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Heavy metal pollution in soil
Heavy metals are particularly prominent among soil inorganic pollutants, mainly due to their inability to be decomposed by soil microorganisms and their tendency to accumulate and transform into more toxic methyl compounds. Some even accumulate in harmful concentrations through the food chain, seriously endangering human health. The main heavy metal pollutants in soil include mercury, cadmium, lead, copper, chromium, arsenic, nickel, iron, manganese, zinc, etc. Although arsenic is not a heavy metal, its behavior, source, and harm are similar to heavy metals, so it is usually included in the heavy metal category for discussion. In terms of the needs of plants, metal elements can be divided into two categories: ① elements that are not needed for plant growth and development, but are more harmful to human health, such as cadmium, mercury, lead, etc Elements required for normal plant growth and development, and having certain physiological functions on the human body, such as copper, zinc, etc., can cause pollution and hinder plant growth and development.
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  • Trans CSAE. 2023, 39(24): 109-116. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202306136
    Abstract (1) Knowledge map Save
    中国土壤类型丰富多样，不同区域土壤重金属赋存形态各异，难以实现对不同区域不同类型土壤重金属有效性的比较与评价。为筛选建立适宜区域农田土壤重金属的有效性评价的方法，该研究选择滇东地区5种性质差异较大的典型农地土壤（黄棕壤、黄壤、红壤、石灰土和紫色土）运用正交试验法将AB-DTPA法的提取条件（固液比、提取剂pH值和振荡时间）进行正交组合，建立土壤-作物Pb迁移模型与总量法、CaCl_2-DTPA法和AB-DTPA法进行拟合优度对比，并以白菜和菠菜为指示作物开展盆栽试验，探讨不同分析方法与作物Pb累积能力的相关性，进而综合评价不同方法的适宜性。结果表明，1）固液比（g/mL）1:3、提取剂pH值7.6以及振荡时间120 min对Pb有效态的提取量有较大的影响；2）与其他方法相比，优化AB-DTPA法（固液比1:3、pH值7.6和振荡时间120 min）能更好地预测作物对Pb的吸收能力；3）盆栽试验表明，优化AB-DTPA法提取的土壤Pb有效态含量与白菜和菠菜吸收Pb含量具有更好的相关性（R~2=0.898, R~2=0.752）,Pb的加标回收率范围为99.5%～113.0%，准确度高。4）将土壤pH值加入预测模型表明，土壤pH值对土壤Pb与在作物可食部分中相关性影响很小，表明优化AB-DTPA法很稳定。因此，优化AB-DTPA法适用于滇东地区农田土壤Pb有效态的提取，该法具有可行性、广普性和准确性。研究结果为区域农田土壤修复技术效果及污染风险评价提供基础依据。
  • Trans CSAE. 2023, 39(24): 235-244. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202309093
    Abstract (4) Knowledge map Save
    为探究有机废液在镉污染土壤施用对作物生长和环境健康风险的影响，该研究针对豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液5种价格低廉且在农业中应用广泛的有机废液，通过盆栽试验分析了施用2 mL/kg的5种有机废液对白菜生长与镉吸收的影响，并从白菜光合作用及抗氧化酶活性等角度进行了效果对比研究。结果表明，除氨基酸母液处理外，豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液处理较对照均可显著增加镉胁迫下白菜叶片净光合速率（P<0.05），促进白菜生长，其中施用玉米浆浓缩液分别使白菜地上部和地下部干质量提高了21.66%和68.75%。与对照相比，施用玉米浆浓缩液使白菜地上部的镉浓度降低了22.06%，并显著提高了白菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性（P<0.05），糖蜜液和氨基酸母液处理没有降低白菜镉浓度。施用玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液均可显著降低白菜丙二醛含量（P<0.05），提高土壤有效态镉含量。综上，5种有机废液对镉污染条件下白菜生长和镉吸收转运的影响不同，玉米浆浓缩液促进白菜生长并减少镉积累效果最好，氨基酸母液效果最差。
  • Trans CSAE. 2023, 39(22): 144-156. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202307275
    Abstract (7) Knowledge map Save
    为更好地研究利用光谱反映的土壤重金属信息,实现具有多重金属复合污染问题的铅锌矿区土壤重金属含量高光谱快速估测,该研究以河北省某铅锌矿区为例,首先对研究区土壤的Cu、Cr、Ni、Zn、Cd、Pb污染状况进行了评价分析,其次基于实验室高光谱数据,组合变换光谱、特征变量和反演算法形成不同反演策略,通过各反演策略下的重金属反演精度比较,定量分析不同光谱预处理、特征选择和建模算法的优劣与适应性,构建最优反演模型。研究结果表明:1)研究区土壤Cr、Ni清洁程度较好,其余Cu、Zn、Cd、Pb均有不同程度污染;参比当地土壤背景值,区域内梅罗综合污染指数均值29.71,为重度污染,潜在生态风险因子均值1 330.32,处于高生态风险状态;2)光谱预处理可以增强土壤重金属信息表达。其中,光谱微分效果较好,但易受噪声影响,而多元散射校正、标准正态变量、倒数对数变换可以进行光谱去噪,提升处理效果;3)特征选择方法中,相关系数法选择特征波段数目多,不同重金属反演R~2差异较大;Boruta法选择特征波段数目少,不同重金属反演R~2差异较小;4)BPNN、XGBoost可以较好描述重金属含量与光谱的非线性关系,相较于其他算法具有更好表现,分别实现了Cr、Ni、Zn和Pb、Cd的最优反演,SVMR实现了Cu的最优反演。研究表明,不同的光谱预处理、特征选择与建模算法对于土壤重金属含量的反演均具有较大影响,选择合适的处理、建模算法可以有效提升反演精度。该研究为进一步实现高效、准确、大范围遥感监测铅锌矿区土壤重金属污染状况提供参考依据。
  • Trans CSAE. 2023, 39(18): 226-233. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202302002
    Abstract (4) Knowledge map Save
    为揭示小流域尺度土壤铅（Pb）含量的空间分异规律及影响机制，提高土壤污染修复与管控效率。该研究以蟒河小流域为研究区，采集121份土壤表层（0～20 cm）样品和15份环境辅助样品，利用经典统计学、地统计学和地理探测器等模型方法对土壤Pb空间分异特征及其影响因素展开研究。结果表明：1）蟒河小流域土壤Pb含量的平均值为110.40 mg/kg，高于区域背景值，部分点位超过农用地土壤污染风险筛选值，存在污染风险；2）土壤Pb含量变异程度为强变异，且不同方向均存在较强的变异程度，南-北（0°）和东北-西南（45°）变异在空间变异中占主导作用，变异程度受成土母质、地形等结构性因素影响大。3）经验贝叶斯克里金空间插值显示土壤Pb含量整体由西南向东北带状逐步增加，局部特征明显，东北部山前平原和中部平原区域是土壤Pb污染风险监测的重点区；4）地质类型和土地利用对土壤Pb含量空间分布差异具有最强解释力，叠加距矿山距离和工业距离等因素后，其交叉作用影响程度显著增加，地质地形、大气等自然因素叠加工矿企业及农业生产等复杂环境下区域重金属污染综合研究是未来面临并需要研究的重要内容。该研究可为南太行典型区复杂环境下土壤重金属污染防治与修复治理提供精准支撑。
  • Agric Eng Technol. 2024, 44(05): 47-48. https://doi.org/10.16815/j.cnki.11-5436/s.2024.05.019
    Abstract (3) Knowledge map Save
    该文深入探讨了农田土壤重金属污染监测技术的应用。以任丘市农田为案例背景，阐明了农田土壤重金属污染监测技术的应用路径，包括传统土壤采样和化验技术、土壤光谱技术以及土壤传感器和遥感技术。研究结果表明，这些技术为确保农产品质量、食品安全和可持续农业生产提供了重要支持。旨在为农业部门在探索农田土壤重金属污染监测技术方面提供参考。
  • Agric Eng Technol. 2024, 44(07): 37-39. https://doi.org/10.16815/j.cnki.11-5436/s.2024.07.016
    Abstract (0) Knowledge map Save
    该试验设置茶叶专用肥(CK)、猪粪有机肥增施(T1)、茶渣有机肥增施(T2)、沼渣有机肥增施(T3)4个处理，了解不同有机肥增收对茶园土壤肥力和安全性的影响。试验结果表明，有机肥均能提高土壤肥力；对个别重金属积累有影响，但影响较小，均在限量标准中；均能提高土壤中微生物的多样性和CO_2释放率，改善土壤环境。同时，增施有机肥存在一定潜在土壤环境质量和茶叶食品安全风险，但可加强监测，通过施用量和施用期限调整确保茶园土壤质量和茶叶食品安全。
  • Trans CSAE. 2023, 39(04): 200-207. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202209073
    Abstract (2) Knowledge map Save
    施硅（Si）可以有效减少水稻镉（Cd）积累，但稻壳灰（rice hull ash,RHA）作为一种广泛易得的富Si材料能否减控水稻Cd积累尚未清楚。为探究RHA对水稻Cd积累的影响，寻找一种可应用到田间的低成本富Si控Cd材料，该试验按土壤质量比分别添加0.2%、1.0%、4.0%的RHA，种植湘晚籼（低Cd积累品种）和玉针香（高Cd积累品种）两种水稻，探究RHA对两个水稻品种Cd积累的影响。结果显示，施加RHA提高了土壤Cd活性，促使铁锰氧化物结合态Cd向可交换态Cd和碳酸盐结合态Cd转换。RHA对水稻Cd积累的影响因水稻品种而异，施加RHA可抑制湘晚籼体内Cd转运，使秸秆Cd含量降低25%～44%，由白根至秸秆、节点I至节间I、节点I至旗叶的转移系数分别降低42%～48%、2%～55%、30%～70%;RHA对玉针香吸收与转运Cd则无抑制作用。该研究结果揭示了RHA对水稻Cd积累的差异影响，为减控水稻Cd吸收提供了一种低成本的富Si材料。
  • Trans CSAE. 2023, 39(05): 265-270. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202207160
    Abstract (6) Knowledge map Save
    为了探讨基于小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属含量的潜力，该研究以江苏省宜兴市徐舍镇为研究区域，于2019-2020年采集农田土壤样品和小麦叶片光谱，经7种不同的光谱变换预处理后，以遗传算法（genetic algorithm,GA）优化的偏最小二乘回归算法（partial least squares regression,PLSR）对预处理后的光谱建立土壤重金属镉（Cd）和砷（As）含量的估测模型，并对模型结果进行精度评价。研究结果表明：1）光谱预处理技术能够突出光谱中的一些隐藏信息，对小麦叶片光谱进行微分变换、多元散射校正、标准正态变换等数学变换后更加有利于提取光谱敏感信息。2)GA-PLSR相较于一般的PLSR方法提高了模型精度，将GA用于光谱波段选择可以优化模型精度和提高稳定性。3）土壤Cd含量的最佳估测模型为标准正态变换预处理光谱与GA-PLSR结合，其外部验证的决定系数为0.87、均方根误差为0.04 mg/kg、相对分析误差为2.72；土壤As含量的最佳估测模型为多元散射校正预处理光谱与GA-PLSR结合，其外部验证的决定系数为0.91、均方根误差为0.32 mg/kg，相对分析误差为3.25。因此，能够利用小麦叶片高光谱间接估测土壤重金属Cd和As含量，该研究为将来实现定量、动态、无损遥感监测大面积农田土壤重金属污染状况提供参考依据。
  • Trans CSAE. 2023, 39(09): 217-224. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202211142
    Abstract (3) Knowledge map Save
    昆虫生物转化有机废弃物是缓解饲料蛋白源短缺和生态环境压力的有效手段。受限于养殖工艺复杂,获取的昆虫蛋白和虫粪常存在物料特性均一性低、稳定性差等问题,加之对产物特性影响作用不明,导致市场接受度低而限制其产业化应用。该研究以获取优质蛋白原料和肥料为目的,以预处理餐厨残渣-腐生链生物转化中的过程产物为研究对象,分析蝇蛆生物转化餐厨残渣对蛆虫、虫粪理化特性的影响,并探究重金属、霉菌等有害物质消减规律。研究结果表明:蛆虫幼虫饲喂4 d收获最佳,此时蛆虫蛋白质质量分数超过14.79%,粗脂肪质量分数超过6.80%,蛆虫干粉氨基酸组成基本符合FAO/WHO推荐值,有害微生物和霉菌含量低于微生物饲料添加剂规定的最高允许量,可替代中国饲料原料三级红鱼粉使用。蛆虫对砷、铅、汞、镉、铬等重金属元素的生物富集系数分别为0.08、<0.01、0.17、3.71、0.04,对镉元素的富集能力最强,对铅元素的富集能力最小。经蛆虫生物转化处理后,虫粪中重金属元素质量分数明显降低,分别为0.25、1.50、0.03、<0.01、10.90 mg/kg,在与其他样品有机质含量差异不大的情况下,可作为优质肥料使用。该研究可为蝇蛆生物转化餐厨残渣提供重要的基础数据,为后续蛆虫品质评价、资源筛选及饲料化应用提供理论依据。
  • Trans CSAE. 2023, 39(11): 238-244. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202212032
    Abstract (3) Knowledge map Save
    为明确不同自然环境过程（氧化还原、降雨、光照）对生物炭的老化作用及其对重金属吸附能力的影响，该研究以不同温度（200、500℃）和气氛（O_2、N_2）下热解的小麦秸秆生物炭为研究对象，采用化学氧化、干湿交替、紫外光照氧化3种人工老化方法模拟生物炭在自然环境中的老化过程，并分析老化作用对生物炭理化性质及镉（Cd）吸附能力的影响。结果表明：与初始生物炭相比，老化作用使生物炭表面破碎，孔隙结构增多，提高了生物炭比表面积。干湿交替老化使低温生物炭的比表面积增大0.85倍，而经过化学氧化后的低温生物炭、高温生物炭比表面积分别增大8.81、0.37倍。老化过程使生物炭的官能团种类减少，且含氧官能团数量发生不同程度的变化，其中化学氧化使羧基、内酯基等含氧官能团增多，而干湿交替及紫外光照老化主要引起含氧官能团数量的减少。此外，热重分析结果表明化学氧化使低温生物炭热稳定性降低，经过不同方式老化后的高温生物炭热稳定性均增强。化学氧化、紫外光照、干湿交替3种老化处理均可提高低温类和高温类生物炭的吸附能力，Cd~(2+)吸附量分别提高498.95%～799.36%、436.10%～768.43%、35.53%～128.10%。因此，生物炭实际应用时需综合考虑其环境过程、特性变化以及目标污染物种类，以促进生物炭环境应用的长远发展。
  • Comparison and preference of source analysis models for heavy metal contamination of soil from alum mines in Anhui Province, China
    ZHOU Beibei and LI Wenqian and GUO Jiang and CHEN Xiaopeng and GAN Bin and YANG Yujiao and YANG Qiang and FAN Dongliang and YANG Xie and YANG Zehao and An Fengqiu
    Trans CSAE. 2024, 40(03): 321-327. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202309190
    Abstract (5) Knowledge map Save
    矿区资源开采导致土壤污染日益严重，直接影响周边土壤、水体环境的稳定性，精准预测重金属污染源解析对矿山修复、治理具有重要指导作用。在前期研究基础上，为提升土壤介质模型的解释度，进一步选取了土壤重金属源解析评价中成熟度高且精准性好的正定矩阵因子分析法（positive matrix factorization, PMF）及绝对因子分析-多元线性回归（absolute factor analysis-multiple linear regression, APCS-MLR）模型，以充实前期UNMIX多元受体模型分析矾矿土壤重金属污染来源及源贡献率的结果，结合生态风险评价方法，对比定量条件下最适宜解析研究区域源的模型。结果表明：1）生态高风险区域主要集中在研究区南部和东部，Cd是矿山主要风险元素，地累积指数（index of geoaccumulation）均值3.75与潜在生态风险指数（potential ecological risk index）均值731.22解析结果高度一致，但潜在生态危害指数的结果综合性更好。2）对比3种模型的污染源解析结果，PMF模型解析出4个污染源：分别为燃煤源、自然-交通综合源、自然源和大气沉降源，源贡献率分别为38.15%、20.62%、24.28%、16.95%。3)PMF模型的总体变量拟合优度R2达到了0.96，拟合效果最好。PMF模型模拟数据会集中采样点误差，确定最适污染源数目及相应污染物贡献率，使得源解析结果更精准，更适用于复杂的矿山污染土壤情况，符合实际研究情况。该研究结果可为后续矿区开采后污染土壤的修复治理工作提供溯源依据参考。
  • Inversing heavy metal contents in farmland soil in Xiong’an New Area of China using spectral response characteristics
    LI Xuqing and GU Huitao and DING Xueyao and ZHANG Wenlong and LI Lingfei and TANG Ruiyin and CHEN Xuying and WU Yanping
    Trans CSAE. 2024, 40(04): 121-128. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202310195
    Abstract (3) Knowledge map Save
    分析并监测雄安新区农田土壤污染状况，对于保障粮食安全、建设绿色雄安具有重要意义。该研究以雄安新区为研究区，基于多源遥感数据珠海一号（Zhuhai-1）OHS数据、哨兵二号（Sentinel-2）L2A级数据的波谱响应特征及实地测得的农田土壤重金属含量数据，在对土壤重金属含量单因子与多因子污染评价的基础上，筛选出3种超标的农田重金属元素铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn），采用偏最小二乘回归方法（partial least squares regression,PLSR）建立农田土壤重金属含量反演模型。利用Zhuhai-1提取土壤样本点的原始光谱反射率以及4种变换后的光谱反射率，Sentinel-2提取7种对重金属胁迫敏感的植被指数，将其与3种土壤重金属含量作相关性分析，筛选出敏感波段与植被指数，即波谱响应特征，构建土壤重金属含量反演模型。结果表明，3种模型整体反演精度较为优良，Pb含量反演模型决定系数（determination coefficient,R~2）为0.490，均方根误差（root mean squared error,RMSE）为4.66 mg/kg，平均绝对值误差（mean absolute error,MAE）为1.92 mg/kg;Cu含量反演模型R~2为0.491,RMSE为16.85 mg/kg,MAE为3.69 mg/kg;Zn含量反演模型R~2为0.664,RMSE为20.63 mg/kg,MAE为9.36 mg/kg。将该模型应用于雄安新区农田区域，得到大部分农田土壤中Pb含量均未超过风险筛选标准，在研究区西南部、西部部分区域Cu含量超过土壤污染风险筛选值，同时在研究区西部、西南部Zn污染较严重，雄安新区东南部部分农田有Zn零星分布，其他区域Cu和Zn含量未超过国家土壤污染风险管控值。因此，利用多源遥感数据波谱响应特征反演土壤重金属Pb、Cu和Zn含量，能够快速准确地实现对雄安新区土壤重金属污染情况的调查，同时为大面积土壤重金属含量监测提供解决方案。
  • Fabrication of electric field-regulated electrochemical sensing device with laser-induced graphene for heavy metal detection
    LIU Chang and WANG Yuan and YUAN Xiuhua and LIU Dong and CHEN Zuo and YOU Tianyan
    Trans CSAE. 2024, 40(04): 215-223. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202310005
    Abstract (3) Knowledge map Save
    为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-inducedgraphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg~(2+)、Pb~(2+)的分析。该装置主要包括电场施加模块与LIG电极阵列传感器两个部分,前者以AT89S52单片机作为主控芯片、DAC0832作为电压输出端口,设计单片机控制电压输出的电场施加装置,实现了可编程电压的稳定输出;后者则通过结合CO_2激光直写和环氧树脂转印技术,提出了LIG电极阵列的快速制备方法,并进一步构建了LIG基功能核酸比率电化学传感器。在检测过程中,通过调控施加电场的性质,该装置实现了Hg~(2+)、Pb~(2+)在传感器表面的快速特异性富集以及响应信号的稳定获取,其对Hg~(2+)、Pb~(2+)检测限分别低至8.5×10~(-12)mol/L(4.25×10~(-11)mg/L)和4.6×10~(-13)mol/L(2.22×10~(-12)mg/L),实现了农田灌溉用水中Hg~(2+)、Pb~(2+)的现场精准检测。该装置利用施加电场与LIG阵列传感器,实现了重金属离子的快速、精准、现场分析需求,对于农田环境重金属污染的监测及治理具有重要意义。
  • Sources apportionment and spatial prediction of soil heavy metal pollution using UNMIX model and multivariate statistical simulation
    YANG Qingke and WANG Lei and LI Pingxing and LYU Ligang and FAN Yeting and ZHU Gaoli and WANG Yazhu
    Trans CSAE. 2024, 40(04): 224-234. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202310210
    Abstract (1) Knowledge map Save
    为摸清江苏省太仓市土壤重金属来源和污染情况，开展土壤表层样品采集和重金属含量分析，选取新型受体（UNMIX）模型解析重金属的来源和贡献，并采用地累积指数和多元地统计技术，实现重金属污染的定量评价和空间预测。结果表明：1) As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的含量较高，超过全国和江苏省土壤重金属背景值；Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的富集程度较高，而As、Cr和Ni的富集系数正常，与自然基础水平相近。2) 8种重金属元素呈现岛状的空间分布特征，并在部分区域存在高值区，表明人类活动对土壤环境具有负面效应。3）土壤重金属受到交通-工业源、自然-农业源、工业-自然源和农业-工业源的综合影响，贡献率分别为35.18%、27.32%、20.26%和17.24%。其中Hg、Pb、Ni、Cu和Zn主要来源于交通-工业源，Cr、Zn和Cu主要源自自然-农业源，As和Ni主要为工业-自然源，Cd主要为农业-工业源。4) Cd、Hg和Ni，污染程度最高，60.38%以上的点位达到轻度污染及以上等级；As、Cu和Zn，污染居中；Cr和Pb的影响较低。5) Ni、Cd和Hg的污染面积最大，分别达到107.42、75.56和55.02 km~2，且潜在污染空间成片分布。该研究作为土壤基础调查的核心，可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。
  • Adsorption characteristics of ball clay for mono and multi-component heavy metal ions
    CHEN Rong and WANG Biao and HAO Dongxue and GAO Jinning and WANG Weizhuo and GAO Yucong
    Trans CSAE. 2024, 40(04): 245-253. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202310042
    Abstract (3) Knowledge map Save
    重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)的吸附效果和竞争吸附关系。单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律。最佳吸附平衡时间为90 min;最佳溶液pH值为5。pH值对球黏土吸附5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)、Pb~(2+),当pH值从2增到5时,Zn~(2+)吸附量提高了184%。球黏土对5种离子Pb~(2+)、Cr~(6+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)的饱和吸附量分别为311.847、301.437、263.213、195.435和179.635 mg/g。通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb~(2+)(497.593 mg/g)>Cr~(6+)(442.868 mg/g)>Zn~(2+)(339.376 mg/g)>Cd~(2+)(290.039 mg/g)>Cu~(2+)(194.941 mg/g)。多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势。各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr~(6+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)。通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力。与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义。
  • Impacts of thermal hydrolysis on anaerobic digestion and heavy metal risk in chicken and cow manure
    REN Zhengran and WANG Jiawei and GAO Jinhua and WEN Yang and HAN Jun and LI Xiangkun and MA Peiyuan and ZHANG Han
    Trans CSAE. 2024, 40(04): 254-261. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202312111
    Abstract (8) Knowledge map Save
    为探究热水解预处理对鸡粪和牛粪在厌氧消化过程中产气效率的提升作用以及对消化残渣中重金属形态变化及潜在生态风险的影响。该研究以鸡粪和牛粪为处理对象，采用热水解处理技术，开展了连续中温厌氧消化试验。考察了热水解对畜禽粪污可生化性和重金属迁移风险。该研究还评估了连续施用厌氧消化鸡粪和牛粪15 a后土壤中重金属的积累量和Hakanson潜在生态风险指数。试验发现，鸡粪中木质纤维素含量占干固体总量的25%，牛粪为57.7%。热水解处理能够增强牛粪中木质纤维素的水解，热水解后木质纤维素的降解率为19.2%；但热水解对鸡粪的木质纤维素水解影响不明显，降解率仅为5.3%。鸡粪挥发性固体（volatile solid,VS）产气率为482 L/kg，热水解后产气率提升了12.4%；牛粪产气率为321 L/kg，热水解后产气率提升了31.2%。仅通过热水解不能降低鸡粪中重金属的迁移风险；而经过厌氧消化后，除Hg和Ni外，其他重金属迁移风险均降低到了低风险水平。牛粪经过热水解和厌氧消化处理后重金属向残渣态转换，但迁移风险没有明显改善。连续施用鸡粪和牛粪15 a后，土壤未出现的重金属积累，且15 a内总潜在生态风险等级处于低风险。该研究结果可为鸡粪和牛粪的能源化、无害化处理以及土地利用应用提供了理论依据和数据指导。
  • Accumulation characteristics and control technologies of heavy metal contamination in facility soil of China: A review
    WANG Zihao and LIANG Hongyi and ZHANG Donghan and LI Longcheng and WEI Lulu and WAN Yanan and CHEN Qing
    Trans CSAE. 2024, 40(9): 1-14. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202402012
    Abstract (5) Knowledge map Save
    长期集约化耕作导致中国设施土壤重金属累积和面源污染风险增加的状况已引起广泛关注。该研究总结了中国设施土壤重金属累积状况及其来源，发现长期盲目投入肥料及农药是引发设施菜田土壤重金属累积问题的主要原因。目前，设施土壤重金属累积呈现出广泛性和中轻度污染特征，其中镉是主要的污染元素。遵循面源污染治理中“源头预控-过程阻断-末端修复”原则，基于国内外文献综述，该文总结归纳出适用于设施土壤重金属累积特征与污染的联合阻控技术及作用机制。首先在灌溉和肥药投入等源头环节减少重金属输入；其次在作物种植过程中，通过选用重金属低积累特性的蔬菜种类或品种，结合水肥一体化施用大分子有机水溶性肥料或叶面喷施具有阻控重金属作用的营养型阻控剂，抑制作物吸收重金属；最后在末端修复环节，利用具有多元功能的土壤改良剂或微生物菌剂进行土壤钝化修复，或采用具有超重金属富集能力且能提高设施土壤生物多样性的植物作为填闲作物，实现生物修复的目标。该联合阻控技术的原则在于协同考虑污染防治、土壤改良、减肥增效等农学和环境目标，集成土壤修复与改良、水肥一体化、填闲作物栽培等技术，并兼顾设施土壤重金属污染修复工程所面临的投入品成本较高、经济效益不明显、缺失可持续改良导致效果不稳定等问题，优推能够钝化重金属并改良土壤的多功能土壤改良剂以及具有阻控重金属吸收、提高作物抗逆性的多功能有机水溶性肥料。上述措施能解决设施土壤普遍存在的重金属累积问题，提升土壤的安全生产能力，可为设施农业可持续发展提供更有效的技术支撑。
  • Distribution, sources and potential ecological risks of soil heavy metals in the main stream of the Yangtze River
    YANG Qingke and WANG Lei and LI Pingxing and SHAO Zinan and ZHU Gaoli and WANG Yazhu
    Trans CSAE. 2024, 40(9): 190-198. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.202312092
    Abstract (5) Knowledge map Save
    为掌握长江干流沿江地区土壤重金属状况，开展土壤表层样品采集和重金属空间分布研究，使用PMF（positive matrix factorization）模型解析土壤重金属来源，并选取地累积和潜在生态风险等方法，评估重金属的污染状况和生态风险。结果表明：1）土壤重金属的积累程度不同，As、Cd和Cu的超标率高，污染明显。Cd和Cu的变异系数高于1.0，分布不匀，受某些污染源的影响显著。2）各重金属含量呈现条带状的空间格局，在多个地区出现高值，土壤环境质量受到人类活动的负面影响。3）土壤重金属积累主要来源于自然、工业排放、交通运输和农业生产，贡献率分别为36.65%、28.48%、20.07%和14.80%。其中Cd与工业活动有关，Pb和Zn来自交通排放，Cr和Ni与自然源密切相关，As和Cu来源于农业生产。4）Cd的污染程度最高，81.88%的点位达到轻度污染。40%以上的点位受到As、Cu、Ni和Pb污染。75%以上点位的Cr和Zn含量较低，污染程度不高。单项生态风险指数的均值从大到小依次为：Cd、As、Ni、Cu、Pb、Zn、Cr。综合生态风险指数均值为63.17，处于轻微风险水平。该研究作为土壤生态调查的核心，可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。
  • Chin J Agrometeorol. 2021, 42(04): 272-286.
    Abstract (3) Knowledge map Save
    采用室内模拟实验,以南方砷镉铅复合污染的酸性红壤为对象,利用化学钝化原理,探讨钝化材料对重金属稳定化的技术效果及应用配方,以期为砷镉铅复合污染红壤修复与安全利用提供依据。具体做法为:选择生物炭(BC)和石灰(SH)为钝化材料,以土壤重量的1%、4%为材料添加量,单一或混合施用于砷镉铅复合污染土壤,并于恒温(25℃)条件下培养60d,在实验进行至第1天、第30天、第60天时取样,测定红壤酸碱度(p H)和水溶态(Water soluble)有效砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)即WSAs、WSCd、WSPb含量,以及土壤重金属As、Cd、Pb结合态含量与占比的变化,明确生物炭石灰单/混施对重金属的稳定化效应。结果表明:生物炭/石灰无论单施或混施均能不同程度地降低土壤中水溶态WSCd和WSPb含量,钝化效率分别为33.51%～78.89%和9.05%～96.24%。而材料单施(1BC、4SH)和两者混施高用量(4BC4SH)处理,均能大幅降低土壤中有效As含量,钝化效率为10.25%～55.27%,其中以两者混施高用量(4BC4SH)处理对土壤重金属As、Cd、Pb协同钝化的效果最佳,当培养实验进行至第60天时,钝化效率依次达55.27%、76.39%和96.24%。培养后土壤中As形态由易被植物吸收的非专性吸附态、专性吸附态转化为稳定的残渣态,土壤中Cd和Pb则由活性最强的酸可提取态转化为残渣态,土壤中As、Cd、Pb的稳定化效应明显,迁移系数下降;此外,生物炭/石灰的单施及混合施用,均可导致土壤酸碱度(p H)显著提升(P<0.05),有利于南方酸化土壤的改良。总体而言,本研究中生物炭/石灰两者混施高用量水平下(4BC4SH)土壤重金属的钝化效果最优,可实现对As、Cd和Pb复合污染红壤的稳定化修复。
  • J Econ Anim CJCR_IF. 2020, 24(03): 167-173. https://doi.org/10.13326/j.jea.2019.1380
    Abstract (3) Knowledge map Save
    重金属是一类非降解且富集性较强的常见水体污染物。重金属被鱼类摄取后不能在其体内被代谢排出,而且在低浓度暴露下可富集在鱼类的肾脏、肝脏等器官中;而当重金属的浓度过量时,还会产生毒性作用,对鱼类的生长、发育等过程产生一定影响,甚至致鱼死亡。文中综合了目前已有的相关研究成果,从重金属的定义、重金属进入鱼类体内的途径、重金属对鱼类的毒性效应方面综述了重金属对鱼类的影响,并提出今后对重金属毒性效应的研究方向。
  • J Econ Anim CJCR_IF. 2021, 25(04): 269-275+280. https://doi.org/10.13326/j.jea.2020.1558
    Abstract (5) Knowledge map Save
    黑水虻幼虫对有机废弃物的取食范围广,可有效缓解日益增长的有机废弃物带来的环境污染问题,获得的昆虫产品富含高蛋白和脂肪,而且所含的氨基酸成分多样,可作为良好的饲料原料用于动物饲料生产。但是,由于有机废弃物中存在大量重金属及致病菌,取食有机废弃物的黑水虻可能存在潜在的生态风险和健康风险。文中综述了重金属和致病菌对黑水虻的影响及其风险评估模型,为有机废弃物安全转化黑水虻昆虫蛋白提供思路。
  • Chin Anim Husb Vet Med. 2024, 51(05): 1880-1892. https://doi.org/10.16431/j.cnki.1671-7236.2024.05.009
    Abstract (0) Knowledge map Save
    【目的】分析新疆6个棉花主产区棉秸秆的农药残留、重金属污染物和黄曲霉毒素B_1(aflatoxin B_1,AFB_1)等指标的含量，以期填补棉秸秆饲料化利用药物残留等基础数据缺失的问题。【方法】在新疆6个棉花种植区中各随机选一块棉田，设置前、中、后3个区域，每个区域设置5个1 m~2的样方，留茬15 cm,采集样方内所有棉秸秆，用剪枝钳剪碎混匀后按四分法采集1 kg样品，用于检测58种农药残留、AFB_1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、氟和5种重金属污染物含量。【结果】新疆6个棉花主产区样品中检出的农药残留分别仅为3、5、3、3、2和1种，大部分登记喷施的农药在棉秸秆样品中并未检出残留。检出的棉秸秆样品中氰戊菊酯、三唑磷、虫螨腈、毒死蜱、甲氰菊酯、吡唑醚菌酯、氯氰菊酯、马拉硫磷和啶虫脒的最大残留量为0.150、0.190、0.087、0.210、0.043、0.058、0.024、0.014和0.015 mg/kg,均低于食品安全标准GB 2763―2021中大米的限定值。棉秸秆样品中均检出了砷、铅、镉和铬这4种重金属污染物，最高含量分别为0.428、2.400、0.180和1.090 mg/kg,均低于饲料卫生标准GB 13078―2017中的限定值，符合饲料标准。棉秸秆样品中均未检出AFB_1和脱氧雪腐镰刀菌烯醇，检出氟的最高含量为20.67 mg/kg,低于饲料标准中的限定值。【结论】棉秸秆符合饲料卫生标准GB 13078―2017中农药残留、AFB_1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、氟和重金属污染物的限量标准，可以安全用作草食家畜的粗饲料。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2021, 33(10): 1904-1912.
    Abstract (7) Knowledge map Save
    在湖南省油菜主产区采集56个耕层土壤样品,测定土壤主要养分与有效态重金属含量,研究土壤肥力现状及其空间分布特征,并对土壤重金属污染风险进行综合评价。结果表明,湖南油菜主产区土壤pH呈弱酸性和微酸性,普遍缺乏有机质和氮、磷、钾、硼、硫、钼,还有约一半的土壤缺少钙和镁,而铁、锰、铜、锌元素丰富,土壤综合肥力等级评价结果为一般。镉轻度、中度和重度污染的样品分别占16.1%、1.8%和1.8%,但未发现铜、锌、铅、镍污染样本。据此认为,湖南省油菜生产中应合理补充有机质和氮、磷、钾、硼等元素,同时,部分地区还需采取降低镉有效性的改土措施。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2023, 35(11): 2664-2672.
    Abstract (2) Knowledge map Save
    为了弄清豆瓣菜在镉铅复合污染条件下对镉、铅的吸收积累特性，以前期试验筛选得到的镉高积累、低积累基因型为材料，采用镉铅复合污染土壤处理进行盆栽试验，研究镉铅复合污染对豆瓣菜地上部生物量，镉、铅含量与富集系数的影响。结果表明，在中度镉污染条件下(土壤全镉含量0.56～0.58 mg·kg~(-1)),中、高浓度铅处理下供试各基因型豆瓣菜地上部生物量(鲜重)的平均值均较低浓度铅处理显著(P<0.05)增加，增幅均为10.2%,说明土壤中一定浓度的铅促进了豆瓣菜的生长。供试的8个镉低积累基因型豆瓣菜的地上部镉含量和镉富集系数均显著低于镉高积累基因型。随着处理铅浓度的升高，各基因型豆瓣菜的地上部镉含量显著升高，说明土壤中的铅促进了豆瓣菜对镉的吸收和积累。豆瓣菜对铅的吸收和积累能力较弱，不论是镉高积累基因型还是低积累基因型，其地上部的铅富集系数均很小，最大值仅为0.075,在试验条件下的地上部铅含量均不超过国际食品法典委员会标准的限量值(0.3 mg.kg~(-1)),可认为豆瓣菜受铅污染的风险较弱。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2022, 34(09): 1985-1994.
    Abstract (1) Knowledge map Save
    在国家大力推进畜禽养殖废弃物资源化利用的背景下，为探究长三角地区“猪-稻”种养结合模式猪粪全量还田潜在的农田土壤重金属累积风险问题，对6类特征重金属在“饲料-粪污-土壤”系统中的迁移规律进行了为期5年的连续跟踪监测。结果显示，As、Cr、Pb、Cu、Zn和Cd等重金属在饲料中均有检出，Cu和Zn含量远高于NY/T 65—2004《猪饲养标准》中的推荐添加量。粪便中各类重金属含量总体呈现“秋冬高、春夏低”的特点，其中，冬季粪便中Cr、Cu、Zn和As的质量浓度最高，分别为115.9、1 150.1、1 630.0、2.62 mg·kg~(-1)。配套农田耕作层(0～20 cm)土壤中As、Cr、Cd、Cu和Zn的含量表现出明显的累积趋势，其中Cu、Zn的累积效应较明显，平均年累积率分别高达5.13、2.29 mg·kg~(-1)。各重金属均向深层土壤发生了迁移，Pb、Cu、Zn、Cd总体上呈现出一定的纵向递减的变化规律，但深层土壤中As、Cr的含量有所增加，表现出较为明显的淋溶下移性特点。归趋分析结果显示，稻米中的Cd含量占输入总量的9.11%,远高于其他类型重金属。因此，需要在实际生产中严格控制含Cu、Zn、Cd的饲料添加剂用量，并规范猪粪处理和还田利用方式，降低土壤重金属污染风险。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2023, 35(02): 417-424.
    Abstract (2) Knowledge map Save
    以位于浙江省绍兴市某地的酸性镉汞复合污染稻田为对象，以不施用土壤调理剂作为对照(CK),通过随机区组试验比较了3种土壤调理剂对水稻安全生产和稻米铁、锌含量的影响。结果表明：与CK相比，所施用的3种土壤调理剂均能显著(P<0.05)降低土壤有效态Cd和Hg的含量，并将糙米中的Cd、Hg含量降至国家标准限量范围以下，满足水稻安全生产的要求。其中，自主研发的2号土壤调理剂还可显著提高糙米中的Fe、Zn含量，既可保障镉汞复合污染农田的水稻安全生产，又能增强稻米品质，是试验条件下的最佳选择。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2024, 36(03): 613-621.
    Abstract (1) Knowledge map Save
    生物炭是量大价廉的土壤重金属钝化材料。为探明不同原料生物炭与石灰-沸石复配对土壤镉钝化与作物可食部镉含量的影响，用7种量大易得的农业废弃物制备生物炭，并采用南方典型镉中度污染温室菜地土壤进行小白菜盆栽试验。结果显示，7种生物炭的微观结构和基本理化性质存在显著(P<0.05)差异，但与无机钝化剂复配后有助于提高土壤pH值、有机质含量、电导率、阳离子交换量、碱解氮含量、速效钾含量和有效磷含量，降低土壤有效态Cd含量，且均较不施用钝化剂的空白对照显著提高了小白菜的地上部干重，促进了小白菜生长，显著降低了小白菜的地上部镉含量和镉转运系数。与单施无机钝化剂相比，配施生物炭在改善土壤理化性质、促进作物生长、降低可食部镉含量等方面效果更好。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2024, 36(01): 1-8.
    Abstract (3) Knowledge map Save
    采用田间试验，持续2年(2021—2022年)研究了市售6种钝化剂不同施用量(0、2 250、4 500、6 750 kg·hm~(-2))对土壤中镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)有效态含量，土壤pH值，及稻米Cd、Pb、As含量的影响。结果表明，选择适宜用量的钝化剂可显著(P<0.05)提高土壤pH值，降低土壤有效态Cd、Pb、As含量。其中，施用6 750 kg·hm~(-2)长效型钝化剂的效果在2021年最优，土壤pH值由5.00提高至6.98,土壤有效态Cd、Pb含量分别显著降低82.2%和98.6%。此外，长效型钝化剂在4 500 kg·hm~(-2)用量下，第二年的稻米镉含量仍可显著降低90.8%。综上，在对比的6种钝化剂中，长效型钝化剂阻控水稻籽粒Cd富集的效果和持效性最优，推测与其碳酸钙含量较高有关。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2021, 33(09): 1770-1778.
    Abstract (1) Knowledge map Save
    DNA的结构具有多样性,除经典的双螺旋结构外,近年来的研究发现和组装获得了更为多样的DNA结构类型,如三螺旋结构、发夹结构、i-motif结构、G-四链体等非传统结构。这些特殊结构具有一定的功能,例如,G-四链体可与氯高铁血红素结合形成具有辣根过氧化物酶活性的复合物,也可增强某些染料分子的荧光强度。此外,G-四链体的形成与稳定性可控、可设计,是构建化学生物传感的良好材料。以一些典型的研究工作为例,本文对近年来G-四链体在农产品中农兽药残留及重金属离子快速检测中的应用进行了总结,并对其应用前景进行展望。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2021, 33(10): 1921-1930.
    Abstract (2) Knowledge map Save
    采用田间小区试验,研究石灰、生物质炭、海泡石、钙镁磷肥等单一和复合钝化剂对小米椒吸收和积累Cd的影响,结合土壤性质和养分含量变化,以期筛选出能有效降低小米椒果实中Cd含量的钝化剂类型。结果表明:供试辣椒品种艳椒425对土壤中Cd有较强的吸收积累能力,不同部位的Cd含量为茎叶>根>果实;不同处理辣椒果实的Cd含量介于0.049～0.106 mg·kg~(-1),除生物质炭处理外,其他钝化剂处理辣椒果实的Cd含量显著降低,降幅在25%～54%,其中,海泡石处理降幅最高,其次为复合钝化剂。除个别处理外,各钝化剂处理有效地降低了Cd的转运系数和富集系数,降幅分别在26%～44%和23%～52%。辣椒中Cd含量的降低主要是由于钝化剂的施入提高了土壤pH值,降低了土壤中有效态Cd含量;土壤pH值与对照相比提高了0.8～2.4个单位,有效态Cd含量降低了68%～93%,其中,海泡石处理效果最佳,其次为复合钝化剂。此外,不同钝化剂一定程度上提高了土壤有机质含量和主要养分含量。总体来看,海泡石和复合钝化剂能在改善土壤性质的同时有效降低辣椒对土壤中Cd的吸收、转运和积累,有利于保障辣椒的安全生产。
  • Acta Agric Zhejiangensis. 2023, 35(04): 922-930.
    Abstract (2) Knowledge map Save
    为探究有机无机复混肥对小麦生长、土壤养分和重金属含量的影响，以河北冬小麦为试验对象开展田间试验。试验共设置6个处理组，分别为CK(不施肥)、FP(常规施肥)、SJ40(600 kg·hm~(-2)有机无机复混肥+225 kg·hm~(-2)尿素追肥)、SJ60(900 kg·hm~(-2)有机无机复混肥+225 kg·hm~(-2)尿素追肥)、SJ80(1200kg·hm~(-2)有机无机复混肥+225 kg·hm~(-2)尿素追肥)和SJ40+30(600 kg·hm~(-2)有机无机复混肥+450 kg·hm~(-2)有机无机复混肥追肥)。结果表明：随着有机无机复混肥用量的增加，小麦产量逐渐提高，最高达到9.26 t·hm~(-2),与对照组相比，土壤中无机氮、有效磷、速效钾和有机质含量都有所提高。此外，有机无机复混肥的使用还显著降低小麦籽粒Cd和Pb的含量，最大降幅分别为28.8%和30.3%。综上，有机无机复混肥的合理使用能够提高小麦产量、改善土壤性质、降低小麦中重金属含量，在农业生产中具有极大的应用前景。
  • J Agric Res Envir. 2022, 39(03): 475-484. https://doi.org/10.13254/j.jare.2021.0071
    Abstract (2) Knowledge map Save
    为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布，以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象，采集了202个农田表层0～20 cm土壤和40个0～100 cm剖面土壤样品，分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征，运用地统计分析中的普通克里格插值法研究土壤重金属的空间分布规律，并结合地质累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明，研究区表层土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn均值为0.95、24.35、6.40、35.52、319.60、21.76mg·kg~(-1)和157.32 mg·kg~(-1)。Cr、Cd、Pb含量均超过河南省土壤重金属含量背景值，其中Cr、Cd含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）筛选值，点位超标率分别为98%和100%。总体来看，土壤重金属含量随着剖面深度增加而降低，调查区南部的部分区域重金属含量偏高。从地质累积指数法与潜在生态危害指数法两种方法来看，Cd污染最为严重，生态风险较高，应当对该区域土壤Cd污染采取一定的调控措施。
  • J Agric Res Envir. 2023, 40(01): 25-35. https://doi.org/10.13254/j.jare.2021.0830
    Abstract (4) Knowledge map Save
    为了掌握高砷煤矿周边旱作农田重金属污染状况，运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和地积累指数法对高砷煤矿周边旱作土壤重金属（As、Cd、Hg、Cu、Zn）进行污染风险评价，并采用富集系数法、目标危害商数法和致癌风险指数法对农作物和人体健康风险进行评价。结果表明：调查区域土壤综合污染指数均值为2.12，属中度污染水平；土壤中As、Cd、Hg、Zn、Cu的含量均值分别为全国土壤背景值的7.91、2.57、5.26、1.53、3.44倍；As和Hg的污染等级高且范围广，Cu污染等级低但污染范围广，Cd的污染等级较低且范围较小，Zn基本无污染。富集系数法评价结果显示，作物对5种重金属的吸收能力表现为Cd>Zn>Cu>Hg>As。农作物健康风险评价结果显示，5种农作物的健康风险主要为非致癌风险，As是可食用农作物（除玉米外）的主要致癌风险因子和非致癌风险因子，Cd是烟草的主要致癌风险因子和非致癌风险因子。食用本地农作物对人体造成的健康风险依次为As>Cd>Hg>Cu>Zn。研究表明：研究区域土壤处于中度污染水平，As的风险较高；可食农作物中重金属的潜在健康风险主要源于As，且对儿童造成的健康风险明显高于成人；烟草的健康风险主要源于Cd；农作物中辣椒和烟草的健康风险最高。
  • J Agric Res Envir. 2022, 39(04): 775-784. https://doi.org/10.13254/j.jare.2021.0286
    Abstract (1) Knowledge map Save
    为探讨施用沼液条件下，添加生物炭对农田土壤重金属生物有效性的影响，以滨海盐土农区稻田为研究对象，设置0、250、500、750 m~3·hm~(-2)四个沼液施用水平（折合施氮量分别为0、205、410、615 kg·hm~(-2)）以及0、15 t·hm~(-2)两个生物炭用量，对0～20cm土层土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）生物有效性进行研究。结果表明：低沼液用量（250 m~3·hm~(-2)）下，无论是否添加生物炭，土壤中四种重金属的弱酸提取态质量分数均无显著变化。中、高沼液用量（500～750 m~3·hm~(-2)）下，添加生物炭前，与不施用沼液相比，Cu、Zn、Pb和Cd弱酸提取态质量分数显著提升；添加生物炭后，Cu和Pb弱酸提取态质量分数较添加前显著下降（P<0.05）。添加生物炭前，施用沼液使水稻籽粒中Cu含量增加了44.0%～116.5%,Pb、Cd含量无显著变化。添加生物炭后，中、高沼液用量下籽粒中Zn、Pb和Cd含量无显著变化，但Cu含量降低了21.8%～37.5%（四种重金属含量均低于GB 2762—2017限值）。研究表明，对施用沼液稻田而言，添加生物炭能显著降低土壤中Cu和Pb的生物有效性，是降低水稻籽粒中Cu含量的有效措施。
  • J Agric Res Envir. 2023, 40(02): 249-260. https://doi.org/10.13254/j.jare.2022.0491
    Abstract (3) Knowledge map Save
    矿产资源是人类经济社会发展的重要物质基础，然而在矿产资源的开采过程中，重金属等污染物在土壤环境介质中迁移，最终对矿区生态环境和人体健康造成严重威胁。矿区地质地貌复杂、土壤理化性质变异性大、污染物迁移转化过程复杂、现有土壤污染修复不彻底等成为矿区土壤污染修复主要限制因素。本文通过分析近年来矿区土壤污染修复研究成果，系统提出了构建地形地貌修复基本理念，综述了原位提取、钝化、纳米材料、联合修复以及新理念五类矿区土壤重金属污染修复技术的研究现状和最新研究进展，归纳总结了现有技术的适用范围和优缺点，提出了矿区土壤污染修复技术的未来发展方向，旨在为矿区重金属污染土壤修复的研究与实践提供理论参考。
  • J Agric Res Envir. 2023, 40(04): 852-863. https://doi.org/10.13254/j.jare.2022.0502
    Abstract (1) Knowledge map Save
    生物炭是生物质在限氧条件下通过高温热解得到的富碳固体，其丰富的含氧官能团、较大的比表面积、高度的芳香性结构等特性，使得生物炭对重金属具有很好的固定作用，因此，生物炭在重金属污染土壤的修复方面具有良好的前景。目前关于生物炭的研究大多集中在新制备的生物炭对重金属污染土壤的短期修复，但生物炭进入土壤后，随着时间的推移，会受到各种地球自然力的作用，逐渐发生老化，老化过程会对生物炭的物理化学性质和吸附性能产生不可忽视的影响。本文系统性地综述了国内外生物炭老化方法以及老化处理对生物炭理化性质、重金属吸附性能和生物有效性的影响等方面的研究进展，阐明当前生物炭老化研究现状，并对未来生物炭老化研究的发展方向提出建议，以期为重金属污染土壤的长期修复提供理论支撑。
  • J Agric Res Envir. 2023, 40(02): 445-454. https://doi.org/10.13254/j.jare.2022.0129
    Abstract (0) Knowledge map Save
    为拓展固体废物的利用途径，以生活污泥、蚯蚓粪、秸秆、粉煤灰、煤渣为原料通过为期3个月的室内恒温培养来制备技术新成土，研究不同原料配比对技术新成土理化性质的影响。结果表明：制备的技术新成土pH在7.08～7.69之间，水稳性团聚体总量为49.83%～86.44%，团聚体破碎率为13.10%～32.20%，平均质量直径和几何平均直径分别为0.54～1.04 mm和0.54～0.89 mm。培养后技术新成土的氮、磷、钾速效养分分别下降了11.03%～38.08%、5.79%～25.06%、0.11%～10.52%，总有机碳含量在5.26%～8.74%之间，整体养分含量处于较高水平。DTPA提取态Zn含量升高了15.74%～102.40%,DTPA提取态Cd含量降低了17.39%～65.02%。生物毒性实验表明有9种处理不会对植物生长产生明显影响，有3种处理需要对配方进行调整。综合pH、团聚体总量及稳定性、养分含量来看，所制备的技术新成土的性质基本达到了自然土壤的正常范围，可以用于土壤复垦、改良或代替部分自然土壤。污泥会导致处理中重金属Zn含量较高，因此制备的技术新成土应避免种植蔬菜、粮食等农作物。
  • J Agric Res Envir. 2022, 39(04): 643-650. https://doi.org/10.13254/j.jare.2021.0123
    Abstract (7) Knowledge map Save
    微塑料是难以降解的污染物，可作为众多污染物的载体，在土壤中极易与其他污染物发生复合效应，对土壤产生不利影响。本文系统分析了聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚酰胺（PA）六种微塑料与重金属、持久性有机污染物和抗生素在土壤中的相互作用及其影响因素。在土壤介质中，微塑料与重金属的作用受微塑料比表面积、老化程度、极性以及土壤中H+、低分子酸的影响；微塑料与持久性污染物的作用受微塑料疏水性、橡胶域丰度、污染物极性以及土壤有机质的影响；微塑料与抗生素的作用受微塑料比表面积、极性以及土壤中的腐殖质等物质的影响。研究结果将为阐明微塑料在土壤环境中与其他污染物的相互作用影响因素提供理论支撑。
  • J Agric Res Envir. 2022, 39(03): 435-445. https://doi.org/10.13254/j.jare.2021.0524
    Abstract (4) Knowledge map Save
    固化稳定化是土壤重金属污染治理的主要技术之一，加强对固化稳定化材料的环境功能研发尤为重要。土壤重金属固化稳定化材料作用机理包括沉淀作用、吸附作用、配位作用、有机络合作用和氧化还原作用等。本文重点围绕土壤重金属固化稳定化材料研究的系统化，提出土壤重金属固化稳定化材料的研发方法，如材料筛选对比方法、优化复配方法、表面改性方法、表面负载和桥连复合等，固化稳定化材料应用基础研究框架包括固化稳定化材料-重金属-水体、固化稳定化材料-土壤-重金属、固化稳定化材料-土壤-植物-重金属、固化稳定化材料-田间-作物-重金属，以及重金属治理的环境安全和应用效果评价等5个层次，针对每个层次研究主要内容及其关键环节进行要点说明，旨在为促进土壤重金属固化稳定化材料的规范化和系统化研究、强化土壤重金属固化稳定化的应用基础研究提供科学参考。
  • J Agric Res Envir. 2022, 39(01): 157-164. https://doi.org/10.13254/j.jare.2020.0616
    Abstract (6) Knowledge map Save
    生物炭作为一种环境友好、稳定性强的钝化材料,因其巨大的比表面积、丰富的含氧官能团等特点成为目前修复重金属污染土壤的有效材料。然而,生物炭(改性)对重金属的固定能力及效应除受本身特性影响外,还受到材料老化过程及环境条件等因素的影响,导致生物炭(改性)固定土壤重金属的稳定性、持久性发生变化,从而使得生物炭材料的钝化性能受到影响。本文重点综述了当前生物炭(改性)及其老化产物对土壤重金属固定效应的相关进展,分析了生物炭及其老化产物固定重金属的相关机制及影响因素,并对生物炭及其老化过程可能带来的土壤重金属固定长效性影响,以及今后以此为基础的钝化技术的研发趋势进行了展望,以期为利用生物炭钝化修复重金属污染土壤及相关辅助技术研发提供支撑。

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