中轻度砷污染土壤-水稻体系中砷迁移行为研究
成都市水稻种植土壤基础理化性质及
|四川农业与农机/2022年6期|>>>陈媛媛1张成1¤肖欣娟1钟文挺1王科1付涛1郑罗崇都21.成都市农业技术推广总站，四川成都2.都江堰市农业农村局，四川成都摘要：本文在成都市涉农区（市、县）选择常年种植水稻的区域采集耕层土壤，分析其基础理化性质，并采用内梅罗单因子污染指数法和综合污染指数法对土壤重金属污染情况进行了初步评价，以期为土壤污染防控及治理提供依据。
结果表明，所调查点位的土壤多为中性，有机质、全氮含量较丰富，有效磷、速效钾含量处于中偏上水平，土壤重金属（镉、铅、铬、砷、汞）综合污染指数平均值为0.57，处于安全水平，无重金属污染风险的土壤占全部样点的83.33%，有轻度污染风险的土壤占全部样点的4.55%。
因此，需加强土壤环境监测和农产品协同监测，采取安全利用措施，防止重金属污染进一步恶化，以提高耕地土壤质量，保障农业生产环境安全。
关键词：水稻土壤；土壤养分；土壤污染；成都市*基金项目：成都市科技转化与推广服务项目（2130106）。
作者简介：陈媛媛（1995年-），硕士，助理农艺师。
研究方向：耕地土壤环境质量监测、面源污染监测及农业技术推广。
E-mail：****************。
¤通讯作者：张成（1986年-），硕士，高级农艺师。
研究方向：耕地土壤环境质量监测、面源污染监测及农业技术推广。
E-mail：****************。
中华人民共和国国土资源部全国土壤污染状况调查公报显示：我国耕地土壤污染超标率为19.4%，无机污染物超标点位占全部超标点位的82.8%，镉（Cd ）污染最严重，达7.0%。
重金属元素不随水淋滤，不能被降解，难挥发、易积累、毒性大、隐蔽性强，被农作物吸收后，会沿着食物链直接或间接进入人体，对人体产生毒害作用[1-2]。
镉迁移性强、易被作物富集，具有很强的毒性，被列为全球主要关注的无机污染元素之一[3]。
砷在水体和土壤中迁移转化规律的共性与个性
①机 械 迁 移 ； ②物 化 和 化 学 迁 移 ； ③生 物 迁 移。
通 过 相 同深 度 取 样 １ 砷在 不 同的介质中迁移转化规律的 与土 壤 的质地 密 切相 关 。 后 分 析， 不 同质 地 、 不 同 层次 发现 粘 土 中砷 分析 砷 在 水 中常 备 悬 浮 物 吸 附 而 沉 淀 在 底 泥中， 各 种 有 机 物 和 无 机 物 胶 体 都 可 以吸 的含 量 最 高 ， 沙土 最 低 。
（ ３ ） 砷 在 不 同介 质中， 随着ｐ Ｈ、 Ｅ Ｈ的 高
低 对 介质 污染 的程 度 不 同 砷 在 土壤 中随 ｐ Ｈ值 升 高 ， 对 砷 的 吸 附
量减少， 水 溶性 增 加 ， 污染加重， 反 之 污 染 附砷 ， 尤 其 是铅 、 铁 的 氢 氧 化 物 对 砷 有 特 ２ 结 语 殊的亲和能力， 在 酸 性 条 件 下， 这 种 吸 附 能 综 上 所述 ， 砷 在 不 同介 质中迁 移 转 化 的 减 弱 。 而在 水体 中无 论 ｐ Ｈ、 Ｅ Ｈ的增 高与 降
关键词： 砷 水体和土 壤 迁移转化 共性与个性
中图分 类号； Ｐ ５ ９ ５
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ （ ｃ Ｊ 一 ０ １ ５ ９ － ０ １
Ａｒ ｓ ｅ ｎ ｉ ｃ ｉ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｉ ｌ ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ Ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｗｓ ｏ ｆ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ
为 了 有 效 地 保 护 和 合 理 地 使 用 水 资
砷污染土壤的修复与治理方法研究
砷污染土壤的修复与治理方法研究砷是一种常见的有毒金属元素，广泛存在于土壤中。
随着工业化进程的加快和农业生产的发展，砷污染问题日益严重，给人类健康和环境安全带来了巨大的威胁。
因此，砷污染土壤的修复与治理方法研究成为了当前环境科学领域的热点问题。
砷污染土壤的修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复三种。
物理修复方法主要是通过土壤剥离、土壤覆盖和土壤深耕等手段，将砷污染土壤与周围环境隔离开来，减少对周围环境的污染。
化学修复方法则是利用化学物质对砷进行固定、转化或溶解，降低砷在土壤中的活性，从而减少砷的迁移和转化。
生物修复方法则是利用植物和微生物的作用，通过吸收、转移、转化和稳定化等过程，将砷从土壤中去除或转化为无害物质。
物理修复方法相对简单，但其效果有限，往往只能在短期内减少砷的迁移和转化，无法从根本上解决砷污染问题。
化学修复方法虽然能够较好地固定砷，但其使用过程中会产生大量的化学废物，对环境造成二次污染，并且成本较高。
相比之下，生物修复方法具有更好的可持续性和经济性。
通过选择适应砷污染环境的植物和微生物，利用它们的生理和代谢特性，可以有效地修复砷污染土壤。
在生物修复方法中，植物修复是一种常见且有效的方法。
植物修复主要通过植物的吸收、转移和转化作用，将砷从土壤中去除或转化为无害物质。
一些研究表明，某些植物对砷具有较高的耐受性和吸收能力，可以在砷污染土壤中生长并吸收大量的砷。
例如，一些禾本科植物如稻谷和油菜等，以及一些菊科植物如蒿属植物等，都被发现能够在砷污染土壤中生长并吸收砷。
通过种植这些植物，可以有效地降低土壤中的砷含量，达到修复砷污染土壤的目的。
除了植物修复，微生物修复也是一种重要的生物修复方法。
微生物修复主要通过微生物的吸附、转化和稳定化作用，将砷从土壤中去除或转化为无害物质。
一些研究表明，某些细菌和真菌对砷具有较高的耐受性和转化能力，可以在砷污染土壤中生长并修复砷污染。
通过培养和应用这些微生物，可以有效地降低土壤中的砷含量，达到修复砷污染土壤的目的。
污染土壤中铅、砷的生物可给性研究进展
物 可 给性 研 究 主 要 集 中于铅 、砷 的生 物 可 给性 研 究 方 法 、影 响 因素 以及 在人 体 健 康 风 险 评 价方 面 的应 用 等 方 面 。 而无 论 是 研 究 方 法 本 身 ，还 是 在
２０ ０万 ｈ ，约 占我 国耕地 总 面积 的 １５ ０ ｍ ／，而许 多 城 市 和工 矿 区 的土壤 也都 受 到不 同程 度 的铅 、砷
污 染 土壤 中铅 、砷 的生 物 可 给 性研 究进 展
崔 岩 山 ，陈 晓晨 ，付 瑾
中国科 学 院研 究生 院资 源与 环境学 院 ，北京 １０４ ０ ０９
摘要 ：土壤铅 、 砷污染 已成为重要的环境问题 ， 并可对人体健康造成严重危 害。对 食物链途径 的有效控制使得从 口部无意摄 入的土壤 铅 、砷对人体 ，特别是对儿童铅 、砷摄入总量的贡献率越来越 大 ，甚至成为主要来 源。土壤中铅 、砷直接进人人体 的消化系统并可被人体 胃肠道溶解出的部分称 为其生物可给性。有效 、 准确地判 定土壤 中铅 、 砷的生物可给性 已经成为解 决
物可给性在人体健康风 险评价 中的应用等方面的研究 。以期充分发挥铅 、 砷等环境污染物的生物可给性研究方法的潜力 ， 更
好地为控制土壤 污染 、保护人类健康服务。 关键词 ：铅 ；砷 ；生物可给性 ；健康风险 ；污染土壤
中图 分 类 号 ：Ｘ１１ ３． ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ ．９ ６（ ０ ０） ２０ ８ ．７ ６ ４５０ ２ １ ０ ．４ ００
土壤 污 染 是 一 个 世 界 范 围的 环 境 问题 ，其 中
铅 、砷 是土壤 中 ２种 主要 的污染物 。美 国 １ ８ ４个 ６ 国家优 先处理 场址 （ ｔ ｎ ｌ ｒ ｒｉｓ ｉ ）中 ，有 Ｎａ ｏ ａ Ｐｉ ｉｅ ｓ ｉ ｏｔ Ｌ ｔ 铅 污染 的就达 １ ７ ２个 ， 污染 的也达 １ ４ ２ห้องสมุดไป่ตู้砷 ９个 ＿ １ Ｊ ； 英 国被铅 污染 的农 田已有 ４ ０ ｋ 【；据 调查 ，我 ０ ０ ｍ２ ｊ
探讨As、Hg元素对土壤环境质量和农产品质量安全的影响
As、Hg元素对土壤环境质量和农产品质量安全影响的探讨摘要：本文选取贵州具有代表性的几个农业种植区不同地质背景和不同农产品进行分析研究,通过对比分析不同地质背景不同农产品中As、Hg元素在母土—表土层—农产品中的含量变化关系，探讨土壤环境中As、Hg元素对土壤环境质量和农产品质量安全的影响。
关键词：砷；汞；地质背景；土壤环境质量；农产品质量安全0 引言随着科技的进步，人们认识的不断的提高，食品质量安全越来越受到重视，尤其是食品中重金属元素对食品质量的影响，因为食品中过量的重金属元素通过食物链危害人体健康[1]。
通常，As、Hg、Cr、Cd、Pb等元素是组成农产品中重金属污染的主要元素，而As和Hg 则是贵州最常见和较严重的重金属污染元素，其在土壤中迁移速度较慢，不易被降水淋滤，不易被微生物降解，对其环境中农产品质量安全产生重大影响。
为此，本文代表性地选取全省少数几个传统农业种植区局部地块作为研究对象，探讨As、Hg两元素在土壤地质环境与其上生长的主要农作物中的地球化学相关性以及它们对土壤环境质量和农产品质量的影响。
1．As、Hg元素分布的地质环境背景我们知道，自然环境中造成食物中As、Hg污染大多是由于地质背景中As、Hg的高背景分布引起的，而As、Hg的高背景分布多与构造活动、成矿作用等地质作用有关。
As在黔西南安龙、兴仁、兴义、普安、盘县、水城等地区呈高背景集中分布，且分布面积大，在罗甸、紫云、六枝、普定、织金等地区亦有较大面积分布，它的高背景分布多与含煤岩系的分布和热液成矿作用有关[2]。
Hg的高背景主要分布于铜仁、万山、务川、余庆、息烽、织金、荔波、罗甸、安龙—兴义等地区，它的高背景分布多与汞矿成矿作用及相关矿业活动相关。
对比贵州与全国的As、Hg背景值，As、Hg在贵州均呈高背景分布，其中As元素平均含量为14.69 mg/kg（全国平均值8.11mg/kg），Hg元素平均含量为99.89 μg/kg（全国平均值为34.22μg/kg[3]）。
关于土壤、水系沉积物中总砷、汞同测的方法研究
Huabei Natural Resources1 方法摘要土壤、水系沉积物采用1:1王水水浴消解，用酒石酸定容。
清液可以直接进行总砷、总汞测定。
该方法可以准确高效地满足大批量样品中砷、汞的同时检测，大大提高检测质量和速度，降低测试成本。
随着检测工作的新需要和新任务，改进检测方法让检测更加便捷，快速，准确和高效已然成为迫在眉睫的任务。
从快速、高效、节约和减少污染的目标出发，以更好地服务于大批量样品的分析检测任务。
该方法总砷检出限小于等于1μg/g，总汞检出限小于0.001μg/g。
2 试验部分2.1 原理试样用1:1王水消解，使试样消解液中的三价砷全部被氧化成五价，汞反应生成汞的离子态。
冷却后用5%的酒石酸定溶摇匀，酒石酸是羧酸除了具有掩蔽其它金属离子的干扰作用外，酒石酸在酸性条件下具有较强的还原能力将五价砷全部还原成三价砷，将离子态汞转化成原子态汞。
酒石酸学名2，3-羟基丁二酸（分子式：C H O结构式为：466 HOOCCHOHCHOHCOOH）除具有螯合掩蔽功效外，在强酸性条件具有较强的还原性。
再与碱性硼氢化钾进行还原，使其生成其气态氢化物，用氩气引入原子化器进行测试，反应原理如下：++KBH+3H O+H→H BO+K+8H*→EHn(待测元素的氢化4233物)+H↑22.2 仪器设备海光AFS-8500和海光AFS-3000双道原子荧光光度计。
高纯氩气等。
2.3 试剂药品1）1:1王水：量取100ml优级纯浓硝酸放入400ml纯水内，再加入300ml优级纯浓盐酸（尽量保证溶液不能变黄）。
2）5%的酒石酸溶液：5g分析纯酒石酸溶于100ml纯水中。
3）硼氢化钾(2%)—氢氧化钾(0.2%)还原剂：2g硼氢化钾溶于100ml纯水中加入0.2g氢氧化钾搅拌至溶解。
4）5%的盐酸清洗液：5ml优级纯盐酸溶于95ml纯水中。
2.4 试验步骤称取0.2500±0.0002g试样于25ml玻璃比色管内。
土壤中砷污染的治理研究
《环境土壤学》课程论文题目：工业污染用地转为建设用地的处置方案研究学生姓名：白睿学生班级：环工131学生学号：2013011611所在院系：资源环境学院任课教师：吴海明2015年11月砷污染土壤治理和恢复研究摘要：砷(As)是一种类金属元素，在自然界中广泛分布，砷化合物在农药、防腐剂、合金、料等生产过程中得到广泛应用。
砷是亲硫(tS)元素，常伴生于硫化物矿中川。
本案例中非法转移废渣致使土壤的As污染。
由于As的毒性、致癌、致畸和致突变效应[2l砷污染所引发的环境问题已经越来越多的受到关注。
砷污染土壤的治理与修复一直是土壤污染研究的难点和热点，找切实可行的高效的治理技术尤为重要。
关键字：砷污染修复淋洗法生物修复案例：1992年10月和1993年5月，在未经有关部门同意的情况下，发生了辽宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙江省鸡西市梨树区转移有毒化工废渣造成重大环境污染的案件。
转移的废渣中含有三氧化二砷（俗称砒霜）等10多种有毒物质332吨。
这些有毒物质使穆棱河下游约20平方千米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不同程度的污染。
其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残留在废渣堆放地及周围的砷、铜、铅、钢等重金属污染平均超标为75倍，其中砷的超标指数最高，是103倍。
废渣倾倒现场寸草不长，26棵20厘米直径树木枯死，地表裸露面积达500平方米，大约7公顷地表植物受到较严重污染，污染深度0－140厘米。
经预测，在自然状况下，要想将土壤恢复到原有水平，大概需要几百年，甚至几千年以上。
目前，国内外常采用的土壤修复的方法包括客土法、淋洗法、生物修复法、稳定/固定化方法等。
稳定/固定化法与其他技术相比，更能从时间和成本上满足土壤修复的要求。
而稳定/固定化法的关键在于稳定/固定化剂的选择。
铁及其化合物是砷的稳定化中最常用的稳定化剂.由于该化工场地以硫铁矿作为原料进行生产，铁含量丰富，土壤中铁的百分含量达18%-37%。
水稻重金属含量与土壤质量的关系
表 2 微波消解法测定总磷标准样品
测定序号
1 2 3 4
测定均值 ρ/ ( mg·L - 1)
第 14 卷 第 3 期
环境监测管理与技术
2002 年 6 月
水稻重金属含量与土壤质量的关系
韩爱民 ,蔡继红 ,屠锦河 ,朱伊君 (淮安市环境监测中心站 ,江苏 淮安 223001)
摘 要 :根据“淮安市绿色食品基地调查以及相关研究”课题资料 ,分析了水稻中重金属含量与其土壤质量的关系 。结 果表明 ,重金属含量在水稻中的分布是 :根 > 茎叶 > 籽粒 ;水稻籽粒对重金属的吸收特点因其元素不同而差异较大 ,重金属 元素被水稻糙米吸收的程度为 :砷 < 镉 < 汞 < 铅 < 锰 < 铬 < 铜 < 锌 ;在糙米中检出的重金属铜和铬的含量与土壤中铜和铬 的含量呈显著性相关关系 ,铅 、锌 、锰的含量与土壤中铅 、锌 、锰的含量相关关系不显著 。
01201 01203 01211 01203
微波消解法 相对标准差
/% 114 015 019 015
回收率 /%
9815 9915 10314 9915
3 结语 微波消解法预处理环境标准样及不同类型水
质样品所测结果具有较好的精密度和准确度 。它 与常规高温高压消解法的测定结果具有可比性 ,且 操作简便 、快速省时 ,是一种值得推广的样品预处 理方法 。
淮安市绿色食品基地土壤中重金属本底状况 见表 1 。
砷在农作物中的累积及其耐受机制研究综述
生态环境学报 2017, 26(11): 1997-2002 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金项目（41501343；31671635；31400374；51408214），湖南科技大学自然科学基金项目（E54005） 作者简介：陈国梁（1982年生），男，讲师，博士，主要从事土壤、水体重金属污染控制与生态修复研究。
E-mail: glchen2015@*通信作者收稿日期：2017-08-16砷在农作物中的累积及其耐受机制研究综述陈国梁*，冯涛，陈章，李志贤，陈远其湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201摘要：砷污染在全世界已逐渐成为一个严峻的环境问题，砷污染地区农作物中砷的超量累积是砷流入人体最主要的途径之一，研究农作物对砷的累积特征及其耐受机制对如何减少砷在可食植物中的积累有着重要的意义。
砷是植物非必需元素且对植物有很大的毒性，不同形态与价态的砷在环境中的迁移转化规律和对生物的毒性、可利用性也是不同的。
农作物中的砷含量不仅与环境中砷的含量、形态有关，还与植物自身的特性有关；砷在较低浓度下会促进农作物的生长，这可能是砷处理杀死了危害植物的病菌而有利于植物的生长或是砷通过影响其他元素的吸收而间接促进植物的生长，高浓度砷则表现出对植物生长的抑制作用；植物对砷和磷、硅的吸收存在明显的竞争，增加土壤中磷、硅的供应可以有效减少农作物对砷的吸收；砷进入植物体后，植物可以通过砷还原、络合、隔离、甲基化等作用来降低砷毒性，提高植物对砷的耐受性。
然而，由于农作物对砷的吸收、抗逆机制比较复杂，其对砷的具体还原机制、植物体内甲基砷的来源及其影响因素等，仍将是今后该领域的研究热点。
关键词：砷；转运蛋白；还原；植物络合素；耐受机制 DOI: 10.16258/ki.1674-5906.2017.11.021中图分类号：X171.5 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2017）11-1997-06引用格式：陈国梁, 冯涛, 陈章, 李志贤, 陈远其. 2017. 砷在农作物中的累积及其耐受机制研究综述[J]. 生态环境学报, 26(11): 1997-2002.CHEN Guoliang, FENG Tao, CHEN Zhang, LI Zhixian, Chen Y uanqi. 2017. Research review on the mechanisms of arsenic uptake and its resistance in crops [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(11): 1997-2002.近些年随着世界各国经济的发展，砷（As ）污染已逐渐成为一个全球亟待解决的环境问题（Nordstrom ，2002）。
温室中水稻对砷、铬、铅的吸收和转移
生长在温室的水稻对砷，镉，和铅的污染和吸收目的湖南省因其基本金属开采和冶炼业而闻名。
但是，开挖作业，运输，和湖南省内的选择性冶炼活动的遗产，导致了大量的矿山废弃物的产生，这将成为在环境中重金属污染的来源。
于是，基本耕地污染和转移砷，镉，和铅在水稻土- 水稻系统的研究就成为了越来越重要的健康问题。
材料和方法温室条件下，在湖南省水稻土受到开采和冶炼影响的地区的水稻种子（水稻CV佳华- 1）收集用于盆栽试验。
将一个30天的幼苗移植到一个装有5公斤预处理的土壤中。
在收获时，米粒和枝条用蒸馏水清洗去除表面的土壤，并在65℃烘干96小时直至达到恒定重量。
根仔细用蒸馏水洗涤，为下道工序使用连二亚硫酸钠，柠檬酸，碳酸氢钠溶液中提取铁斑块做准备。
用电感耦合等离子体质谱仪测定砷，镉，铅在土壤和水稻植株组织中的总浓度。
结果与讨论收集于湖南省12个采矿和冶炼影响的地区的土壤中的砷，镉和铅的总浓度比湖南背景值高得多，超过由环境保护部设置的土壤的最高浓度限制。
水稻在铅/锌采矿和冶炼基地中的产量的总体污染分数呈负相关。
其次，砷，镉和铅在水稻植株中的分布：根>>射击>稻壳>全谷物。
约30.1-88.1％的砷，11.2-43.5％的镉，和14.0 - 33.9％铅在牙根表面以铁的斑块的形式积累。
结论湖南省采矿和冶炼的影响的地区观察到高浓度砷，镉和铅在其稻田土壤中，表明这些稻田土壤遭受严重复合重金属污染。
特别是，铬是主要污染物，其次是砷和铅在水稻土中占大多数。
砷，镉和铅在水稻组织中的分布分别为：根>>射击>稻壳>全谷物。
铅浓度在全谷物中都有，铬和砷占全谷物样品的50％，超过了中国的食品卫生标准值。
关键词分布多金属污染总污染指数水稻土水稻植株转移1 介绍在中国中南部的湖南省以其广泛的基本金属的提取和近7000名不同的矿产而闻名，其中包括煤炭，有色金属，非金属，黑色金属，贵金属矿产，有“有色金属之乡”之称（HNPG 2008 ）。
砷污染土壤修复技术研究
砷污染土壤修复技术研究一、砷污染土壤的产生砷元素常见于壳类动物体内，进入土壤来源包括天然地球化学作用、煤矿、矿山、工业废水、农药、施肥和秸秆燃烧等。
其中，农业活动往往是造成土壤砷污染的重要原因之一。
二、砷污染土壤的危害砷元素属于重金属类，对生态环境、人体健康都有很大影响。
砷元素通过食物链传递于生物体内，对动物和人的中枢神经系统、肝脏、肾脏、心血管系统和人体免疫系统产生危害。
三、砷污染土壤修复技术1. 土壤物理方法物理方法主要通过改变土壤结构来降低土壤中砷的含量，包括淋洗、补偿填埋、土壤重构等。
2. 土壤化学方法化学方法可以改变土壤中砷的化学形态，如钝化和锁定砷。
其中，常见的化学方法包括石灰钠法、铁铝混同氧化物法、吸附剂法等。
3. 生物法利用植物吸收砷元素，或利用微生物降解砷元素来修复土壤。
生物法是目前主要的修复技术之一，其中植物吸收是常见的方法之一。
四、植物的修复能力植物吸收砷元素的能力与其分类、生长阶段、生长环境等因素有关，不同植物对砷元素的吸收和富集能力也不同。
一些研究发现，普通苋菜、狗尾草、茅草等植物对砷元素有较好的吸收效果。
五、植物-微生物协同修复技术植物-微生物协同修复技术是一种新的修复方法，该方法组合了植物吸收和微生物促进砷元素降解的作用。
该方法具有吸收、迁移和降解砷元素的优势，对修复砷污染土壤有一定的应用前景。
六、总结砷污染土壤修复技术是环境修复领域的一个重要研究方向。
针对不同污染场景，可以综合采用不同的修复技术，以达到最佳效果。
需要进一步加强对砷污染土壤修复技术的研究和应用。
土壤中重金属污染调查研究——以砷、汞为例
ECOLOGY区域治理土壤中重金属污染调查研究——以砷、汞为例淮安市中证安康检测有限公司 刘波摘要：近几年，我国农业、工业都得到了快速发展，这在促进我国经济发展的同时，也对生态环境造成了一定破坏，特别土壤污染问题尤为严重。
土壤遭受重金属污染会降低蔬菜、粮食产量和品质，这会对我国农业发展造成一定制约，影响经济收入。
土壤中存在的重金属具有毒性大、难降解等问题，因此，做好土壤重金属调查研究作业意义重大。
关键词：土壤污染；重金属；污染调查；砷汞中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）43-0159-0001重金属污染是土壤污染的一项重要形态，是由于自然或人为因素导致土壤中重金属沉积，而造成土壤质量降低的一种表现。
重金属污染具有不可逆性，一旦发生，治理起来难度较大，因此，要做好相应分析工作，降低重金属污染带来的危害。
一、土壤中重金属污染带来的危害对于土壤来说，如果遭受到重金属污染，土壤整体成分将会遭到严重破坏，这会对土壤在应用期间的肥力遭受破坏，对种植在土壤上的植物的生长会造成一定制约，情况严重时会导致植物死亡。
土壤结构遭受重金属破坏后，土壤中一些微量元素指标无法达到相应要求标准[1]。
土壤中的重金属具有较强沉积性，同时，重金属密度大，而且无法降解，大量很多重金属存在于土壤中，容易与土壤中化合物发生化学反应，而产生大量沉淀，这会对植物对于养分的吸收遭造成制约，进而对种植的蔬菜、粮食等各种农作物造成不良影响。
土壤中重金属污染会影响酶和微生物，这就会导致有机物与微生物两者比例发生失调，对植物生长时光合作用造成制约，影响植物生长[2]。
二、土壤样品重金属分析（一）样品采集地点进行试验分析时，样品采集要具有时效性和普遍性，因此，研究人员要依据地区具体情况，全面考虑研究区域土壤的具体类型、所在区域等各种情况，完成对土壤样本进行科学采集，在针对不同区域采集样品时，要全面突出土壤具有普遍性和代表性，保证采集到的土壤分布均匀。
砷污染水体中砷的迁移和转化机理研究
砷污染水体中砷的迁移和转化机理研究随着工业化和城市化的发展，地下水、河流、湖泊等自然水体中的砷污染问题日益突出。
砷是一种有毒重金属，容易被人体吸收，对人体健康和生态环境都有很大影响。
因此，砷污染水体中砷的迁移和转化机理的研究变得越来越重要。
一、砷在水环境中的形态和迁移转化砷在水环境中主要以四种形态存在：无机砷(V)、无机砷(III)、有机砷和元素砷。
其中，无机砷(V)、无机砷(III)占主导地位，有机砷和元素砷相对于前两者来说含量极少。
在水体中，砷主要通过化学沉淀、微生物还原、离子交换等方式实现迁移转化。
其中，化学沉淀是一种重要的砷去除方式，通过添加沉淀剂使污染水体中的砷与沉淀剂结合而沉淀下来。
而微生物还原则是指通过微生物作用将无机砷(III)还原为元素砷或有机砷，从而达到去除砷的效果。
离子交换是指通过离子交换树脂、纳米材料等吸附剂将水中的砷离子吸附下来，达到去除砷的效果。
二、常见砷污染水体中砷的迁移和转化机理1、土壤-水界面砷的转移土壤-水界面砷的转移主要包括土壤沉积物-水相界面和土壤矿物-水相界面两个方面。
研究表明，土壤矿物和有机物对砷的吸附能力比较强，而沉积物中含有大量的砷，也会对水体中的砷起到吸附作用。
因此，土壤-水界面的砷迁移主要是通过吸附作用实现的。
2、湖泊中砷的分配湖泊中砷主要分布在底泥、水体中和悬浮颗粒物中。
其中，底泥是湖泊中固态相中砷的主要载体，其砷含量一般较高。
湖泊中悬浮颗粒物中的砷含量相对较低，但是它们对水体中砷的迁移和转化具有重要意义。
因为它们能够在水体中吸附砷，或者在水体中被化学反应转化成其他形态的砷。
3、地下水中砷的迁移和转化地下水中砷的迁移主要是通过以下途径实现的：砷在水体中的迁移和转化主要受到地下水流动速度、岩石和地下水之间的化学作用以及水体成分的影响。
研究表明，地下水中砷主要以重金属氧化物的形式存在，砷在地下水中的浓度受到季节变化、地层埋深等多种因素的影响。
三、砷污染水体中砷的治理在砷污染水体中，针对不同形态的砷，治理方法也不同。
砷的迁移——精选推荐
砷在土壤-植物系统中的转移摘要：本文通过阅读近几年的相关文章，综合阐述了砷对人体和作物的毒害作用，以及在土壤中砷形态的变化；砷进入植物体内对植物体的危害机制；砷在不同植物体不同部位的分布情况。
了解As在土壤-植物系统中的迁移规律，可以通过改变外界条件，从而降低As进入食物链对生物产生危害的风险。
关键字：砷土壤植物转移砷污染是一个全球性的环境问题[4,5]，由于自然因素和人为因素的影响，土壤、地下水和地表水等环境的砷污染严重危害人类的健康和生态环境[1]。
据调查，我国重金属污染的耕地面积达到2000万hm2，约占我国耕地总面积的1/5，许多城市和工矿区的土壤都受到不同程度的砷污染[2]，对我国的食品安全、环境质量和人们的健康构成严重威胁。
人们对食品中重金属的关注越来越多，但植物中重金属含量与土壤中重金属含量和植物对重金属的吸收效率二者有关。
土壤中重金属的修复过程是一项较大的工程，同时，也需要较长的时间，不能及时达到效果。
因此，为了减少食物链中重金属的含量，我们可以通过选择种植一些吸收重金属较少的植物来减少重金属进入食物链。
由此，研究As在土壤-植物系统中的转移有重要的意义：（1）对选择超富集植物具有指导意义。
（2）选择对As富集能力较低的植物，规划植物种植的区域，从而控制As从土壤进入食物链。
（3）认识As在土壤中的形态转化条件，通过控制外界条件从而降低As的毒性。
1 砷的危害1.1 砷对作物的危害As对植物具有剧毒、致畸和致突变效应，生长在As污染土壤中的植物将吸收、积累As，从而阻碍并且危害植物生长，比如引起叶片叶缘、叶尖坏死，叶片脱落，根部伸长受到抑制等[20]。
其主要影响有以下几点。
1.1.1 水分代谢：砷对作物水分代谢的毒害是引起叶面蒸腾下降，阻碍作物中水分运输，从根部向地上部的水分供给受到抑制[11]。
1.1.2 呼吸和能量代谢：线粒体是细胞呼吸及能量供应的场所。
砷对线粒体的呼吸有明显的抑制作用，砷酸盐可减弱线粒体氧化磷酸化反应，或使其过程解偶联。
土壤中砷的污染分析
实验二十土壤中砷的污染分析砷(As)是人体的非必需元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。
砷的污染主要来源于采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、纺织、玻璃、制革等部门的工业废水。
土壤中砷的本底值约为10 mg/kg左右。
长期用含砷的废水灌溉农田后，会使砷的含量日积月累不断提高而造成土壤砷污染。
大量资料表明：被砷污染的土壤可能使农作物产量大幅度下降。
砷可通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体。
如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、脾、子宫、胎盘、骨胳、肌肉等部位，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可长达几年甚至几十年。
慢性砷中毒有消化系统症状，神经系统症状和皮肤病变等。
砷还有致癌作用，能引起皮肤癌。
近年来测定土壤(或本底)中砷含量的常用方法有新银量法、二乙基二硫代氨基甲酸银(简称DDTC-Ag)比色法和原子吸收光度法等。
一、实验目的1. 了解新银量法测定砷的原理，掌握其基本操作。
2.初步了解土壤As污染与人体健康的关系。
二、实验原理用HCl-HNO3-HClO4氧化体系消解样品，将土壤中各种形态的砷转化为五价可溶态的砷。
用硼氢化钾(或硼氢化钠)在酸性溶液中产生的新生态氢，将水中无机砷还原成砷化氢气体，通过醋酸铅棉除去硫化氢干扰气体。
以硝酸-硝酸银-聚乙烯醇-乙醇溶液为吸收液，砷化氢将吸收液中的银离子还原成单质胶态银，使溶液呈黄色，颜色强度与生成砷化氢的量成正比。
黄色溶液在波长400 nm处有最大吸收，峰形对称。
溶液颜色在2 h内无明显变化(20℃以下)。
化学反应如下：BH4—+ H+ +3H2O 8[H]+H3BO3As（Ⅲ）+3[H] AsH36Ag++AsH3+3H2O 6Ag+H3AsO3+6H+三、仪器与试剂1. 仪器(1)可见分光光度计。
(2)砷化氢发生与吸收装置（见图20-1）。
1－100 ml或50 ml 砷化氢发生管(Φ30 mm，液面高约为管高的2/3)；2－U形管；3－吸收管；4－0.3 g醋酸铅棉；5－0.3 g吸有1.5 mL DMF混合液的脱脂棉；6－脱脂棉；7－内装吸有无水硫酸钠和硫酸氢钾混合粉(9：1)的脱脂棉高压聚乙烯管；8－缓冲区2. 试剂(1)硫酸，分析纯。
水稻砷污染健康风险与砷代谢机制的研究
运。 在水稻的地下部和 （ ） 或 地上部还存在着 Ａ（ ） ｓ 还原、 ｓＩ￣ 化等砷形态的转化过程 。 Ｖ Ａ（Ｉ Ｉ ） 最近 ， 水稻砷酸盐还原酶基因已经被克
ｅ ｔ ｉ ． ｗ ｔ ｎ ｍｉ ｐ ｋ ｙｒｃ ， ｏｒ ｄ ｃ ｓｔ ｎ ｌｃ ｔ ｎ ｔ ａｎ ， ｄ ｔ ｅ ｒ ａ ｅＡｓｔｘ ｃｔ ａｎ ｅ ｋ ｙ ａ ｐ ａ ｈ ｓ Ａｓ ａ ａ Ｈｏ ｍｉ ｉ ｚ Ａｓ ｔ ｅ ｂ ｅ ｔ ｕ ｅ Ａ ｒ ｓｏ ａｉ ｇ ｉ ｓ ａ ｄ ｃ ｓ ｉ ｉ ｉ ｇ ｉ ｓｉ ｔ ｅ ｐ ｒ ｃ ｏ ｅ ｕａ ｉ ｅ ａ ｏ ｏｒ ｎ ｏ ｅ ｏ ｙ ｎｒ ｓｈ ｏ
（． １ 中国科学 院生态环境研究 中心 ， 北京 １０ ８ ； ． ０ ０ ５ ２ 山东农业 大学资源与环境学院 ， 山东 泰安 ２ １ １） ７ ０ ８
摘
要： 水稻是人类 主要 的粮食作物之一 ， 然而 ， 目前稻米主要生产区（ 东南亚地 区） 的土壤和灌溉水 砷污染严重 ， 导致稻米 中砷的
积累 砷在稻米中的积 累通过食物链传递 ， 对人体健康构成严重威胁 。 以 ， 所 稻米砷污染 问题 已成为东南亚地 区比较 突出且急需解 决的环境 问题之一 。 而减少水稻对砷 的吸收 、 控制水稻体 内砷 向籽粒转 移 、 降低 籽粒 中砷 的生物有效性是 解决这一 问题 的关键途
径。因此 ， 深入理解水稻对砷 的吸收 、 内转运和转化等代谢机制非常有必要。近年来有关水稻对砷的吸收和体 内砷代谢机制 的研 体 究取得 了很大进展 。研究表明 ， 水稻根系通过磷吸收通道 吸收五价砷 （ ｓＶ） ， Ａ （ ）水通道 吸收三价砷（ ｓ １ ） 。进入水稻体 内的砷 ， Ａ （１ ） Ｉ
水稻土中铁的厌氧生物氧化还原循环对砷的影响
水稻土中铁的厌氧生物氧化还原循环对砷的影响引言：砷是一种广泛存在于自然界中的有毒金属元素，对人类健康和环境都具有严重的危害。
水稻是全球最重要的粮食作物之一，对砷的吸收和积累具有一定的特殊性。
水稻土中的铁的厌氧生物氧化还原循环在砷的行为中起着重要的作用。
本文将从铁的厌氧生物氧化还原循环的机制、水稻土中砷的形态转化及其生物活动以及二者之间的相互影响三个方面来详细探讨。
一、铁的厌氧生物氧化还原循环的机制铁的厌氧生物氧化还原循环是指在缺氧条件下，微生物通过还原性解氧酶将铁化合物氧化为可溶性的Fe(II)形态，同时还原底物如硝酸盐、二氧化碳等。
该过程主要由硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌和甲烷生成菌等微生物参与，其中硫酸盐还原菌和硝酸盐还原菌是铁的厌氧生物氧化还原循环中的主要参与者。
硫酸盐还原菌通过酶反应将硫酸盐还原为硫化物，同时生成Fe(II)。
硝酸盐还原菌则通过酶反应将硝酸盐还原为亚硝酸盐，并释放出Fe(II)。
二、水稻土中砷的形态转化及其生物活动水稻生长过程中对砷的富集主要发生在土壤根际区域，而土壤根际区域的还原性条件是水稻吸收和积累砷的关键因素。
砷在土壤中存在多种形态：无机砷主要以三氧化二砷（As2O3）和五氧化二砷（As2O5）的形式存在，有机砷主要以砷酸化合物的形式存在。
在还原环境下，无机砷主要被还原为三氧化二砷和已还原五氧化二砷形态，并富集在水稻根际区域。
有机砷则在土壤中发生还原和甲基化等反应，形成吸附性较弱的甲基砷酸（MAs）和二甲基砷酸（DMAs）等形态。
铁的厌氧生物氧化还原循环对水稻土中砷的形态转化和生物活动有着重要的影响。
首先，通过厌氧微生物将土壤中的Fe(III)还原为可溶性的Fe(II)，提高了土壤中的还原性环境，促进了无机砷的还原和富集。
其次，硫酸盐还原菌通过产生硫化物将部分Fe(II)与砷形成可溶性的硫化铁酸盐沉淀，从而减少了土壤中砷的可溶性浓度，降低了水稻对砷的吸收能力。
此外，铁的厌氧生物氧化还原循环还可以促进土壤中砷的甲基化反应，形成吸附性较弱的甲基砷酸和二甲基砷酸，减少了水稻对砷的有效吸收和积累。
中国土壤砷污染现状及修复治理技术研究进展
中国土壤砷污染现状及修复治理技术研究进展一、概述土壤砷污染，作为一种严重的环境问题，近年来在我国受到越来越多的关注。
砷是一种广泛存在于自然环境中的元素，但其过量存在会对土壤生态系统产生严重的负面影响。
我国土壤砷污染现状复杂多样，既有自然因素导致的原生性污染，也有人为活动引发的次生性污染。
原生性污染主要源于成土母质中的砷含量过高，而次生性污染则多因采矿、冶炼、化工等工业活动以及农业活动中农药、化肥的不合理使用所致。
砷在土壤中的存在形态多样，包括无机砷和有机砷两大类，其中无机砷的毒性较强，对生物体具有较大的危害。
土壤砷污染不仅会导致土壤肥力下降、农作物减产，还可能通过食物链进入人体，引发健康问题，如皮肤病变、神经系统损伤和癌症等。
针对土壤砷污染的修复治理技术研究显得尤为重要。
目前，国内外学者在土壤砷污染的修复治理方面进行了大量研究，提出了多种技术手段，包括物理修复、化学修复、生物修复等。
这些技术各有优缺点，在实际应用中需根据污染状况、修复目标、经济条件等因素进行选择和优化。
本文旨在综述我国土壤砷污染的现状及修复治理技术研究进展，以期为相关领域的研究和实践提供借鉴和参考。
本文将详细分析土壤砷污染的主要来源、分布特征及其对生态环境和人体健康的影响，并介绍当前主要的修复治理技术及其应用效果。
1. 砷污染问题的严重性与紧迫性随着工业化和城市化的快速发展，中国正面临着日益严重的土壤污染问题，其中砷污染尤为突出。
砷是一种广泛存在的有毒元素，具有高度的迁移性和积累性，对人体健康和生态环境构成严重威胁。
在中国，砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题。
砷污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药的大量使用，以及火山爆发等自然因素。
这些污染源导致砷在土壤中的积累，进而通过食物链进入人体，引发各种健康问题。
长期接触被砷污染的土壤可能导致皮肤癌、肺癌和消化系统疾病等疾病的发生。
砷污染问题的严重性和紧迫性不容忽视。
中国作为全球最大的砷生产国，其产量占全球的57。
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中轻度砷污染土壤-水稻体系中砷迁移行为研究薛培英;刘文菊;刘会玲;段桂兰;胡莹【摘要】通过土.砂根袋培养生物学模拟试验,运用砷形态分级的连续提取方法研究了水稻整个生育时期内砷在中轻度砷污染土壤.氧化性根际.水稻体系中的时空分布规律.结果表明:(1)该品种水稻(远诱一号)生长旺期(第三生长时期和第四生长时期)由于根系活化作用产生明显根际效应,根际土壤中各砷形态总量、无定形态砷含量均显著高于非根际土(P<0.05),而有效性最低的残渣态则低于非根际土.(2)水稻根表铁氧化物膜(简称:铁膜)主要以无定型态铁和结晶态铁为主(>90%),在生长旺盛期老化程度最高,且对砷富集能力与第一时期相比降低60%,与第二时期相比降低10%;根表铁膜对砷的富集作用并不完全随铁膜数量的增减而变化,还与铁膜中铁的组成形态(尤其无定形态铁)密切相关.(3)砷在土壤-根际-水稻(远诱一号)体系中迁移规律:砷随铁氧化物的还原由非根际向根际迁移并在氧化性根际富集,由于铁膜的缓冲层作用,砷很少进入作物根系,迁移至地上部的砷含量低于根中砷含量;生育初期(前两个生长时期),水稻根表铁膜主要起富集库作用,具有很强的富集砷能力,但富集的砷易解吸进入作物根系,生育后期(后三个生长时期),铁膜逐渐老化,主要起缓冲层作用,使根系砷含量与生育初期相比降低50%～90%.【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2010(047)005【总页数】8页(P872-879)【关键词】砷;砷形态;铁氧化物膜;根际土;非根际土【作者】薛培英;刘文菊;刘会玲;段桂兰;胡莹【作者单位】河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;中国科学院城市环境研究所,福建厦门,361021;河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;国家北方山区工程研究中心,河北保定,0710011;河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;中国科学院生态环境研究中心,北京,100085;中国科学院生态环境研究中心,北京,100085【正文语种】中文【中图分类】X131.3;X171.5;X53砷污染控制指标体系的建立以及污染区砷风险评价与土壤中砷的潜在移动性及其生物有效性有关,而砷的不同存在形态不仅可以反映砷的行为转化还可反映土壤对砷的固定(即砷的生物有效性),污染状况及其危害水平[1-2]。
土壤中砷的主要形态为无机砷化合物[3],其与土壤矿物的结合形态主要有[4]:(1)非专性吸附态;(2)专性吸附态;(3)无定形和弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态;(4)结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态;(5)固定于土壤颗粒的晶体结构或包蔽于其他金属难溶盐沉淀中的砷(残渣态As)。
一般而言,非专性吸附结合态 As是土壤中可溶性砷或吸附在土壤颗粒表面的砷,其占总砷量的比例一般小于 3%[5-6],易被生物吸收,因而危害性较大;专性吸附态和无定形结合态砷在土壤理化条件发生变化(如pH、Eh),或与其他金属离子、磷、土壤微生物和土壤动物作用下导致砷结合矿物相或粒径改变时,均有可能被释放而成为有效态砷,而结晶态和残渣态砷则不易被生物吸收和进入水体,其危害性相对较低[7-8]。
总之,土壤矿物表面与砷的界面反应:氧化-还原、吸附-解吸、沉淀-溶解和有机配合-解离决定了砷在土壤中的形态转化和移动能力[9-12]。
土壤中砷的迁移转化过程受多种生物地球化学因素调控,其中土壤氧化还原状况是影响砷存在形态的主要因素,明确土壤 -植物系统中砷的化学行为是污染区建立砷污染控制指标体系不可缺少的研究内容。
对于湿地植被而言,土壤通常具有厌氧性、氧分压低、氧化还原电位低等特点,水稻作为典型湿地植被,为了适应淹水的还原环境,地上部和根系的形态结构均发生了特殊的变化,在水稻的根表可以形成铁氧化物的膜状包被(铁膜)[13-14]。
根表铁膜属于两性胶体,具有特殊的电化学特性,使铁对砷的吸收及在作物体内的富集转运中所起的作用不可忽视。
目前研究结果证明,水稻根表铁膜对土壤环境中的砷有很高的亲和力或富集效应,大约 75%～80%的砷富集在根表铁膜中,只有很少部分进入根内,更少量的砷被转运至地上部,使之成为污染元素砷进入根系的缓冲区,在苗期水稻生长过程降低了其生物可利用性[15-17]。
目前,砷在土体-水稻体系中的迁移转化研究往往忽视氧化性根际这一重金属(包括砷)进入植物体门户的重要作用,对于水稻不同生长阶段砷在土壤-氧化性根际-植物体系中迁移转化规律的研究尚显薄弱。
本试验选取中轻度砷污染土,研究砷在土壤-氧化性根际-水稻体系中迁移转化过程及其作用机制,可以为理解整个生长时期内砷在水稻根际的行为、根表铁膜的存在对砷吸收和转运的影响提供理论参考,为今后采用农艺措施以削弱砷的植物有效性提供数据支持。
1 材料与方法1.1 供试土壤供试土壤采自浙江省上虞市砷污染的水稻田(采样深度为 0～20 cm),其基本性状为:pH(H2 O浸提,水土比为2.5∶1)7.40,CEC 7.45 cmol kg-1,有机碳 14.60 g kg-1,速效磷 19.70 mg kg-1,总砷84.92 mg kg-1,总铁 24.30mg g-1。
1.2 土-砂根袋植物培养试验1.2.1 水稻植株培养供试水稻(Oryza sativa L.)品种为远诱一号(YY-1),由中国科学院亚热带农业生态研究所的李达模研究员提供。
种子用30%H2O2消毒 15 min 后,去离子水洗净后播于石英砂中发芽,待幼苗长至3叶后移植至多孔水培箱中培养。
营养液配方:5 mmol L-1 NH4 NO3,2 mmol L-1 K2 SO4,4 mmol L-1 CaCl2,1.5mmol L-1 MgSO4◦ 7H2O,1.3mmol L-1 KH2 PO4,50μmol L-1 Fe(Ⅱ )-EDTA,10μmol L-1 H3 BO4,1.0μmol L-1 ZnSO4◦ 7H2 O,1.0 μmol L-1 CuSO4◦ 5H2 O,5.0 μmol L-1 MnSO4◦ H2 O,0.5 μmol L-1 Na2 MoO4◦2H2 O,0.2μmol L-1 CoSO4◦ 7H2 O。
用 0.1mol L-1 KOH或 HCl将 pH调至 5.5。
营养液每周换2次。
试验在可控光温的植物培养室中进行,25℃/14h光照和20℃/10h黑暗,相对湿度为 60%～70%,光照强度为240μmolm-2 s-1。
待生长至 5叶期时,选取生长一致的水稻苗进行下面的盆栽试验。
1.2.2 土-砂结合的根袋培养法采集的土壤风干后磨碎并过 2mm筛。
为了保证移栽后水稻植株正常的生长,首先在处理好的土壤中混入一定量的基肥:氮磷钾的施入量分别为 N 0.20 g kg-1(CO(NH2)2)、P2 O5 0.15 g kg-1(CaH2 PO4◦ H2 O)和K2O 0.20 g kg-1(KCl)。
混合均匀平衡 1周后装盆。
本试验采用土壤-石英砂联合培养系统。
首先将五片叶的水稻幼苗放入装有石英砂的根袋内(400目尼龙纱网自制,直径 9.5 cm,高 14 cm,每袋移入两颗水稻苗),然后将根袋放入装有 750 g砷污染土的 PVC管中(直径 11 cm,高 15 cm)。
土-砂联合培养模式实际是一个根际和非根际分室培养系统,在该系统中植物生长室(根袋)和无植物生长的土壤之间以 400目孔径尼龙网隔开,不允许水稻根系通过。
采用这种培养系统一是可以尽可能减少收获土壤时对水稻根表铁氧化物的损伤;二是收集根际形成的铁氧化物较容易。
水稻生长室中放置石英砂的目的是可以得到较完整的包被铁氧化物的水稻根系。
水稻生长期间,采用大田水肥管理模式,干湿交替处理(土壤淹水 2 cm左右,待表面落干至无明显水层再灌至 2 cm淹水状态)。
水稻移栽后,分 5个时期收获水稻植物和土壤样品。
1.3 样品采集、制备及测定方法水稻移栽至土壤-石英砂联合培养装置后,分 5个生长时期取样(移栽后每隔一个月取一次样,共取 5次,前两个生长时期为生育初期,后三个生长时期为生育后期,其中第三、第四生长时期为生长旺盛时期),每次取样 4个重复。
1.3.1 土壤样品的采集及制备将根袋从培养钵中轻轻取出,根袋外 1mm内的土壤为根际土(简称 N,以下相同),距根袋 2～3 cm沿根袋一周均匀取 6个点为非根际土(简称 NR,以下相同),风干过筛(100目)备用。
每个时期根际土与非根际土进行铁、砷的形态分级连续提取测定。
1.3.2 植物样品的采集与制备水稻植株地上部用不锈钢剪刀剪下后用去离子水冲洗干净,85℃杀青30min后,于70℃烘干至恒重,测定干物重,粉碎后备用。
用水将根袋中的石英砂冲掉,小心将包裹着铁膜的根系取出,用去离子水冲洗干净并用吸水纸将根系吸干,对整株根进行铁膜数量的测定,用 DCB(dithionite-citrate-bicarbonate)溶液提取,浸提后的根系于70℃烘干至恒重,测定干物重,粉碎后备用。
其中,选取富有铁膜的根段进行铁膜连续分级提取,根系用去离子水洗干净后先超低温冷冻(-80℃),再进行真空冷冻干燥处理(LGJ-10,北京四环科学仪器厂),之后放入 -20℃冰箱密封保存备用。
1.3.3 测定项目及方法土壤基本化学性质的测定方法按土壤农化常规分析法测定[18]。
土壤中As、Fe全量用王水-高氯酸消煮。
空白和标准物质的处理与样品同步进行,以确保测定的准确度,标准物质GBW 07401(GSS1)购于国家标准物质中心。
土壤砷、铁形态分级测定由 Wenzel等砷分级的连续提取方法修改而来[19-20],具体方法见表 1。
其中形态 1为非专性吸附态,形态 2为专性吸附态,形态 3为无定形和弱结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态,形态 4为结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态,残渣(形态 5)用王水-高氯酸消煮。
表1 砷、铁的连续分级提取的步骤Table 1 Procedures for sequential extraction procedures of Asand Fe in soil注:SSR:样品与浸提液的比值Note:SSR volume:ratio of sample and extractant不同形态As fractions浸提剂Extractant Extraction conditions SSR* 洗涤步骤Washing step提取条件形态1 Fraction 1 NH4(SO4)2(0.05mol L-1) 20℃,振荡 4 h 1∶40形态2 Fraction 2 NH4H2 PO4(0.05mol L-1)磷酸二氢铵20℃,振荡16 h 1∶25 Fraction 3 草酸铵(0.2mol L-1):pH3.25缓冲液20℃,振荡4 h 1∶25 草酸铵 (0.2 mol L-1);pH3.25,SSR:1:12.5;避光振荡 10min形态3形态4 Fraction 4草酸铵(0.2molL-1)+抗坏血酸(0.1mol L-1)缓冲液:pH3.25(90±3)℃,见光水浴30min 1∶25 草酸铵 (0.2 mol L-1);pH3.25,SSR:1:12.5;避光振荡 10min连续提取方法测定根表铁膜中砷、铁的主要赋存形态:在修改土壤中砷形态分级提取方法的基础上[20],对铁膜中砷、铁形态进行了分级提取,具体的提取步骤如下:根系剪成 1 cm根段(约 0.200 g)后采用土壤中砷形态分级提取的方法(根表铁膜中砷形态的连续提取不包括残渣态,是因为该试验的目的是要明确水稻根表铁膜中富集砷的存在形态,与根中砷的浓度无关,而对于包裹铁氧化物的根系来说,连续提取的残渣态主要是根系组织中累积的砷)。