赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田(潮泥田)水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4948kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3000kg·hm-2的处理水稻增产12.4%(P<0.05),水稻根Cd降低22.0%(P<0.05),糙米Cd(0.14mg·kg-1)降低40.8%(P<0.01),并达到国家粮食卫生标准(GB2715—2005);当赤泥施用量增至9000kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%(P<0.01),有效态Cd含量降低24.9%(P<0.05),水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%(P<0.01)、54.5%(P<0.01)和69.9%(P<0.01)。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。

典型区域软弱土室内水泥固化三轴CD试验

针对软弱土地基上建造构筑物易出现地基承载力不足、边坡失稳破坏等问题,通过对室内开展不同水泥掺量、不同围压下三轴CD试验,分析研究了水泥土的应力-应变特征、变形规律、强度特性和破坏形式。试验结果表明:同一围压下随水泥掺量的增加,水泥土的抗剪强度呈现近线性增长关系;随着围压的增加,水泥土破坏时的应变、抗剪强度及破坏后的残余强度呈现逐渐增大趋势;随水泥掺量的增大,水泥土体积应变呈现先增后减小趋势,具有剪胀特性,最终会趋于某一稳定值;水泥土的破坏模式与水泥掺量和围压有关,主要表现为塑性剪切破坏(低ac/高po)、脆性劈裂破坏(高ac/低po)和斜向剪切破坏{(低/高ac、高/低po)之间}3种破坏模式。

外源Cd^(2+)在土壤各级微团聚体中的含量和形态分布

采用室内培养和室内分析相结合的方法,研究了外源Cd2+进入土壤30d后,在土壤各级微团聚体中的含量富集和形态赋存情况。研究结果表明:外源水溶性镉进入土壤30d后,100%转化成了颗粒态,其中58.5%转化为了可交换态,0.98%转化成了碳酸盐结合态,1.26%转化成了铁锰氧化物结合态,7.68%转化成了有机结合态,31.5%转化成了残渣态,这基本与其中各粒级微团聚体中的赋存形态的情况一致。在土壤中赋存的镉主要分布在各级微团聚体中,在各粒级微团聚体中的含量分布顺序为<10μm微团聚体>10～50μm微团聚体>50～250μm微团聚体;外源镉向小粒级微团聚体的富集倾向明显高于向大粒级微团聚体的富集倾向,其中在<10μm微团聚体中富集系数为1.43,在50～250μm微团聚体中的富集系数只有0.60。

石灰和硅肥对非污染土壤Cd有效性和花生Cd含量的影响

本文研究了花生盆栽过程中,不同用量石灰及石灰、硅肥配施对非污染土壤有效态Cd和花生籽仁Cd含量的影响。结果表明:(1)在常规施肥条件下,施用石灰及石灰、硅肥配施均能显著提高土壤pH值,同时使得花生叶片细胞膜透性具有降低的趋势;石灰施用量为0.67g·kg-1土时的土壤有效态Cd含量降低了12.6%(显著低于CK),而石灰、硅肥配施组合对降低土壤有效Cd含量的作用不显著,可能与硅肥中Cd含量较高有关。(2)不同石灰施用量均有降低花生籽仁中Cd含量的趋势,其中石灰施用量为0.67g·kg-1土时花生籽仁Cd含量比CK降低26.1%;但石灰、硅肥配施对降低花生籽仁Cd含量的作用不显著。(3)花生籽仁Cd含量与土壤有效态Cd含量达正相关显著水平,表明土壤Cd有效性是影响花生籽仁Cd含量的主要原因。

赣南大余地区农田土壤As、Cd元素化学形态含量分析

通过分析赣南大余地区农田土壤As、Cd元素化学形态含量,研究土壤中As、Cd元素形态含量特征和垂向变化、全量与形态含量的相关性。研究表明,赣南大余地区农田生态系统中土壤残渣态As、离子交换态Cd含量分别为22.14mg/kg和0.437mg/kg,分别占其总量的76.88%和54.97%;异常区表层土壤As、Cd元素的活动态百分比含量分别为4.03%和70.29%,分别高出对照区1.55倍和0.61倍;受污灌或洪水漫淹的农田土壤中As、Cd元素活动态含量具有垂直分布特征,其在0～20cm的表层土壤中富集显著,而20cm之下的土层含量有不同程度的下降。随表层土壤As、Cd元素总量增加,残渣态As和离子交换态Cd的百分比含量增加,而其它形态的百分含量下降或无显著变化。

水稻土中Hg,Cd,Pb和As的空间变异性特征及相关影响因素探讨——以四川孝泉地区为例

以四川孝泉地区水稻土为研究对象,利用地质统计学方法,系统地研究了水稻土中Hg,Cd,Pb和As含量的空间分布特征和空间变异性特征,就可能的影响因素进行讨论并得出结果:1)孝泉地区水稻土中Hg,Pb和As含量的空间自相关尺度分别为10.4km,3.8km和5.1km,且为中等程度相关;Cd在所研究的尺度上不表现明显的空间相关性。2)城镇生活、生产废弃物无序排放,铁路、公路运输,农业施肥、灌溉等因素对孝泉地区水稻土中Hg,Cd,Pb和As含量的空间变异性均有不同程度的影响。3)运用地质统计学方法处理多目标地球化学调查数据能有效地提取地球化学变量的空间结构信息并能在不同尺度上检验取样网度的合理性。

土壤Cd污染对蕹菜茎叶Cd与蛋白质含量的影响

通过盆栽试验研究了3个土壤Cd浓度(A:0.593 mg/kg,B:1.091 mg/kg;C:1.824 mg/kg)下30个蕹菜品种(其中白梗品种18个,青梗品种12个)茎叶Cd与蛋白质含量的品种间差异,并对茎叶Cd含量与蛋白质含量进行相关性分析。试验结果表明,供试蕹菜品种间茎叶Cd含量及蛋白质含量均存在极显著差异。供试品种茎叶蛋白质含量随土壤Cd浓度的升高先上升后趋于平稳,白梗与青梗品种之间蛋白质含量差异不显著;白梗品种茎叶Cd含量与蛋白质含量极显著负相关,而青梗品种有一定程度正相关性,但未达到显著水平。

农田土壤重金属空间变异多尺度分析——以北京顺义土壤Cd为例

为了揭示土壤重金属的空间分异性及其空间结构特征,对2007年北京市顺义区农田土壤采样数据中Cd含量进行多尺度分析,采用半方差分析法和尺度方差分析法定量刻画了土壤Cd空间变异的空间等级结构和特征尺度。结果表明:顺义区土壤Cd含量的变异系数为44.9%,达到中等强度变异,土壤Cd含量具有较强的空间自相关性,且存在空间多尺度结构,3.5、9.6 km左右为土壤Cd的两个特征尺度,其在小尺度上受土地利用强度的影响,大尺度上主要受土壤类型的影响。多尺度分析方法可定量化解析农田土壤重金属空间变异,有效识别不同尺度上的主导因素。

根际促生菌对烟草吸收和积累Cd的影响

为探讨植物根际促生菌用于强化烟草修复Cd污染土壤的可行性,采用盆栽试验,比较了4种根际促生菌剂对烟草吸收和积累Cd的影响。结果表明,4种植物根际促生菌(友益君菌剂、光合细菌菌剂、胶冻样芽孢杆菌菌剂、巨大芽孢杆菌菌剂)均提高了烟草地上部、地下部的Cd含量,并提高了烟草干质量,其中以光合细菌菌剂处理效果最优。相比对照(不加菌处理),施用光合细菌菌剂使烟草地上部、地下部Cd含量分别提高了36.4%、52.4%,使Cd总含量提高了191.2%,同时使烟草地上部、地下部的干质量均提高了100.0%。进一步分析发现,光合细菌菌剂处理提高了土壤有效Cd含量、总氮含量。光合细菌菌剂有望成为用于强化烟草修复Cd污染土壤的有效措施。

纳米沸石不同施用方式对油麦菜及土壤Cd含量的影响

采用大田试验方法,研究纳米沸石500 kg·(667 m^2)^(-1)和普通沸石1 000 kg·(667 m^2)^(-1)不同施用方式(撒施、沟施和穴施)对油麦菜产量、品质、Cd含量和土壤p H、CEC、全Cd含量、有效Cd含量的影响。结果表明:纳米沸石和普通沸石各处理均显著提高了油麦菜产量,分别比对照增产131.5%~227.3%和61.4%~196.0%,且均以撒施处理产量最高;整体上提高了植株VC、氨基酸、还原糖含量,显著降低了硝酸盐含量,其中沟施处理对提高油麦菜品质的效果最好;植株地上部Cd含量分别降低了11.3%~28.8%和2.5%~16.7%,根部Cd含量分别降低了0.7%~26.8%和9.9%~21.3%。与对照相比,纳米沸石和普通沸石各处理分别使土壤有效Cd含量降低了4.8%~19.0%和9.5%~19.0%,纳米沸石以穴施处理效果最佳,普通沸石以沟施处理效果最佳。与普通沸石处理相比,纳米沸石处理增加油麦菜产量、降低硝酸盐含量及地上部Cd含量的效果更好。

纳米氢氧化镁、黑麦草套种和丛枝菌根对萝卜Cd含量和土壤Cd化学形态及微生物数量的影响

采用大田试验研究了Cd 污染土壤施加纳米氢氧化镁(nMg)、套种黑麦草和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对萝卜和黑麦草Cd含量,土壤Cd形态及含量、土壤微生物数量的影响。结果表明:与对照处理相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4 个处理,均不同程度降低了萝卜根和地上部Cd 含量,降低幅度分别为32.5%~41.4%和13.7%~17.4%。与对照相比,各处理土壤全Cd 含量明显降低,降幅为7.3%~17.1%。土壤中Cd 形态含量多少顺序为残渣态(RES-Cd)>铁锰氧化态(FeMn-Cd)>碳酸盐态(CAB-Cd)>有机态(OM-Cd)>可交换态(EX-Cd),接种丛枝菌根真菌降低了土壤中的EX-Cd含量。种植黑麦草和接种丛枝菌根真菌后土壤细菌数量显著增多,放线菌数量无显著变化。和对照相比,“nMg”、“nMg +AMF”、“nMg +黑麦草”和“nMg +AMF+黑麦草”4 个处理土壤的pH值和CEC均显著升高,增幅为7.0%~11.1%和66.7%~76.9%。综合来看,原位钝化-植物-微生物联合修复技术比单一或两者联合修复技术效果更好。

内蒙古中西部栗钙土重金属Cd含量定量反演研究——以白云鄂博矿区为例

为了探索定量反演内蒙古中西部栗钙土重金属Cd含量的最佳方法,本文采集并测量了内蒙古白云鄂博矿区60份栗钙土样品的高光谱数据和重金属Cd含量,按照不同波段间隔对样品数据进行重采样,并对原始光谱分辨率和重采样后土壤样品的反射率求取倒数对数、波段深度和一阶微分3种光谱指标.将土壤样品分成两份,一份利用偏最小二乘法建立基于不同光谱分辨率和不同光谱指标的重金属Cd含量反演模型,一份用于模型的验证.结果表明,栗钙土重金属Cd含量定量反演切实可行;土壤光谱数据进行光谱指标的变换,可以有效提高反演模型的稳定性和预测能力;当建模光谱指标相同时,模型的稳定性和预测能力并不与建模光谱分辨率呈正比例关系.

土壤含水量对蚯蚓生长及Cd、Pb吸收的影响

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为试验动物,设置三个土壤水分梯度,探讨土壤含水量对Cd-Pb复合污染土壤中蚯蚓生长及重金属吸收的影响。结果表明,与无污染土壤相比,三个水分梯度下(田间持水量的45%、60%、75%)Cd-Pb复合污染土壤中蚯蚓重量分别降低了58.95%、43.06%和19.68%,蚯蚓数量减少了55.13%、39.81%和20.43%。污染土壤中蚯蚓体内Cd含量为133.39~146.94 mg·kg^-1,Pb含量为2511.06~2894.55 mg·kg^-1,各土壤水分梯度间无显著差异。试验后污染土壤中有效态Cd含量大小顺序为田间持水量的45%处理组>60%处理组>75%处理组,土壤有效态Pb含量大小顺序为田间持水量的60%处理组>75%处理组>45%处理组,相互之间差异未达显著水平。因此,当土壤含水量为田间持水量的75%时,有利于蚯蚓修复Cd-Pb复合污染土壤。

四种改良剂对复合污染土壤Cd、As的钝化效果研究

为论证4种土壤改良剂对土壤交换态Cd和As的影响,将其施加于Cd、As复合污染土壤中,设置施加浓度均为0.5、1.0、2.0、4.0 g·kg^-1,研究4种改良剂同步钝化Cd和As的效果。结果表明(1)与对照相比,0.5~4.0 g·kg^-1的改良剂LSA1、LSA2、LS能分别提高土壤pH值0.11~0.44、0.01~0.22、0.38~0.84个单位,而改良剂A则降低土壤pH值0.02~0.54个单位。(2)LSA1、LSA2、LS能降低土壤交换态Cd含量,使土壤交换态Cd较对照分别降低5.9%~26.5%、3.0%~23.3%和15.0%~50.0%。(3)LSA1、LSA2、LS和A使土壤交换态As含量分别降低34.3%、28.6%、5.7%~40.0%和2.9%~45.7%。(4)改良剂LSA1与LS均能够实现土壤Cd和As的同步钝化。

复合钝化材料对Cd污染耕地水稻影响的研究

以高岭土、赤泥为主要原材料制备复合钝化材料,针对湖南中南部典型Cd污染耕地进行田间实验,通过不同添加量复合钝化材料考察其对水稻产量、稻米镉含量的影响。结果表明,添加复合钝化材料可以不同程度的增加稻谷产量,但差异性不显著;添加复合钝化材料使水稻糙米镉含量明显下降,当添加量为600、800、1000kg/667m^(2)时,糙米镉含量显著下降,分别下降85.12%,80.95%,78.42%。

耐受性植物油葵和棉花对镉的富集特征研究

耐受性植物可以作为重金属污染土壤修复的理想植物,探明其富集规律更是阐明其土壤修复机理和修复技术关键。采用潮褐土盆栽法,外源添加镉为1,5,15,30mg/kg,研究油葵和棉花对镉的耐受性和富集特征、吸镉量及其籽实镉含量的安全性。结果表明:(1)随外源添加镉量增加,油葵和棉花的耐受指数呈下降趋势。(2)Cd≤5mg/kg,对于油葵的干重产生促进作用,Cd≥15mg/kg,对油葵的干重产生抑制作用,外源添加镉对棉花的干重产生抑制作用。(3)油葵地上部最大吸镉量为每株601.95μg,棉花地上部最大吸镉量为每株74.83μg。(4)油葵和棉花的转运系数随外源添加镉呈现先升高后降低的趋势;在镉低浓度时,2种植物的富集系数大于1。(5)为保证油葵和棉花籽实符合食品国家安全标准,种植油葵的土壤中重金属镉的含量应低于1.11mg/kg,种植棉花的土壤中重金属镉的含量应低于3.48mg/kg。研究结果为重金属污染土壤的植物修复技术及阐明其耐受性植物修复机理提供了重要科学依据。

广东省不同种类蔬菜与土壤镉污染相关性及阈值研究

为保障中国南方蔬菜质量安全,避免重金属Cd污染,并为指导其进行安全生产提供理论依据,以广东省常见的4类蔬菜——叶菜类(小白菜)、根茎类(胡萝卜)、茄果类(辣椒)、豆类(豇豆)为材料,采用广东省典型地区不同浓度Cd污染的原位土进行盆栽试验,研究盆栽条件下不同种类蔬菜对Cd的吸收差异,及其与土壤Cd总量及有效态含量的相关性,并通过拟合方程确定安全种植不同种类蔬菜的土壤Cd污染阈值。结果表明:(1)随着土壤Cd浓度的增加,4种蔬菜中的Cd含量均呈增加趋势;(2)同一Cd污染浓度下不同种类蔬菜对Cd吸收程度不同,富集能力由大到小排序为胡萝卜>小白菜>辣椒>豇豆;(3)土壤Cd总量与有效态都与蔬菜中Cd相关性显著,有效态Cd相关性更好;(4)模拟得出种植小白菜、辣椒、豇豆、胡萝卜的土壤中Cd总量的阈值分别为0.8995、1.8936、119.6875、1.0779 mg/kg,土壤中有效态Cd的阈值分别为0.5004、0.7069、58.87、0.065 mg/kg,大小顺序均为豇豆>辣椒>胡萝卜>小白菜,均高于现行土壤限量标准值。

污水灌溉区土壤镉的高光谱遥感监测研究

以石家庄多年污水灌溉区为对象,通过对污灌土壤的可见-近红外波段光谱信息进行测量和处理,利用相关分析和多元逐步回归分析,建立土壤镉含量与反射光谱变量之间的回归模型。结果表明,土壤镉在研究区土壤中有一定程度的积累,镉含量与其原始光谱、倒数对数光谱在多数光谱波段达到极显著相关水平,与连续统去除光谱相关性不显著。逐步回归模型中,倒数对数模型拟合精度最高,均方根误差为0.020,预测精度达到92.71%,说明倒数对数光谱变量模型可有效预测土壤镉含量,是估算研究区土壤镉含量较理想的预测模型。

不同时期施铁对水稻根表铁胶膜中铁镉含量及根系含镉量的影响

采用镉污染土壤-河砂-营养液联合培养的方法,研究了不同时期施铁对水稻根表铁胶膜中铁、镉含量的影响。选择水稻的分蘖、拔节、孕穗和灌浆4个时期,进行分期和各生育时期都施加铁的处理,在每个处理时期,设4个亚铁(Fe2+)水平分别为0、30、50和70mg·L-1,研究根表施铁浓度与水稻根表铁胶膜数量和吸附镉量之间的关系。结果表明,生长过程中取样测定的水稻根表铁胶膜铁含量,除个别处理外,都表现为施加铁的根表铁胶膜铁含量高于未施加铁的根表铁胶膜铁含量,尤其是孕穗期,随着施铁量的增加根表铁胶膜铁含量增加。成熟时测定,灌浆期处理的水稻根表铁胶膜铁的含量变化比较大,分蘖期和拔节期变化比较小。各生育时期都处理的根表铁胶膜铁含量以施加Fe2+50mg·L-1最高。水稻根系的含镉量,生长期间测定的结果是前期处理高于后期处理,而收获时测定的结果是前期和后期处理的根系含镉量趋于一致。各生育期都处理的根系含镉量以施加Fe2+50mg·L-1最高,与根表铁胶膜中含铁量相符。

镉污染下不同类型水稻土氮素供应特征及其影响因素

污染条件下的土壤氮素供应影响了作物生产和植物生态修复。采用温室盆栽试验,研究了两种剂量镉污染下我国21种水稻土无机氮的供应特征和影响因素。结果表明:淹水10天后,不同水稻土土壤溶液无机态氮含量变幅为1.42～70.40 mg/L(平均值为16.76 mg/L),其中NH4+-N和NO3-N分别占62.5%和33.7%;与施肥对照相比,镉污染降低了大多数水稻土土壤溶液无机态氮的含量,平均降幅为58.4%,主要是由土壤溶液NH4+-N含量下降所致;土壤溶液NO3-N含量受镉污染的影响程度则因土壤类型而异。基于典范对应分析的偏因子分析(VPA)表明镉污染对水稻土土壤溶液无机氮含量的影响最大,其次是土壤类型,施肥影响最小,三类因子单独作用的影响比例分别为40.38%、6.51%和0.05%。镉污染下,pH、CEC和土壤质地显著影响水稻土无机氮供应,其中土壤pH是镉污染条件下影响NH4+-N含量变化的首要因子。