广西南流江流域土壤-水稻系统Cd生物有效性及影响因素

广西南流江流域第四系发育形成的土壤中Cd等重金属含量较低,但水稻籽实Cd超标率很高。为了查清Cd在南流江流域土壤-水稻系统中的分布和迁移规律及其生物有效性的影响因素,按照不同成土母质物源分区,系统采集了水稻及其对应的根系土样品,测试了水稻籽实Cd、土壤Cd、pH、Corg、N、S、Mn及氧化物等指标,部分土壤样品进行了七步顺序提取法实验。结果表明,不同母质根系土Cd总量大小顺序为碳酸盐岩区>水系上游第四系区>水系中游第四系区>水系下游第四系区>碎屑岩区,而水稻籽实中Cd含量顺序却基本相反,两者之间不具有明显相关性(r=-0.030,p=0.84 )。形态数据显示,水溶态Cd与籽实Cd相关性较好,能够较好指示研究区Cd的生物有效性,同时,土壤水溶态Cd占比受土壤pH、土壤CaO、Mn、有机碳(Corg)等土壤指标的控制。     

浙西水田土壤镉形态与有效性研究

土壤镉(Cd)的生物有效性受多种因素影响,化学形态分布是决定其有效性的重要因素。为查明浙西水稻土Cd的生物有效性,分析土壤形态Cd与稻谷Cd含量关系,采集了32个田块土壤样及其中15个田块水稻样品,测试了土壤pH值、Cd总含量及各形态Cd含量和稻谷Cd含量,讨论了不同酸碱度及成土母质条件下土壤Cd形态分布特征及其生物有效性,研究了稻谷Cd含量与土壤不同形态Cd含量的相关性。结果表明,研究区水稻土Cd以离子交换态为主(约占全量的35%),水溶态Cd含量最小(约占全量的1%),其他形态Cd介于二者之间。酸性(pH 5.0～6.5)条件下,土壤中离子交换态Cd含量最高,Cd生物有效性也最高。不同母质形成的土壤Cd形态分布特征不同,灰岩类风化物形成的土壤Cd形态分布特征与其他成母质区土壤差异明显,不同母质区的Cd污染应采取不同的治理措施。相关分析表明,稻谷Cd含量与土壤离子交换态Cd含量呈极显著相关性(P0.01),而与其他形态Cd相关性不显著。     

成都经济区黄壤土壤剖面Pb形态分布特征及其影响因素

土壤剖面中不同形态铅迁移转化及其影响因素的研究对于了解Pb的土壤地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都经济区农田生态系统黄壤剖面中不同形态Pb分布特征为例,探讨黄壤剖面中不同形态Pb的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:在黄壤剖面中,Pb总量表现为表层富集、深层稳定的特点;弱有机结合态含量表现为表层富集、深层稳定的特点,其他形态Pb含量剖面分布特征不明显;土壤中的Pb主要是以铁锰氧化态和残渣态为主,其他形态Pb含量所占比例较小;成土过程中,随着Pb总量的增加,稳定态Pb含量增加,而活动态相对减少;土壤pH值对各形态Pb含量分布影响较大,尤其是对碳酸盐结合态的影响显著;土壤总有机碳也是影响土壤中各形态Pb含量分布的重要因素之一,尤其是对有机结合态Pb含量影响显著;而随着土壤熟化程度的增加,黄壤剖面中的活动态含量增加,稳定态减少;剖面中的Pb迁移系数和生物可利用系数均较小,说明Pb不易向下迁移,容易在表层富集,对植物及人类有一定的危害。     

珠江三角洲不同成土母质发育水稻土镉活动性差异及其影响因素

随着我国经济社会的快速发展,土壤重金属的超标问题越来越突出,尤其是Cd。土壤Cd活动性受到各种因素的影响,但成土母质对土壤Cd活动性影响的研究成果还鲜有报道。以珠江三角洲为研究区,系统采集了由第四纪沉积物、酸性侵入岩和陆源碎屑岩3种不同成土母质发育形成的水稻土样品235件,查明了土壤理化特征,探讨了Cd全量及其活动态的影响因素。结果表明：不同成土母质发育形成的水稻土理化性质、Cd全量及其活动态的影响因素存在差异。第四纪沉积物发育形成的水稻土CaO、K₂O、Na₂O、TFe₂O₃、阳离子交换量(CEC)、pH、有机质、黏粒平均含量显著高于酸性侵入岩和陆源碎屑岩,Cd超标最为严重,不同方法提取的Cd活动态含量也最高;陆源碎屑岩发育形成的水稻土中Cd全量与土壤理化指标的相关性均强于其他两类成土母质;酸性侵入岩发育形成的水稻土中Cd全量与土壤理化指标的相关性较弱。Cd全量对其活动态含量有重要影响,此外,第四纪沉积物发育的水稻土中Cd活动态含量与pH、有机质和TFe₂O₃     

土壤pH对镉存在形态影响的模拟实验研究

通过模拟实验,研究了土壤pH对水稻土、紫色土和黄壤的水溶态、可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态Cd含量的影响。结果表明:在中碱性条件下,水溶态Cd质量分数比值小于3%,但pH<6.5时,水溶态Cd含量随着pH 减小迅速增加, pH 为4. 57 时,水稻土水溶态Cd 质量分数比值最高达48 39%;可交换态Cd含量在碱性条件下,随着土壤pH值增大迅速下降,在酸性区域内,可交换态Cd含量随pH增加呈上升趋势;碳酸盐态和铁锰氧化态Cd含量随土壤pH增大而增加;有机结合态Cd含量随土壤pH增加而增大,但变化幅度不大。对Cd污染的土壤进行治理时,控制土壤pH大于6.5以及增施有机肥等是减少Cd对生态系统危害的关键。     

土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究

通过研究湖南洞庭湖地区水稻土中Pb、Cd与土壤有机质、粘粒和pH值的关系,结果表明,(1)土壤中有机质含量与Cd、Pb有着显著的正相关性,土壤中有机质含量增加可明显降低Cd和Pb的离子态和可交换态含量。(2)随着粘粒含量增加,Pb和Cd离子可交换态占全量的比值略有增加,这说明粘粒表面吸附的Pb和Cd容易进入植物体中,对生态系统安全具有危害的组分。(3)Cd离子交换态与土壤pH值呈显著相关关系,土壤酸化使Cd的离子交换态比例上升,可直接导致农作物中Cd含量增加,防止土壤酸化是控制Cd对生态系统危害的有效途径;Pb的离子交换态与全量的比值与pH值具有显著的相关性,对于Pb污染严重的土壤,保持土壤pH值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化和盐碱化,可以降低Pb危害。土壤有机质含量、pH值等是控制重金属元素地球化学行为的重要因素之一。     

广西武鸣县典型土壤剖面Se的地球化学特征及其影响因素研究

以广西武鸣县典型的碳酸盐岩成土剖面和陆源碎屑岩成土剖面为研究对象,研究了不同成土母质在成土过程中Se元素与其形态在垂向上的迁移变化规律及其影响因素。结果表明：碳酸盐岩和陆源碎屑岩在成土过程中,土壤Se含量均继承了成土母质的特点,且前者在表层明显富集,而后者相对较稳定,算术平均值分别为0.55 mg/kg和1.43 mg/kg。前者的水溶性总硒含量高于后者,平均含量分别为3.48 μg/kg和1.81 μg/kg,但均以硒酸态硒为主,其次是亚硒酸态硒和腐殖酸结合态硒。成土剖面上,土壤Se含量及其形态影响因素研究表明,碳酸盐岩成土剖面上,Se的含量与形态主要受土壤TOC含量和pH值影响;陆源碎屑岩成土剖面上,影响Se的含量及其形态的因素较多,土壤pH值、TOC、Al₂O₃和Fe₂O₃含量以及土壤质地等均对其有不同程度的影响。     

湖南洞庭湖地区土壤-作物系统铅含量及其影响因素

以湖南洞庭湖地区为研究区域,探讨了土壤有机质、pH值、P、N对Pb在土壤-作物系统中迁移的影响,研究了Pb、Cd复合污染对水稻Pb、Cd富集的作用。相关分析结果表明:随土壤有机质含量的增加,离子交换态Pb含量减少,但通过转化可以被植物吸收利用的有机质的结合态Pb含量增加,进而增加了水稻对土壤Pb的吸收量;土壤为中性偏碱性时,土壤中Pb的活性和水稻Pb的富集能力均较酸性土壤中有所降低;在土壤中增施氮肥和磷肥可降低土壤中离子交换态Pb的含量,减少水稻对Pb的吸收。因此,土壤有机质、pH值、P、N是影响水稻Pb含量及土壤Pb活性的重要因素。Pb-Cd复合污染研究结果表明:土壤中同时存在Pb、Cd时,Pb元素的存在促进了水稻对Cd元素的吸收,而Cd却抑制了水稻对Pb的吸收。     

山东烟台金矿区及城镇周边土壤重金属化学形态分布及转化

土壤中不同形态重金属及其转化的影响因素研究对于了解重金属的地球化学行为具有重要意义。以山东烟台金矿区及城镇周边典型土壤为例,探讨了土壤中不同形态重金属与土壤有机质、黏粒、磁化率和pH值的关系及其生态危害性。结果表明:土壤中大多数重金属以残渣态和铁锰氧化态存在,而Cd以离子交换态为主;土壤酸化可使Ni、Zn、Cd、Hg的活动态含量增加;对于Pb污染严重的土壤,使土壤pH维持在中碱性环境,可以降低Pb危害;防止土壤盐碱化是消除土壤As污染的有效措施;土壤有机质含量增加可明显降低Pb、Hg、Ni等活动态含量,随黏粒含量增加,Pb、Zn等离子交换态含量占总量的比例略有减小;土壤磁化率对了解土壤酸化的状况和土壤污染程度有较好的指示作用。     

北京城近郊区土壤中Cd的释放、形态转化与演变趋势

在对北京城近郊区主要类型土壤(潮土和褐土)中Cd形态分析的基础上,研究pH与土壤中Cd的释放量及其形态转化的关系.结果表明:潮土和褐土中Cd的释放量曲线都呈下凹的弧形,在pH=6～7之间释放量最低.pH对土壤中Cd释放的影响,其本质是土壤中Cd的化学形态发生了变化,各形态间的转化以水溶态为中介体.所有的形态转化中,pH对交换态和碳酸盐结合态影响最大,且这两者之间的转化对生物有效量起决定性作用.进而根据北京城近郊区土壤中生物有效Cd的分布状况,结合北京市近12年监测的大气pH值,对北京城近郊区土壤Cd污染进行预警.     

重金属元素Cd在水稻土剖面中的分配系数及其影响因素研究:以四川省成都平原区为例

以四川省成都平原区农田生态系统水稻土剖面为例,探讨了Cd分配系数及其影响因素。结果表明:Cd分配系数(Kd)在污染土壤环境和本底土壤环境中是不同的,在剖面PM-3、PM-6和PM-8剖面中污染环境中分配系数(Kd)大于本底环境中的分配系数,而在剖面PM-7中,本底环境中的分配系数(Kd)大于污染环境中的值。在污染环境Cd分配系数受土壤pH值、交换性Mg和铁硅氧化物的影响比较大,而在非污染环境中分配系数受到土壤可溶性Al、Cd全量和铁锰铝氧化物的影响较大。这些土壤的物化性质对分配系数造成影响,使得土壤滤渣和土壤原土中Cd形态含量存在差异。     

水稻吸收Cd的地球化学控制因素研究——以苏锡常典型区为例

对苏锡常地区416套稻米-耕层土样品Cd等元素含量的解剖研究,证实了土壤Cd、Zn、Se、p H、OM、CEC等是控制稻米Cd的重要地球化学因素。相关统计分析结果显示:1)酸性土壤环境中当稻米Cd的BCF值大于10%时,稻米Cd与土壤Cd、Zn呈显著正相关,相关系数大于0.67。土壤Cd的生物有效量普遍较高,土壤中酸可溶态Cd与稻米Cd含量的相关系数大于0.7,接近或稍高于稻米与土壤Cd的相关性;2)土壤Se、OM、CEC均能抑制水稻对土壤Cd的吸收,在一定条件下稻米Cd与土壤Se、OM、CEC之间显著负相关,相关系数均小于-0.5;3)土壤酸化可促进稻米对土壤Cd的吸收,当土壤Cd0.2 mg/kg、OM变化于2.5%~6.5%时,稻米Cd与土壤p H呈显著负相关,相关系数为-0.6;4)水稻不同器官中Cd含量不同,从根部→地上部→稻米Cd含量渐次降低,指示根部水稻器官在稻米从土壤吸收Cd的过程中发挥了更大作用、水稻根系吸收的Cd多积聚于根部。     

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。     

河流沿岸土壤对上游矿山及矿山开发的环境地球化学响应——以广西刁江流域为例

刁江流域上游的矿山和矿山开发引发了显著的土壤环境地球化学变化,突出表现是沿岸形成了严重的土壤重金属污染带。污染带的分布与近20多年来的洪水淹没区和引水灌溉区呈现高度的一致性。上游地带的土壤污染区有明显的尾砂沉积,污染呈显性状态,而下游地带的尾砂沉积现象不明显,污染表现为隐性。无论是上游还是下游,土壤中的As、Pb、Zn、Cd含量均异常高。水田的犁底层对污染物质具有明显的隔断作用,而旱地淀积层中的污染物含量比较高,对污染物质的隔断作用不明显。污染耕地上生产的玉米中的Cd、Pb、Zn含量和大米中的Cd、Pb含量超过国家食品卫生标准。     

广西象州与横县碳酸盐岩分布区土壤中Cd形态分布特征及影响因素

广西壮族自治区碳酸盐岩分布面积为96 372 km2,约占全区陆地国土面积的407%。由碳酸盐岩风化形成的土壤中Cd、Pb、Hg等重金属元素普遍富集。初步评价发现,农作物籽实对Cd的吸收量与土壤Cd含量无对应关系,农作物Cd超标多出现在土壤Cd含量较低的地区。进一步研究发现,Cd高含量的土壤中普遍含有铝土矿、Fe Mn结核等颗粒。为了探索土壤中Cd存在形态及其影响因素,选择了含铝土矿和铁锰结核的横县土壤和无铝土矿与铁锰结核的象州土壤,系统研究了土壤Cd形态差异及其影响因素。结果表明：(1)象州土壤中Cd主要以活动态形式存在,生物可利用性高,横县土壤中Cd主要以稳定态形式存在,生物可利用性低。(2)pH值为60是象州土壤Cd活动态含量的突变点,pH值在60处含量达到最大值;而在横县,pH降低使活动态Cd比例增加。(3)象州土壤中活动态Cd随有机质增加而增加,表明Cd被有机质弱吸附;而横县土壤有机质含量与Cd形态无明显相关性。(4)由铝土矿导致的土壤高Cd含量,多以残渣态形式存在,不会对动植物造成危害。     

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉(Cd)污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品(配套根系土样),在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K₂O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1.49%、92.71%、2.88%、2.92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有...     

基于镉污染风险的湖南省龙山县百合种植区安全区划

湖南省龙山县作为我国重要的百合生产基地县之一,其土壤却存在一定程度的镉（Cd）污染风险。同时,百合作为一种食药同源的植物,其食用和药用的质量安全标准不一致。因此,在龙山县提出百合种植区安全区划具有重要意义。笔者等在龙山县耕地采集326件表层土壤样品和70件百合样品（配套根系土样）,在分析土壤及百合中Cd的含量和土壤中氧化物、有机质、pH等指标的基础上,探讨Cd生物有效性的影响因素,并据此建立百合Cd生物富集系数预测模型,结合土地质量地球化学调查数据预测耕地的百合Cd含量,给出百合种植区安全区划及建议。结果表明,研究区土壤存在Cd污染风险,百合具有质量安全问题。研究区Cd的生物有效性受到土壤CaO、S、P、K2O含量和土壤pH的共同影响。与多元线性回归模型相比,随机森林模型能够更好地预测百合Cd生物富集系数。百合种植区安全区划显示,研究区食用百合优先种植区、药用百合优先种植区、药用百合次级种植区、结构调整种植区面积占比分别为1. 49%、92. 71%、2. 88%、2. 92%,建议大力开发药用百合农产品。该研究成果将Cd污染风险耕地的安全利用与食药同源农产品的质量安全有效衔接,完善了受污染耕地安全利用的工作方法,为推动龙山县百合产业发展提供了科学依据。     

硫铁矿冶炼区不同土地利用方式及土壤类型对重金属迁移的影响

为探讨硫铁矿冶炼区不同土地利用方式和土壤类型对重金属元素迁移的影响,采集了毕节市林口废弃硫铁矿冶炼厂内耕地砂壤土及附近林地石灰土表层和深层样共40组。室内测试土壤理化指标Pb、Zn、Cd全量和有效态含量,并对重金属元素含量的水平和垂直分布特征及重金属元素含量的相关性进行了讨论。结果表明:土壤中Pb和Zn的含量均符合土壤环境质量二级标准值,耕地表层土壤Cd含量是贵州省农业土壤背景值的7倍。土壤Cd有效态含量占全量的比值最大,而Pb和Zn有效态含量占全量的比值差别较小。耕地砂壤土Zn和Cd的全量随剖面深度的增加表现为先增大后减小,Pb呈减少的趋势;Pb和Zn的有效态含量随剖面深度的增加而减少,Cd有效态含量呈波动变化。林地石灰土中Pb、Zn、Cd的全量和有效态含量均随剖面深度的增加而减少,且Pb、Zn、Cd全量之间及全量与有效态含量之间都具有显著的正相关关系,而在耕地中各元素的相关性不明显。土壤频繁的扰动和偏酸性的环境有利于重金属垂向迁移。