染稻田安全利用具有可行性.