长江中游某矿区水体和沉积物重金属来源解析及分布特征和生态风险评估

为探究长江中游沿江某矿区周边水-沉积物重金属分布特征、潜在风险及其来源,本研究以江西省北部某矿区周边水体及其沉积物中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn)为研究对象,通过多点采样分析其在地表水-沉积物系统中的污染特征,并运用单因子评价指数和地累积指数(Igeo)分别对地表水和沉积物中所含重金属进行风险评价,最后通过正定矩阵因子分析(Positive definite matrix factorization,PMF)模型解析沉积物中重金属来源。结果表明:受酸性矿山废水直排影响,该地区地表水和沉积物酸化严重,pH最低分别为2.12和2.62。水体和沉积物中,以Cu、Zn和Cd超标较为严重,水体中分别为0.001~46.96、0.01~122.90、ND~64.97 mg·L^(-1),沉积物中分别为21.30~1840.61、54.20~1487.55、0.04~18.73 mg·kg^(-1),其中以Cd点位超标率最高(68.97%)。风险评价结果表明,超过50%的点位受到Cu和Cd的污染,属于重度风险等级,且多集中于废水排放源头(近矿区)和湖泊(缓水)区域,因此Cd和Cu是构成此区域水和沉积物潜在生态风险的主要重金属。针对沉积物重金属的PMF源解析结果也表明,采选矿活动产生的废渣和废水是造成研究区Cd和Cu超标的主要原因。综上,研究区水和沉积物受到矿冶生产影响,重金属Cu和Cd超标严重,应列为优先控制污染物。

不同钝化材料对弱酸性稻田稻米吸收镉的影响

为了找到适宜弱酸性镉轻度污染稻田应用的钝化材料及用量,通过田间小区试验设置不同钝化材料处理,探究其对弱酸性镉(Cd)轻度污染稻田(pH值范围6.1~6.5)土壤pH值、全Cd含量、有效态Cd含量、稻米Cd含量及水稻产量的影响。研究结果表明:与CK相比,施加0.1%生石灰、0.3%微米羟基磷灰石、0.3%洁地保土壤调理剂均显著提升土壤pH值,分别提高了约0.86、0.66、0.28个单位,使土壤环境由弱酸性向中性过渡或转变为中性;各处理土壤全Cd含量无显著性差异,0.1%生石灰、0.3%微米羟基磷灰石、0.5%稻壳生物炭、0.3%洁地保土壤调理剂处理土壤有效态Cd含量均显著降低(P<0.05),下降率分别为20.08%、20.92%、13.99%、20.60%;各处理稻米Cd含量均显著降低22.02%~72.80%,均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017),降Cd效果显著,其中0.1%生石灰、0.3%微米羟基磷灰石、0.3%洁地保土壤调理剂处理稻米Cd降Cd率均在60%以上;各处理水稻产量均无显著差异,且小幅增产1.23%~6.13%。结合适宜水稻生长发育的土壤pH值范围、综合考虑钝化材料长效稳定性,建议施用0.3%微米羟基磷灰石或0.3%洁地保土壤调理剂。研究结果可为今后指导弱酸性Cd轻度污染稻田原位钝化修复技术的应用与研究提供一定的科学依据和理论基础。

中国北方碱性农田土壤镉污染修复:现状与挑战

中国土壤镉污染面积广、程度深,但针对于我国北方碱性农田土壤镉污染治理的理论研究及技术研发却较为薄弱。基于VOSviewer软件,分析了近20年来国内外关于碱性土壤镉防控领域的研究方向、主推技术与国际研究格局。在此基础上,系统梳理了碱性土壤中镉的转化过程及影响因素,结合原位化学钝化技术、植物修复和农艺调控措施,进一步总结了碱性土壤镉治理的科学与技术问题。我国碱性农田镉污染治理面临关注度不高、技术研发滞后以及转化困难、土壤-作物(小麦)镉吸收机制不清晰等诸多问题。因此,亟需提高碱性农田土壤镉污染防治的重视程度,研发、试点具有针对性的技术推广模式,构建土壤-作物(小麦)镉精准防控体系,以推动碱性土壤镉污染修复技术与理论的发展及粮食的安全生产。

低分子量有机酸提取土壤中部分重金属的拟合模型研究

为研究不同浓度低分子量有机酸与提取的土壤重金属含量之间的关系,本文以采自安徽省安庆市某铜矿区及其周围的土壤为例,通过浸提法,研究了不同浓度苹果酸、甲酸对采样点土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb提取能力的影响并进行模型拟合.结果表明:不同浓度苹果酸和甲酸对采样点土壤中重金属的提取量不同,两种有机酸对低pH、高重金属含量采样点及其周围土壤中的重金属提取量较大,两种低分子量有机酸对S6采样点的重金属Mn的提取量最大,分别为322.5 mg·kg^-1和193.58 mg·kg^-1,提取率达70.02%和42.03%,Zn、Pb次之,Cu最低;随着苹果酸、甲酸浓度的升高,土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb的提取量增加,苹果酸对土壤中重金属的提取能力大于甲酸;拟合模型对于两种低分子量有机酸与其提取的土壤中部分重金属含量之间的关系,具有较好的拟合性,其决定系数R2在0.8293~0.9990之间,都具有显著性(p<0.05),该模型可以定量表征低分子量有机酸对土壤重金属的提取能力,此研究结果为土壤中重金属的固定化和增强植物修复受重金属污染的土壤提供了理论支持.

武昌湖典型退化湿地菰草根际微生物群落结构

为研究淡水湖泊湿地微生物群落结构与退化湿地环境之间的关系,选取武昌湖湿地菰草根际水体、根际土壤、根下湖泊沉积物3组环境样本,提取样本微生物基因组DNA,并利用16S r DNA基因进行454高通量测序,共得到优质序列17 051条,产生2 062条OUTs。结果表明：武昌湖退化湿地菰草根际具有较为复杂的微生物群落结构,涉及15门48属,其中以变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为主要门类;菰草根际不同微环境微生物群落结构存在明显差异,生物多样性指数Shannon、Chao、ACE指数及OTUs均呈现根际土壤〉湖泊沉积物〉根际水体的变化特征。探究湿地退化过程中植被菰草根际微生物群落结构特征,对揭示长江中下游浅水湖泊湿地退化机理具有重要意义。