基于作物Cd富集系数的土壤有效态Cd化学浸提方法筛选

土壤中镉(Cd)被作物吸收的程度及其生态风险取决于土壤中Cd的赋存形态,基于Cd有效形态的污染土壤风险评价及在此基础上制订污染土壤修复安全阈值是Cd污染农田土壤风险评价和治理亟待解决的问题。目前针对土壤中重金属有效态的化学浸提方法较多,但缺乏针对不同性质土壤中有效态Cd的普适性浸提方法已成为Cd污染土壤风险评价技术瓶颈。本研究采集了全国9个不同性质农田土壤,以水稻、小白菜和玉米为测试作物,通过外源添加方法制备Cd污染土壤,结合土壤培养和盆栽实验,测定了5种常用化学浸提方法,包括中性无机盐浸提方法(CaCl_(2)浸提法)、弱酸浸提法(HCl浸提法)、络合螯合剂浸提方法(DTPA和ETPA浸提法)和组合浸提方法(Mehlich-3(M3)浸提法)对不同性质土壤中有效态Cd浸提效果及其与作物Cd吸收的量化关系,筛选适用于不同性质土壤中有效态Cd的通用浸提方法。结果表明,不同化学浸提法提取的土壤有效态Cd含量间具有显著差异,不同浸提方法对土壤中Cd的浸提率(%)为DTPA≈EDTA≈HCl>M3≈CaCl_(2)。不同化学浸提态Cd与作物Cd吸收的相关系数间具有显著差异,基于综合相关系数方法,得出5种不同浸提态Cd与作物Cd吸收的综合相关系数为I M3=0.765,I EDTA=0.641,I DTPA=0.627,I HCl=0.606,I CaCl_(2)=0.711,M3浸提态Cd含量与不同性质土壤中水稻、小白菜和玉米植株地上部Cd相关性最高,可作为不同性质土壤中有效态Cd通用浸提方法。相关研究结果可为农田土壤中Cd有效态评价及Cd污染农田的修复提供理论依据。

喀斯特地区尾矿库周边植物重金属富集特征及空间分布

目的:了解典型喀斯特地区尾矿库周边植物的重金属富集特性和空间分布特征,筛选优势植物品种。方法:计算富集系数来判断不同植物对不同重金属的富集能力;采用地理信息分析软件(GIS)通过普通克里金插值和半变异函数分析,建立植物重金属空间分布模型;计算皮尔逊相关系数,以分析植物体内各重金属之间及与土壤pH值的相关性。结果:该尾矿库周边28种植物中,茄科植物红丝线、菊科的野茼蒿和荨麻科的八角麻对Cd有较强富集能力,植物中Cd污染严重;乌毛蕨科的苏铁蕨、海金沙科的小叶海金沙和大戟科的禾串树对Pb有较强富集能力;各植物对Cu和Zn均无富集作用。重金属空间分布模型显示,Cd主要分布在尾矿库南面、西南面、东南面和西北面;Pb主要分布在东南部、坝下小溪及正南面;Cu主要分布在正南、西南和坝下小溪方向;Zn主要分布在西面、西南、西北和正北面。在半变异函数模型参数中,Cd和Zn以随机性因素误差为主,各点的空间相关性弱,Pb、Cu以结构性因素误差为主,空间相关性较强;植物体内重金属含量空间变异性和空间相关性排序为Zn<Cd<Cu<Pb。Cd与Cu存在中等程度正相关关系,Cd与Pb、Zn呈正弱相关关系;植物体内各重金属含量与土壤pH值相关性不强。结论:筛选出的部分优势植物可作为矿区土壤重金属富集转移和生物修复的备选品种,初步了解了该区域重金属在土壤和植物之间的迁移规律,为开展矿区重金属污染治理提供了依据。

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。

天然富硒土壤上加工番茄硒富集能力及品质分析

以焉耆盆地主栽的5个加工番茄品种为试材,选择富硒耕地(土壤硒含量0.4 mg/kg)和非富硒耕地(土壤硒含量未检出)为试验地点,采取随机区组试验,研究分析天然富硒土壤上不同加工番茄品种硒富集能力及品质,并进行综合性评价,以期筛选出适合当地种植的富硒能力较强的加工番茄品种。结果表明,富硒区不同加工番茄品种均达到富硒农产品标准,且属于天然富硒番茄。‘屯河1943’、‘屯河3501’、‘屯河5501’硒富集能力强,生物富集系数依次为6.6%、6.6%、6.3%。天然富硒土壤上种植加工番茄可改善加工番茄品质,富硒区加工番茄番茄红素含量高于非富硒区,‘屯河3501’、‘屯河5501’番茄红素含量高于‘屯河1015’、‘屯河1943’、‘屯河17’;‘屯河1943’、‘屯河3501’、‘屯河17’还原糖含量富硒区高于非富硒区;富硒区加工番茄总酸含量高于非富硒区,‘屯河3501’总酸含量最高,‘屯河1943’总酸含量次之,‘屯河1015’总酸含量最低。通过隶属函数综合分析,‘屯河3501’在天然富硒土壤上的综合表现最优,‘屯河1943’次之。

青葙吸收富集土壤重金属Cd、Zn、Cu、As和Pb的特性研究

为探究青葙(Scirpus triqueter)修复重金属污染土壤的性能,通过对安徽铜陵某矿山流域内农田自然生长的青葙和土壤取样并检测其根、茎和花中镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)锌(Zn)和铅(Pb)的含量,结合相关文献分析了青葙富集和转运重金属Cd、Cu、As、Zn和Pb的特性。结果表明:青葙不同部位和重金属平均含量表现出Zn>Cu>As>Pb>Cd和花>根>茎的规律,各部位富集系数(BCF)和转运系数(TF)分别介于0.03~18.10、0.84~1.63之间,青葙对Cd有极强的富集能力;对Zn富集能力相对较好,除花对Cu有一定的富集能力外,青葙整体对Cu、As和Pb的富集能力较差。青葙花部对Cu和Zn的表现出较高的转运能力,茎部对Cu、Cd和Pb的转运能力较强。

广西天峨主要耕地区农作物中重金属元素富集特征与影响因素

重金属污染制约着农产品安全问题,本文选择广西天峨县为研究切入点,以揭示农作物中重金属元素生态风险情况。系统采集60套水稻和玉米样品以及根系土壤样品,测试Cd、Cr、Hg、As和Pb等5种重金属元素含量,采用地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法进行数据处理。研究结果表明:除了Hg之外,其它重金属元素Cd、Cr、As和Pb含量均未超标,属于食品安全范围;其中Cr含量最高,平均值为0.094 mg/kg,而Cd含量变异系数极大,高达103%;水稻籽实中Cd、Hg和As等重金属含量普遍高于玉米籽实。根系土壤处于酸性环境,有机质养分较丰富,并存在中等程度Cd污染情况;重金属形态绝大多数为残渣态,其中Cd离子活性较高。农作物对Cd和Hg具有较强的富集能力,碎屑岩区土壤中重金属的生物富集系数高于碳酸盐岩区。经相关性分析表明,水稻中Hg含量与根系土壤中Cd含量呈极显著正相关关系,同时土壤酸碱度及有机质是影响农作物中重金属元素含量的重要因素。因此,适当调整土壤酸性程度、合理增施有机肥料,能够有效控制重金属污染风险,这对保障农产品安全具有基础性意义。

3种药用甘草对重金属镉的生长响应、镉耐性及富集特征

通过3种药用甘草对重金属镉(Cd)生长响应、镉耐受性差异和镉积累特征的研究,为药用甘草种植和药材安全控制提供理论依据。本研究采用水培法育苗,分析不同浓度镉(0、50、100、150μmol·L^(-1))胁迫对生长30 d的3种药用甘草的生长指标、生物量和丙二醛(MDA)含量的影响,并用石蜡切片法制片观察根解剖结构;采用耐镉系数法和隶属函数值法对药用甘草的耐镉性差异进行评价;同时,利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测定根、茎和叶中镉离子的含量,并计算镉富集系数和转移系数,分析镉富集特性。镉处理下3种药用甘草的株高、根长、叶片数和生物量显著下降,根横截面积显著减小,维管柱面积占根总面积比例上升,根部MDA含量升高,氧化胁迫加重;以生物量下降至75%时的镉浓度为适宜生长阈值,胀果甘草为12.462μmol·L^(-1),乌拉尔甘草为14.715μmol·L^(-1),光果甘草为1.952μmol·L^(-1);综合耐镉系数和隶属函数综合评价结果显示乌拉尔甘草的耐镉性最强,光果甘草最弱;镉富集系数在1.960~8.683之间,转运系数远小于1,镉主要富集在根中。在50μmol·L^(-1)处理下,胀果甘草根中镉含量是叶中的7.5倍,乌拉尔甘草为21.3倍,光果甘草为16.5倍,均超过国家标准GB/T 19618—2004。镉胁迫显著抑制了3种药用甘草根和叶片生长,药材根生物量显著下降,其镉耐受性表现为乌拉尔甘草>胀果甘草>光果甘草;镉主要积累在根部,在50μmol·L^(-1)镉处理下,3种药用甘草根中镉含量均超国家标准。因此,应关注野生甘草采挖和人工栽培地的土壤镉监测,以保证甘草药材生产的安全性;同时也应重视药材Cd 2+含量的抽检,进行甘草药材的安全性控制管理。

内蒙古典型草地不同时期根际土壤及植被重金属富集能力分析

本研究选取内蒙古荒漠草原、草甸草原、人工草地等8处典型草地为监测点,测定返青期、旺盛期、枯萎期土壤、植被重金属的含量,计算不同监测点土壤与植被的富集系数。得出4种重金属元素在土壤中的含量铬>铅>砷>汞。其中,汞含量远低于其他3种元素。4种元素含量在各个区域随时间变化波动不大,富集能力方面各个区域各有不同。其中,草原植物的旺盛期对铅的富集能力比枯萎期高出1倍左右,铬元素各个区域的返青期和旺盛期富集能力无显著性差异。包头、察右前旗和辉腾锡勒三处富集能力较低,砷元素呼伦贝尔、察右前旗、辉腾锡勒三处旺盛期草原植物的富集能力达到了15%以上,其他时期和地区的富集能力多在3%左右。汞的富集能力在4种重金属中最高,均达到了30%以上,且旺盛期富集能力均为返青期两倍左右。

南京地区土壤元素的人为活动环境富集系数研究

南京周边地区开展多目标地球化学调查获取了“双层土壤”各元素的含量,表层土壤的元素含量与其深层土壤元素含量之比值即称之为土壤中该元素的人为活动环境富集系数(简称环境富集系数),笔者介绍了有关环境富集系数的计算方法。通过对比研究区各元素环境富集系数分布特征,发现本区表层土壤中Si、Ti、La、Ce、Y、Sc、Zr、Th、U、W等元素与其自然土壤环境的含量相近,S、N、P、Hg、Pb、Cl、Br、Se等元素及有机碳呈现了显著的人为环境富集,I、Fe、Mg、Mn、Ca、Al、K等元素出现了地表贫化。最后探讨了深入开展土壤中元素环境富集系数研究的相关问题,并提出了建议。

江苏典型地区水稻与小麦字实中元素生物富集系数(BCF)初步研究

在分析研究了约500套水稻籽实-耕层土及约300套小麦籽实-耕层土样品相关元素含量等地球化学调查数据基础上,报道了江苏典型地区水稻与小麦籽实中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、As、Se、Mo、Mn、Fe、K、Ca、Mg等14个元素的生物富集系数(BCF)分布状况,统计结果显示,各元素的BCF值差异较大,通常Pb、Cr、Fe等元素BCF多小于1%,Hg、As、Mn、Ca等元素BCF多为1%～10%,Mo的平均BCF最大、Fe的平均BCF最小。研究发现,水稻与小麦籽实中Pb与Cd超标率分别超过15%、6%,BCF值差异与稻谷、小麦的元素含量无直接关系,部分元素的BCF与土壤pH、TOC、CEC、B含量等具有统计上的相关性,其中土壤pH与Cd、Ca、Mg元素的BCF呈显著负相关,而土壤的有机碳含量、阳离子交换量及B含量等也对部分元素的BCF值有一定影响。

应用富集系数法和地累积指数法研究济宁南部区域土壤重金属污染特征及生态风险评价

评价土壤中重金属污染的方法有单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法等,但迄今尚没有成熟的、统一的标准。本文以济宁城区南部农田为研究区域,采集77件土壤样品进行调查,光谱、质谱等技术分析结果表明土壤环境中8种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）平均含量分别为16.7、0.270、88.4、33.0、0.050、40.4、29.3、89.1 mg/kg,与黄淮海平原土壤生态地球化学基准值相比,Hg、Cd分别高于基准值的1.50倍、1.39倍,其他重金属高于基准值的0.26~0.52倍。Hg与As、Cr、F、p H、Cu、Ni、TFe2O3呈显著负相关,表明土壤受到了Hg的不同程度人为污染。用富集系数法和地累积指数法分析区内8种重金属元素的污染（富集）程度,均表明土壤环境中Hg、Cd为轻微污染（富集）程度,其他6种元素均为无污染。将该区域重金属含量与其生物毒性系数、生态效应、环境效应相结合,运用潜在生态危害指数法对重金属污染进行生态风险评价。结果显示,8种重金属的潜在生态危害由强至弱依次为：Hg〉Cd〉As〉Cu〉Pb〉Ni〉Cr〉Zn,与污染（富集）程度排序差异明显;尽管Hg、Cd在研究区内仅仅为轻微（富集）程度,但都具有较高的毒性响应系数,两元素对土壤综合潜在生态危害的贡献率之和达到了81.26%。借助Map GIS绘制研究区潜在生态风险程度评价图,表明区内土壤环境总体上处于＂中度＂潜在生态风险,约6.83%的面积呈＂强＂和＂很强＂潜在生态风险,其中复兴河、姚楼河、京杭运河3条河流交汇处的局部区域（占研究区面积的0.50%）达到了＂很强＂潜在生态风险。通过调查可疑人为污染源发现,＂强＂和＂很强＂潜在生态风险区域的布局恰好与区内煤矿生产开采活动相关。本文提出,应当注重对煤矿开采矿井周边区域土地复垦及污染防治工作,尤其是加强土壤中Cd、Hg的物理化学改良及生物治理修复工作,防止Hg、Cd进一步污染扩散。

应用次生相富集系数评价柴河沉积物重金属污染

目前 ,国外学者提出的几种关于河流沉积物重金属污染评价方法 ,具有其本身的特点和应用性 ,但也存在着某些局限性。为弥补这些评价方法的不足 ,提出了次生相富集系数法 ,并应用此法对柴河流域沉积物重金属的污染水平进行了评价。

南方典型区域水稻镉富集系数差异影响因素探析

该研究通过自采样分析及综合其他人员研究结果分析了我国南方典型稻米产区水稻吸收镉差异性。方差分析结果表明我国南方稻米产区稻米镉富集系数差异显著且可划分为高吸收(富集系数平均值及标准差为(0.96±0.73)、中高吸收(0.64±0.59)、中低吸收(0.29±0.22)及低吸收(0.26±0.30)4种类型,在19个研究区内中及中低吸收型(富集系数介于0.2~0.3)是4种类型中最常见的。对土壤p H、有机质含量、质地、土壤类型、土壤镉含量、土壤Zn/Cd等影响稻米镉富集系数的因素进行了探讨,结果表明,土壤p H对稻米镉富集系数影响最大且符合韦布尔非线性方程模型。土壤有机质影响明显较p H低,土壤质地在土壤酸性条件下对稻米镉富集系数的影响要大于碱性条件,土壤Zn/Cd比对稻米镉富集系数影响也比较突出,在高Zn/Cd比的土壤中稻米镉富集系数一般较低,而土壤类型、土壤镉含量对稻米镉富集系数的影响存在较大的地域差异性。

广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究

【目的】开展广西水稻土镉有效性、水稻镉富集系数与土壤性质的关系研究,为降低石灰岩地区土壤镉迁移及稻米镉累积提供理论参考依据。【方法】以广西不同地方的65个水稻土及相应的Y两优品种系列水稻为研究对象,分析土壤理化性质、水稻各部位镉含量、土壤有效镉/总镉、水稻各部位对镉的富集系数与土壤性质的关系,以及影响土壤镉有效性和糙米镉富集的主要影响因子。【结果】土壤镉超标率为67. 69%,糙米超标率为41. 54%。土壤镉有效性受到铁、锰形态的影响,有效镉/总镉与总铁、总锰呈显著负相关,与有效铁呈显著正相关;土壤p H、有机质、交换性钙、总铁和总锰显著影响水稻对镉的富集能力,其中,糙米镉富集系数与pH值、交换性钙含量呈极显著负相关,与有机质、总铁、总锰呈显著负相关。总锰和有效锰是决定土壤镉有效性的主要影响因子,镉有效性的线性回归方程为:有效镉/总镉=0. 491-0. 167×总锰+0. 004×有效锰;交换性钙和总锰是决定糙米镉富集能力的主要影响因子,糙米镉富集系数线性回归方程为:糙米镉富集系数=0. 493-0. 006×交换性钙-0. 156×总锰。【结论】广西稻米超标率低于稻田土壤镉超标率。在所研究的土壤性质中,锰形态是影响土壤镉有效性的主要因子,总锰、交换性钙含量是影响稻米富集镉的主要因子。

多金属结核微层中元素的富集系数特征及其成因

作者定义元素富集系数（Ｋ）为结核样品中元素的含量与太平洋多金属结核的平均值的比值，并按Ｋ值大小将元素的富集程度分成六级。本文研究表明：多金属结核壳层中元素的富集系数是波动的；Ｋ＿（Ｍｎ）与Ｋ＿（Ｆｅ）呈负相关性，而与Ｋ＿（Ｎｉ）、Ｋ＿（ｃｕ）呈正相关性；按Ｍｎ／Ｆｅ和生长速率，多金属结核ＣＣＡ３３、ＣＣＢ２９、ＣＣＣ５０、ＣＣＣ１４的壳层，分别划分为８、７、１４、２４个微层；微层中元素富集程度与成因相关，结核生长间断面中，锰呈弱亏损至极亏损，铁弱亏损至较富集，铜弱亏损至较亏损，镍较亏损至极亏损，而由强缺氧性成岩作用为主所形成的微层中，锰、镍呈较富集至极富集，铜极富集，而铁极亏损。

取代苯化合物生物富集系数的估算

为了用气相色谱保留时间(tR)估算取代苯类化合物在鱼体内的生物富集系数(BCF),测定了草鱼对氯苯、邻氯甲苯、对二氯苯、间二氯苯、邻二氯苯、硝基苯、对氯苯胺、对硝基氯苯、4-氯联苯9种取代苯类化合物的BCF和不同取代苯化合物在6种不同极性固定相上的tR,建立了tR与BCF的一元回归方程及tR一阶分子连接性指数(1XV)与BCF的二元回归估算方程.统计检验表明,两类估算方程在不同固定相上的平均相关系数分别为0·952和0·965,均呈极显著相关(P<0·01),可用于估算取代苯类化合物在草鱼体内的BCF,估算结果不受固定相极性的影响.

杉木人工林间伐后林下植被养分动态的研究 Ⅱ.土壤营养元素含量的变化与植物的富集系数

杉木人工林间伐后，掌握其土壤营养元素含量的变化情况及植物的富集系数对促进人工林养分良性循环和维护林地生产力具有重要意义．采用定位研究方法，分析了会同县杉木人工林间伐区和对照区土壤营养元素含量．结果表明：间伐区土壤中大量营养元素含量由对照区的３０．０８ｇ／ｋｇ降为２７．５０ｇ／ｋｇ，下降９．３８％，微量元素含量变化不大，但因间伐后林下植被大量增加，它们对补充林地养分和养分的生物循环具有积极意义；植物种类不同，其富集系数则不同，就是同一植物，它对各元素的富集系数也是不同的．

湖水同位素平衡研究中分馏系数和富集系数计算形式的组合选择

湖泊自生碳酸盐δ18O(δ18Oc)是研究湖泊水体同位素平衡和气候变化的重要环境同位素指标。由于δ18Oc与湖水δ18O(δ18Ow)密切相关,前人建立了δ18Ow的计算公式,这方面的研究对于δ18Oc环境意义的正确判读十分重要。δ18Ow计算公式中的平衡分馏系数α和平衡富集系数ε各有几种计算形式,当两个参数同时出现时,其计算形式须正确组合:当α>1时,ε=α-1或ε=1-1/α;当α<1时,ε=1-α或ε=1/α-1。其中"α>1,ε=α-1"组合最常用。

多溴联苯醚生物富集系数的定量结构-活性关系

在B3LYP/6-31G*水平上,运用Gaussian 03对多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)分子进行结构优化.采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对PBDEs的生物富集系数(bioconcentration factor,BCF)与分子结构参数进行关联.结果表明:BCF结合苯环上溴原子的取代个数(NBr)可以较好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系;log(BCF-NBr)优化后模型的相关系数R2Y(cum)为0.980,累积交叉有效性判别系数Q2cum为0.921,该模型具有较高的拟合精度和良好预测能力;分子总能量ET和电子运动空间广度Re对PBDEs的BCF有着重要制约作用;具有较低ET、较大Re的PBDEs呈现出较低的BCF.

黄河三角洲盐地碱蓬对镉的吸收富集特征

明确调水调沙背景下碱蓬对镉(Cd)的吸收富集特征,可为湿地土壤重金属污染防治及有效保护和管理提供科学依据。以黄河三角洲盐地主要潜在生态风险因子Cd为切入点,温室栽培采集于该区的碱蓬种子,设置了0、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/kg等7个Cd输入量处理组,分析了Cd输入对碱蓬生物量、Cd含量、富集系数及转移系数的影响。结果表明:少量Cd输入时(≤4.0 mg/kg)碱蓬总生物量高于对照,并在2.0 mg/kg处理时总生物量、茎和叶生物量取得最大值,而过高的Cd输入时(>5.0 mg/kg)总生物量则低于对照;随着Cd输入的增加,碱蓬根、茎及叶中Cd含量呈现增加趋势,而Cd富集系数则呈现先增高后降低的变化趋势,且在Cd输入量为2.0 mg/kg时,碱蓬根、茎和叶富集系数取得最大值(42.67、4.82和6.18);整体上碱蓬根是富集Cd主要部位,但在低水平Cd输入(0和1.0 mg/kg)时,茎和叶部转运系数大于高水平Cd输入,表现出较强富集作用。以上结果表明碱蓬能有效富集土壤中的Cd元素,且在一定范围内碱蓬的富集能力随着Cd输入的增加而增加,但是过高的Cd浓度输入会抑制碱蓬的Cd富集能力。