凹凸棒石调控Cd污染土壤的作用及其效果

凹凸棒石是一种富Mg的硅酸盐粘土矿物,具有抑制土壤的Cd活性的作用。江苏拥有丰富的凹凸棒石矿产资源,在利用凹凸棒石调控土壤Cd污染方面具有资源优势。文章报道了苏南地区典型Cd污染蔬菜地和稻田添加凹凸棒石粉的现场调控试验研究成果。结果显示:(1)当土壤Cd含量为0.3~0.45 mg/kg时,每年添加750 g/m2以上的凹凸棒石粉,可以使蔬菜Cd含量平均下降30%左右,凹凸棒石的最大有效添加量为1500 g/m2;(2)当土壤Cd含量约为3 mg/kg、p H6.5时,每年添加2000 g/m2的凹凸棒石粉,连续施用2年可使稻米Cd含量从0.5 mg/kg以上降低至0.2 mg/kg以下,稻米Cd含量与土壤p H呈显著负相关;(3)添加凹凸棒石可适度提高土壤的p H和CEC,同时还能降低农产品Cu、Zn含量,在防治耕地Cd污染上具有广阔应用前景。     

江苏宜溧富硒稻米产区地质地球化学背景

江苏宜溧地区分布有400 km2多的富硒土壤,并产出天然富硒稻米。通过系统分析研究宜溧富硒稻米产地的稻米、土壤、岩石、水样的Se等元素地球化学数据,探讨了控制宜溧地区富硒稻米产出的主要地质环境及地球化学背景因素,总结了Se等元素在米-土-岩之间的分布迁移特征。结果显示:(1)宜溧地区产出的富硒稻米主要受富硒耕地控制,稻米Se与耕地土壤Se、Corg.之间存在显著正相关性,米Se与土Se的相关系数R=0.81,土壤Se≥0.5 mg/kg的耕地中富硒稻米检出率为100%;(2)二叠系煤系地层中的杂色泥质粉砂岩、页岩是主要富硒原岩,其平均Se含量达到17.22 mg/kg,比当地土壤中Se高出5倍以上。富硒原岩沉积厚度越大,其上覆土壤的Se含量越高;(3)上述富硒岩层中夹杂一层几到几十厘米厚的铁锰结核透镜状沉积物,富集Fe、Mn、Cd、S、P等,其风化形成土壤可能富集Cd,但富硒稻米中未检测到Cd超标;(4)耕地土壤中有效Se小于0.02 mg/kg,有效Se占土壤Se的比例为0.16%~2%。富硒耕地土壤总体偏酸性,其p H一般介于4.6~6.5,富硒原岩更偏酸性,其p H一般介于4.2~5.5;(5)Se从源头向耕地迁移也是一个不断均匀化的过程,地势、气候条件、断层等对富硒耕地的分布有影响,山间盆地、沟谷、山前平原是形成天然富硒耕地的主要场所,特定断层可成为天然富硒耕地的边界。     

福建沿海地区土壤-稻谷重金属含量关系与影响因素研究

福建沿海地区土壤Pb含量远高于我国其他地区及全国背景值,其对农产品安全、生态环境的影响值得关注。本文采集该地区典型耕作区58套土壤-水稻样品,查明Pb、Cd等重金属元素含量特征及其关键控制因素。研究表明从水稻根→茎叶→稻谷,重金属元素含量和富集系数呈现明显的下降趋势,有害重金属As、Pb等的递减速率远大于植物营养元素Cu、Zn,指示水稻根部对重金属元素具有一定的阻截作用。土壤-稻谷间Pb具有显著正相关性,显示土壤Pb是稻谷Pb的重要来源;稻谷Pb含量与土壤有机碳呈显著负相关关系,与土壤pH呈弱负相关关系,说明富含有机碳、相对碱性的土壤环境可降低土壤Pb的生物有效性,减少稻谷对土壤Pb的吸收富集。土壤理化条件对稻谷Cd富集系数有显著影响,富含有机碳、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、S的土壤条件有利于阻断稻谷对土壤Cd的吸收,降低土壤Cd污染的生态风险。本项研究为开展水田土壤重金属污染治理修复、预测稻谷食用安全提供了重要的依据。     

浙江省东部土壤元素地球化学特征及意义

为了研究土壤和稻米元素地球化学分布特征及影响稻米中重金属质量分数的主要因素,对浙江省东部农田根系土-稻谷样品进行了采集和分析。结果表明：各研究区均有重金属元素质量分数高于区域地球化学背景值,尤其是温州南郊地区的Hg、台州泽国地区Cd、绍兴北郊地区的Hg,其质量分数分别是背景值的6倍、5倍及9倍;7个研究区中,只有嘉兴新胜地区的As质量分数超过背景值。其原因是这些地区工业化进程迅速,人为活动频繁,污染较严重。绍兴北郊、嘉兴新丰、嘉兴新胜和桐乡崇福地区稻米中As、Cd、Cr、Hg、Se和Pb质量分数均未超过标准限值。稻米对重金属元素的吸收富集主要受土壤有机质、pH、土壤阳离子交换量和黏粒组成等土壤理化性质的影响：土壤有机碳越丰富越有利于稻米对As、Cd、Cr和Ni的吸收;稻米对As、Cd、Mn和Ni的富集系数随着pH上升而下降;土壤阳离子交换量和黏粒组成与水稻As、Cu、Hg、Mn、Pb、Se和Zn的富集系数呈显著负相关。     

浙北地区土壤元素有效量及其影响因素研究

浙江省北部地区调查研究表明,受成土母质来源、土壤类型及其理化性质等因素的影响,土壤元素全量、有效量及其有效度表现为:1)低山丘陵岗地土壤中As,Cd,Mo,Pb和Se全量较高,As,Cd,Fe,Pb,Se和Zn有效量较高;而山前平原区土壤中Hg,Pb和Zn元素全量较高,由地表向深部的下降递度较小,显示为原始沉积成因特点。2)中酸性、富含有机质的红壤和水稻土中As,Cd,Cu,Fe,Mn,Pb,Se,Zn等元素有效度较高,水稻土Hg有效度最低;弱碱性或碱性、贫有机质的潮土和滨海盐砂土中As,Cd,Cu,Fe,Mn,Pb,Se,Zn等元素有效量较低,但B有效量及有效度均较高。3)统计分析表明,土壤中Mn,Cu,Zn,Mo,Cd,Pb,Se等元素全量与有效量间具显著正相关性,表明全量是有效量的重要影响控制因素;有机质含量与Fe,Cu,Zn,Cd,As和Pb有效度间为显著正相关,说明有机质较高有利于土壤元素活化;Fe,Cu,Zn,Cd,As,Pb和Se有效度与pH值为显著负相关,表明土壤酸性增强(酸化)会增加这类元素的生物有效性。     

稻米与小麦吸收土壤重金属的基本特征

防治土壤重金属污染已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要工作。利用江苏生态地球化学调查评价所积累的有关重金属分布资料,探讨了江苏相关地区稻米、小麦吸收土壤Cd等重金属的基本特征。研究结果显示:稻米、小麦吸收土壤环境中不同重金属的能力有较大差异,土壤中积累的Zn、Cd相对最容易为稻米、小麦所吸收,小麦吸收土壤Cd、Cu、Zn的能力相对更强,稻米吸收土壤Hg、As的能力相对更强,而小麦与稻米吸收土壤Pb、Cr的能力无显著差异;土壤Cd含量增加、酸碱度下降等都是促进稻米、小麦吸收土壤Cd的重要因素;江苏局部地区稻米、小麦样品Cd等重金属含量呈增长趋势,与局地土壤重金属污染程度加剧呈正相关。     

长江三角洲典型地区土壤-水稻系统中Cd的分布及其迁移制约因素

为了弄清楚长江三角洲土壤-水稻系统中Cd污染和迁移制约因素,采集了典型地区的水稻土壤、秸秆、籽实等样品共66组,测试了这些样品中重金属元素和常量元素的含量、土壤pH值和总有机碳含量等参数指标,并对这些参数进行相关性分析,评估水稻土壤与籽实中的Cd污染,探讨Cd空间分布,讨论土壤中pH值和有机质以及其他金属元素对Cd在水稻中积累的制约作用。结果表明：长江三角洲典型地区水稻土壤和籽实都存在Cd含量超标现象,土壤样品中Cd质量分数为（81.39～1 441.00）×10-9,平均值277.40×10-9,而水稻籽实样品中Cd质量分数为（10.44～692.40）×10-9,平均值55.63×10-9;根据土壤环境质量标准（GB 15618—1995）的二级标准,水稻土壤超标率为9.09%,超标样品主要分布在苏州、镇江和常州;根据食品中污染物的限量标准（GB 2762—2005）,水稻籽实Cd含量超标率为4.55%,超标样品集中在苏州和无锡;影响水稻积累Cd的因素有土壤中总有机碳、CaO、MgO、P的含量和pH值;水稻中S和Se含量与Cd含量关系密切,Cd与Zn表现为协同作用,土壤中S、Se和Zn的含量对水稻积累Cd无明显影响;提高土壤中pH值以及增加土壤总有机碳含量,能适当降低水稻中Cd的积累,适当增加土壤中Ca、Mg和P的含量能在一定程度上降低水稻对Cd的吸收。     

土壤-水稻系统中重金属等元素的相互作用——以黑龙江庆安地区为例

在土壤-作物系统中,农作物吸收Cd、As等元素的影响因素非常复杂,其中,元素间的相互作用是影响生物富集系数的主要因素之一.为了研究土壤-水稻系统中重金属等元素之间的相互作用,在黑龙江省典型水稻生产基地庆安地区采集了89组水稻籽实及根系土样品,测试了样品中重金属元素含量,运用相关分析,探讨了水稻籽实及根系土中重金属等元素之间的相互关系.结果表明：水稻籽实重金属元素富集系数之间多呈正相关关系;籽实Cd元素富集系数与土壤Se,籽实Cu元素富集系数与土壤TOC均呈负相关关系;籽实重金属元素之间多呈正相关关系;籽实Zn与土壤As呈正相关关系,籽实Cu与土壤Cd呈负相关关系.研究区土壤-水稻系统中,水稻籽实对重金属元素吸收的影响因素非常复杂,元素间协同或拮抗作用多样,其作用机理有待深入研究.     

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明：①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关（P<0.01）。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数（BCF）高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。     

江西龙南地区富硒土壤资源开发可行性研究

多目标区域地球化学调查结果显示,江西龙南地区表层土壤Se平均含量为0.34 mg/kg,总体足硒,局部富硒,且土壤中重金属元素含量处于安全水平。异常查证结果表明,富含硒的基岩是富硒土壤分布的控制因素。在研究区发现天然富硒水稻、富硒大豆优质农产品,其中大豆的富硒率达100%。土壤中有效Se与总Se呈极显著的正相关,总Se含量增大可增加有效Se量;有效Se与阳离子交换量(CEC)、N、P呈较显著的正相关,土壤中粘土矿物及有机质对Se有较强的吸附、络合作用,且土壤中有效Se主要以亚硒酸盐形式存在。水稻、大豆中Se的生物富集系数均与土壤Se、N呈显著负相关,与土壤K2O呈显著正相关。     

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     

水稻、小麦与土壤中重金属Cd含量的关系模拟研究

土壤污染防治工作已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要任务之一.为了科学预测我国大宗农作物(如水稻、小麦)与土壤重金属含量的关系,减少安全利用类农用地的大量农产品与土壤的协同监测,实现重金属污染农用地的安全利用,本研究以重金属Cd为例,选取对水稻、小麦Cd含量影响较大的土壤Cd含量、土壤pH值、土壤阳离子交换量(C...     

安徽水稻土中镉元素生态安全评价标准探讨

土壤中镉元素稳定的残渣态所占比例在重金属中为最低,其赋存形态以离子态为主,易被植物吸收的活性态较高,生态危害较大。稻米镉元素与土壤镉元素具有显著的正相关性。根据区域土壤镉元素与稻米镉元素含量及稻米镉超标率关系,将水稻种植土壤分为生态安全土壤、具生态安全风险土壤及生态安全高风险土壤,提出了土壤镉元素生态安全定量分级标准。     

浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价

富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别作物重金属超标风险。结果显示:研究区富硒土壤占38%,足硒土壤占62%,水稻和莲子富硒率分别为85.71%和100%;受黑色岩系风化成土影响,研究区土壤镉含量介于污染筛选值和风险管控值之间的样品比例为26%,且Cd活动态和潜在活动态所占比例分别为57%和40%,水稻籽实中Cd超标率为31%,莲子Cd含量均不超标。基于土壤重金属总量和形态的风险评价表明,富硒土壤开发利用的风险区主要位于西皮山岗和腰塘边一带,建议禁止种植农产品,其他黑色岩系发育的富硒丘陵地区,虽然土壤镉含量较高,但因土壤Cd的生物有效性和水稻中Cd的超标率较低,应加以保护和合理开发利用。     

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。     

成都平原区水稻土成土剖面Cd形态分布特征及影响因素研究

成土过程中不同形态镉(Cd)迁移转化的影响因素研究对于了解Cd的地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都平原区农田生态系统水稻土剖面中不同形态Cd分布特征为例,探讨成土过程中不同形态Cd的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:总量Cd、离子交换态Cd和碳酸盐Cd均表现出表层富集,深层含量稳定的特征;岷江流域和沱江流域水稻土Cd含量的背景值分别为0.147,0.215mg·kg-1。外源输入耕层土壤中Cd主要为活动态,其增加量占Cd总量增加量的60.71%~90.52%,向下垂向迁移能力非常弱。成土过程随着土壤中Cd总量增加,稳定态Cd含量显著增加,而活动态Cd含量明显降低。土壤的pH值主要对碳酸盐态Cd含量有影响,pH值越大,其含量越高;随着土壤成熟度增高,粉粒和粘粒含量增加的同时,残渣态Cd含量显著降低,而有机结合态Cd含量显著增高。耕层土壤中Cd的生物有效性系数高达0.59~0.65,已经严重地影响到农作物安全。     

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。     

德阳镉污染农田区生态安全性及居民健康风险评价

对四川德阳地区土壤镉等重金属污染区大米、小麦安全性进行了评价,并建立了水稻籽实镉含量与根系土镉、有机质含量、pH值的回归方程,据此预测德阳地区水稻镉超标面积。根据当地居民主食(大米、小麦)镉等重金属元素的摄入量,对镉污染区人体健康风险进行了评价。研究表明,德阳地区大米、小麦重金属污染均以镉为主。预测水稻镉超标面积达1 547.95 km2,占研究区面积的73.47%。人发镉等重金属元素存在明显异常。人发镉含量高值区与土壤镉异常和居民主食镉摄入量高值区分布有一致性。什邡市、绵竹市、安县、旌阳区、广汉市居民主食(大米、小麦)镉摄入量均超标2~10倍。重金属污染造成人体健康风险最高的是绵竹、什邡地区,其次是旌阳区。     

洞庭湖平原土壤铅活动性影响因素研究

为了系统地探讨洞庭湖平原土壤铅(Pb)活动性特征及其影响因素,本次研究在常德市、益阳市、株洲市共采集了110件水稻根系土样品,讨论了土壤Pb活动态含量和活动系数与有机质、pH值、阳离子交换量(CEC)等土壤理化性质的相关性,并据此建立了Pb活动态含量和活动系数的预测模型。研究结果表明:土壤Pb含量、pH值、有机质含量、CEC和风化程度都是影响Pb活动态含量及活动系数的主要因素。pH值、CEC和有机质含量都会影响土壤缓冲能力,进而影响Pb的活动性。土壤Cd含量和Zn/Pb值也与Pb活动态含量有显著相关性;在不同的浓度梯度内,Cd与Pb的交互作用不同;土壤具有较高的Zn/Pb 值时,Pb活动态含量较低。采用逐步回归法建立了土壤Pb活动态含量以及活动系数的预测模型,土壤Pb活动态含量用土壤pH、Pb含量、CEC和Na₂O/K₂O值进行预测,活动态系数用pH、CEC、SiO₂/Al₂O₃值进行预测,预测效果均较好。