螯合剂和有机酸对商陆修复镉砷污染农田的影响

基于利用植物提高Cd和As复合污染农田修复效率的目标,通过大田试验方法探究了乙二胺四乙酸(EDTA)、皂素(SAP)、柠檬酸(CA)和苹果酸(MA)对商陆萃取农田土壤Cd和As的影响。结果表明,施用4种不同螯合剂和有机酸对商陆的生长没有产生不利影响,且可以显著影响商陆对土壤Cd和As的吸收积累。与对照组相比,EDTA、SAP、CA和MA处理60 d后导致商陆叶片Cd含量分别提高116.4%、55.0%、81.5%和109.9%,商陆地上部Cd积累量提高40.4%~106.0%,商陆地上部As积累量提高15.8%~55.1%。商陆各器官Cd和As的富集系数和转运系数也受螯合剂和有机酸施用的影响。施用EDTA、SAP、CA和MA均对商陆根际土壤Cd和As含量产生显著影响,SAP处理对降低商陆根际土壤Cd含量的影响最显著,而MA处理对降低商陆根际土壤As含量的影响最显著。研究表明,EDTA、SAP、CA和MA均可提高商陆萃取农田土壤Cd和As的效率,尤其是EDTA和MA的效果更好。

叶面喷施2,3-二巯基丁二酸降低水稻幼苗茎叶镉含量的机制

为探寻叶面喷施2,3-二巯基丁二酸(DMSA)降低水稻幼苗茎叶镉含量的潜在机制,在人工气候室内,采用水培实验方法研究了镉在幼苗不同部位的累积情况及喷施DMSA对镉胁迫的影响。结果表明:随着DMSA喷施浓度增加,茎基镉含量呈显著增加趋势,当DMSA喷施浓度达到1.0 mmol·L^(-1)时茎基镉含量与对照(不喷施DMSA)处理相比显著增加57.3%,同时镉由茎基向地上部的转移效率降低52.7%。在此基础上,探寻了镉在茎基细胞中的赋存形态及镉的亚细胞分布情况,结果表明茎基中难溶态镉含量与对照处理相比显著增加了80.8%,细胞壁中镉含量达到对照处理的2.1倍。进一步对细胞壁各组分镉含量进行测定发现,果胶组分中镉含量随着DMSA喷施浓度增加呈现出显著升高趋势,与对照处理相比最高增加99.5%。此外,喷施DMSA后茎基中总植物螯合素(PCs)和谷胱甘肽(GSH)含量均呈现出显著增加趋势,最高分别达到对照处理组的2.2倍和3.1倍。喷施DMSA显著缓解了镉胁迫,幼苗地上部超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别升至对照处理的3.0倍和2.7倍,荧光标记试验表明叶片中过氧化氢含量随DMSA喷施浓度增加呈现显著降低趋势。研究表明,喷施DMSA显著增加了水稻幼苗茎基巯基化合物含量,从而提高了对镉的拦截能力,降低了镉由茎基向幼苗地上部转运效率,使水稻幼苗地上部镉含量显著降低,同时喷施DMSA还可显著缓解幼苗镉胁迫。

外源褪黑素对As^(3+)胁迫下水稻种子萌发的影响

本文研究了添加外源褪黑素对As^(3+)胁迫下水稻种子萌发及生理指标的影响。结果表明:添加外源褪黑素能促进As^(3+)胁迫下水稻种子的萌发,提高水稻的发芽势和发芽率,促进水稻幼苗的生长。当As^(3+)浓度为100μmol·L^(-1)时,添加100μmol·L^(-1)褪黑素能使水稻种子发芽率和总根长比对照分别提高57.1%和50.0%。添加褪黑素能显著提高As^(3+)胁迫下水稻幼苗中抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,并降低水稻幼芽中丙二醛(MDA)的含量。当As^(3+)浓度为100μmol·L^(-1)时,添加50μmol·L^(-1)和100μmol·L^(-1)褪黑素导致水稻幼芽中POD活性比对照处理分别提高57.5%和114.8%,CAT活性提高29.4%和53.8%,SOD活性提高31.5%和56.0%,丙二醛含量比对照处理降低16.5%和31.9%。添加褪黑素也能显著提高As^(3+)胁迫下水稻的根系活力,当As^(3+)浓度为100μmol·L^(-1)时,50、100μmol·L^(-1)褪黑素处理后根系活力比对照分别提高42.4%和124.1%。这说明添加外源褪黑素可缓解As^(3+)胁迫对水稻的脂质过氧化损害,有效降低As对水稻内膜的破坏,显著缓解As污染对水稻的毒害作用。

镉砷复合污染土壤钝化材料研究进展

我国土壤重金属污染严重,尤以镉砷污染最为突出。镉砷复合污染土壤中各元素间表现为拮抗和协同等作用,其有效态含量受土壤pH变化和氧化还原电位等的影响,增加了镉砷复合污染土壤的修复难度,严重威胁我国粮食安全。综述了常见的镉砷复合污染土壤钝化修复材料的优缺点及其对镉砷复合污染土壤钝化修复效果和机理。常见的钝化材料有生物质炭类、磷酸盐类、金属及其氧化物类、含硅类材料、黏土矿物类、有机肥类和新型材料等。有大量研究表明生物质炭材料对镉有良好的吸附效果,为了同时钝化镉砷,通常使用改性生物质炭或与其他材料配合施用,常见的改性/配施材料有金属及其氧化物、黏土矿物、家禽粪便、复合肥等,其钝化反应机制包括离子交换、共沉淀和表面络合等;磷酸盐类主要与铁盐或铁粉配施,通过吸附和同晶替代钝化镉、点位竞争机制钝化砷;金属及其氧化物类多与生物质炭、石灰和黏土矿物等配施,通过专性吸附和共沉淀钝化镉、氧化还原和络合作用等钝化砷;铁硅肥、硅钙肥、硅钾肥等通过共沉淀钝化镉、专性吸附和点位竞争机制钝化砷;黏土矿物中多施用海泡石,主要与金属氧化物和钙镁磷肥等配施,通过离子交换、沉淀和络合反应钝化镉砷;污泥和动物粪便中含有腐殖化程度较高的有机质,主要通过吸附、氧化还原和有机络合以及微生物作用钝化镉砷;此外,富含巯基和氨基、谷聚多以及富含硫和硒的物质也可有效钝化镉砷。本文对镉砷复合污染土壤钝化修复材料进行总结,归纳了镉砷钝化材料特性,以期为镉砷复合污染土壤修复提供一定的指导。

Can phosphate compounds be used to reduce the plant uptake of Pb and resist the Pb stress in Pb-contaminated soils?

The effects of different phosphate-amendments on lead （Pb） uptake, the activities of superoxide dismutase （SOD） and the level of malondialdehyde （MDA） in cauliflower （Brassica oleracea L.） in contaminated soils with 2500, or 5000 mg P2O5/kg soil of hydroxyapatite （HA）, phosphate rock （PR）, single-superphosphate （SSP） and the mix of HA/SSP （HASSP） were evaluated in pot experiments. Results showed that the Pb concentrations in shoots and roots decreased by 18.3%-51.6% and 16.8%-57.3% among the treatments respectively compared to the control samples. The efficiency order of these phosphate-amendments in reducing Pb uptake was as follows： HASSP= HA 〉 SSP ,= PR. With the addition of SSP, HA and the mix of HA/SSP, the SOD activity in shoot was reduced markedly （P 〈 0.05） compared with that in the control group. For example, the SOD activities in shoot by the treatments of HASSP, SSP, and HA in 5000 mg P2O5/kg were found to be only 51.3%, 56.2%, and 56.7%, respectively. Similar effects were also observed on the level of MDA in the shoots with a decrease in 24.5%-56.3%. The results verified the inference that phosphate compounds could be used to reduce the plant uptake of Pb and resist the Pb stress in the plant vegetated in Pb-contaminated soils.

强化金银花修复镉砷复合污染土壤的螯合剂和有机酸施用效果

针对Cd和As污染土壤的植物修复效率低的问题,采用螯合剂和有机酸辅助金银花萃取土壤Cd和As,以提高植物修复效率。通过大田试验研究了不同螯合剂(乙二胺四乙酸(EDTA)、皂素(SAP))和有机酸(柠檬酸(CA)、苹果酸(MA))对金银花提取农田土壤Cd和As的影响。结果表明:施用螯合剂和有机酸对金银花的生长和产量没有产生任何不良影响;不同螯合剂和有机酸对金银花各器官Cd和As含量影响不同;与空白(CK)处理相比,施用EDTA显著提高了金银花茎部的Cd含量72.4%;EDTA、SAP、CA和MA使金银花根系As含量分别显著提高54.0%、87.3%、133.3%和39.7%;金银花茎Cd的富集系数是13.1~23.3,EDTA处理比CK处理显著提高了茎Cd的富集系数56.4%,CA和MA分别使茎As富集系数显著提高了116.7%和143.3%;4种螯合剂和有机酸处理对根际土壤Cd和As含量影响均显著,其中MA处理降低效果最显著,分别使土壤Cd和As含量比CK降低了32.5%和31.3%。研究结果可为Cd和As复合污染农田的植物强化萃取提供理论参考。

镉砷污染土壤修复技术的文献计量分析

为了解国内土壤镉砷污染修复技术研究现状和未来发展趋势,采用文献计量方法和可视化软件Citespace,结合关键词检索统计方法,使用CNKI全文数据库,检索1999—2019年土壤镉(Cd)和砷(As)污染修复技术相关论文15301篇,并绘制了网络知识图谱。结果表明:1999—2012年为镉砷污染土壤修复技术文章低发期,2013—2015年发文量跌宕增长;2016—2019年我国镉砷污染土壤修复技术步入了快速发展阶段;在我国土壤镉砷修复领域研究中,植物修复是热点修复手段之一;从研究机构的分布来看,南北方有较大差异,南方地区的发文量大于北方地区。在此基础上,对未来镉砷污染土壤修复技术和发展方向进行了预测分析。可以看出,我国应不断发展多手段结合的联合修复技术,做好土壤镉砷污染修复预警与风险防控仍是未来的工作重点。以上分析结果可为镉砷污染土壤的修复提供借鉴和参考。

Combined effects of chromium and arsenic on rice seedlings(Oryza sativa L.) growth in a solution culture supplied with or without P fertilizer

The growths of two rice genotypes(Jin23A and CDR22) under the coexistence of As and Cr in solution culture with and without P were investigated.The result showed that rice shoot dry weight decreased due to the complex contamination of As and Cr,however,the influences on plant height,root length and root dry weight were insignificant.