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Fang-Jie ZHAO 《农业科学与工程前沿(英文版)》2020,7(3):333-338
Soil contamination with heavy metal(loid)s threatens soil ecological functions, water quality and food safety; the latter is the focus of this review. Cadmium (Cd) and arsenic (As) are the toxic elements of most concern for food safety because they are relatively easily taken up by food crops. Rice is a major contributor of both Cd and As intakes to the Chinese population. Contamination and soil acidification are the main causes of high Cd levels in rice grains produced in some areas of southern China. The risk of Cd and As accumulation in food crops can be mitigated through agronomic practices and crop breeding. Liming is effective and economical at reducing Cd uptake by rice in acid soils. Paddy water management can produce opposite effects on Cd and As accumulation. Many genes controlling Cd and As uptake and translocation have been characterized, paving the way to breeding low accumulating crop cultivars through marker-assisted molecular breeding or genetic engineering. It is important to protect agricultural soils from future contamination. Long-term monitoring of anthropogenic additions and accumulation of heavy metal(loid)s in agricultural soils should be undertaken. Mass-balance models should be constructed to evaluate future trends of metal(loid)s in agricultural soils at a regional scale. 相似文献
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大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响 总被引：7，自引：2，他引：5
为探究土壤重金属污染对蔬菜中重金属含量的影响,并分析蔬菜中重金属的主要来源,以天津城郊存在土壤重金属镉(Cd)超标风险的蔬菜基地为对象,施用特制含锌(Zn)、含锰(Mn)商品有机肥,对土壤和当地常见叶菜类蔬菜(油菜、芹菜、大白菜、生菜、葱)中重金属含量进行了测定.结果显示,该蔬菜基地土壤重金属有效性低,蔬菜中重金属含量均符合国家食品安全标准,施用含Zn、含Mn有机肥对蔬菜重金属含量无显著影响.针对蔬菜基地可能的重金属污染来源,监测了蔬菜基地周边大气沉降物重金属含量,对比监测清洗蔬菜与未清洗蔬菜的重金属含量,并通过计算蔬菜样品中重金属含量与钛(Ti)含量的比值关系,估算大气沉降和土壤扬尘对蔬菜样品重金属含量的贡献.结果表明,大气沉降和土壤扬尘对蔬菜中镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)的贡献率分别达到33.7%、83.7％、72.8％和71.0％,该地区蔬菜中的As、Pb、Cr主要来自吸附于表面的大气沉降和土壤扬尘,食用前仔细清洗能有效减少蔬菜中重金属含量.由此可见,从控制蔬菜重金属污染源头的角度分析,当地应优先监控大气沉降带来的蔬菜重金属污染风险. 相似文献
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水稻土镉污染与水稻镉含量相关性研究 总被引：23，自引：4，他引：19
采用盆栽试验的方法,考察了水稻土中重金属镉(Cd)的浓度对水稻生长及Cd富集的影响以及Cd在水稻植株的分布情况,并进一步研究了糙米(可食部位)对Cd的富集量与土壤中Cd总量的关系.结果表明,在各个浓度Cd胁迫下,根、茎叶、稻壳、糙米相比,2个品种水稻都是根累积的Cd含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;在水稻的茎叶细胞中,Cd主要分布在细胞壁,细胞可溶性成分,细胞器Cd的分布量较少,即细胞壁>可溶性部分>细胞器及膜部分;随Cd浓度增加,茎叶中的Cd积累量极显著增加,各细胞组分中的Cd含量均显著增加;根据国标GB 2762-2005对大米中Cd的限最标准(≤0.2 mg·kg~(-1)),水稻土土壤总Cd临界值分别为2.0mg·kg~(-1)(博优225)、3.1 mg·kg~(-1)(矮糯).因此,在污染土壤上宜选种食用部位重金属积累低的水稻品种,以减少人类吸收重金属的风险. 相似文献
5.
【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。 相似文献
6.
植物分子遗传学在挖掘作物重金属积累相关基因中的作用 总被引：1，自引：0，他引：1
随着我国农田土壤重金属污染问题日益严重,导致农产品重金属超标时常发生。如何阻控重金属在作物可食部位的积累,保证农产品安全和重金属中、低污染农田的安全利用,已成为我国农业生产急需解决的问题。培育重金属低积累作物品种,实现作物可食部位重金属含量达标,是解决重金属中低污染农田安全利用的经济而有效的手段之一。培育作物重金属低积累品种需要克隆控制重金属积累的相关基因,并阐明其分子遗传机理。以Os NRAMP5、Os HMA3和CAL1三个控制水稻镉吸收、转运和分配的基因为实例,介绍植物分子遗传学在挖掘作物重金属积累相关基因中的作用,包括基于正向遗传学和反向遗传学的方法,克隆控制镉在作物中积累的基因,并阐述这些功能基因控制重金属积累的分子遗传机理,同时展望这些基因在培育重金属低积累品种中的应用前景。 相似文献
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兰州市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析 总被引：1，自引：1，他引：0
在兰州市及周区共采集65个土壤样品和46种155个蔬菜样品,用石墨炉-原子吸收分光光度法测定样品中的镉含量,对兰州市蔬菜和菜地土壤镉含量状况进行调查.结果表明:兰州市菜地土壤镉积累明显,其范围为0.11~0.72 mg.kg-1,平均值为0.22 mg.kg-1,变异系数为61.93%;土样之间存在较大的变异性,反映了人为活动已对土壤中镉含量产生了明显的影响.兰州市蔬菜镉含量范围、平均值和变异系数分别为1.2~76.0μg.kg-1、14.01μg.kg-1和30.3%;叶菜类和葱蒜类蔬菜的镉平均含量显著高于茄果类和根茎类.兰州市居民人均从蔬菜中摄入镉的量为19.6μg.d-1,部分蔬菜镉可能给食用者带来一定的潜在健康风险. 相似文献
8.
不同污染类型水稻土中镉的化学形态分布特征及其影响因素 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤Cd的活性不仅取决于其在土壤中的全量,更大程度上取决于化学形态。以广东省6种不同类型的污染水稻土为研究对象,通过BCR三步法对土壤中Cd的形态分布特征进行分析,并采用逐步回归法探讨了影响Cd化学形态的主要因素。结果表明:供试土壤Cd赋存形态均以酸提取态为主,根据RAC(Risk assessment code)风险评价指标体系,钢铁厂周边、冶炼厂周边、火电厂周边水稻土Cd处于超高风险水平,大宝山矿山污染的上坝村水稻土、乐昌铅锌矿周边水稻土和中山水稻土(三角洲沉积土)处于高度风险水平。全量Cd是影响各形态Cd最主要的因素,pH、黏粒、活性Mn也能影响不同形态Cd分配,但残渣态Cd含量不受土壤性质影响。 相似文献
9.
云南个旧市郊农作物重金属污染现状及健康风险 总被引：6，自引：5，他引：6
通过现场采样及室内分析,对云南个旧市郊鸡街镇的土壤和农作物莺金属污染现状进行野外调查,并进行健康风险评价.结果表明,土壤Pb、Zn、Cu和Cd含量均超出<土壤环境质量标准>(GB 15618-1995)二级标准,Pb、Cu和Cd的二乙三胺五乙酸(DTPA)提取态与总量呈极显著正相关(P＜0.01),Zn则旱显著正相关(P＜0.05).农作物中除萝卜、甘蓝、花椰菜和甘蔗Pb含量未超出对应的食品安全限量标准外,其余作物均超标,Pb超标率达80%,其中薄荷Pb含量最高,平均值为3.28 mg·kg-1(鲜重),超标9.93倍;朝天椒、土豆、大米和玉米Cd含量均超标,Cd超标率为20%,其中大米Cd含量最高,平均值为0.446 mg·kg-1,超标1.23倍;Cu和Zn在所采的农作物中均未超标.薄荷对Pb和Cu、莴苣对Zn和Cd的富集系数高于其他农作物.豌豆尖、蚕豆、甘蓝、花椰菜、葱、朝天椒、甘蔗、韭菜、厚皮菜、白菜、萝卜、青花菜、土豆和金丝菜对Pb、Zn、Cu和Cd吸收能力较低,适合在污染区继续种植;薄荷、莴苣和青菜对4种重金属吸收能力较高,不适合在污染区继续种植.根据单因子评价方法,农作物受Pb轻度、中度、重度污染分别占50%、10%和20%,受Cd轻度、中度污染各占10%.对于不同种类农作物,不同莺金属的综合污染指数为Pb＞Cd＞Zn＞Cu.居民经食用蔬菜途径日摄入Pb、Zn、Cu和Cd量分别为0.204、2.336、0.376 mg·d-1和0.028 mg·d-1,分别占暂定每日耐受摄入量(PTDI)的101.78%、7.08%、5.79%和39.29%.因此,经蔬菜途径摄入Pb对当地居民健康构成潜住威胁. 相似文献
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大棚蔬菜土壤重金属污染及其控制的研究进展与展望 总被引：6，自引：4，他引：2
蔬菜大棚土壤重金属污染日益凸显,并对我国蔬菜食品安全带来隐患。当前,我国污染土壤修复的研究主要集中于开放的、污染较为严重的农田土壤,而对相对封闭、污染较轻的蔬菜大棚土壤的研究较少。对我国蔬菜大棚土壤重金属污染的现状、来源及其与种植年限的关系加以阐述,综述了通过调控肥力条件、添加土壤改良剂、调整作物品种以及耕作制度的手段来控制大棚土壤重金属污染的方法,并在此基础上提出了大棚土壤重金属污染调控的研究方向。 相似文献
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[目的]探讨低浓度重金属镉对农田土壤生物学特征的影响,为建立土壤中可以表征重金属镉污染程度的生化指标平台提供试验依据。[方法]通过测定受不同程度重金属镉污染的农田土壤的理化性质、生物活性,研究重金属镉对农田土壤生物学特征的影响。[结果]在一定范围内,有效态镉含量的增加促进了微生物活性,增加了微生物的呼吸作用和代谢,当有效态镉含量超过0.6 mg/kg时则产生抑制作用;在所研究范围(pH 4.42～7.58,有效态镉含量0～1.860 mg/kg)内,有效态镉含量对过氧化氢酶活性影响较小;脲酶活性与有效态镉含量呈负相关;微生物量随有效态镉含量的增加呈对数增加。[结论]选择土壤酶活性指标来表征土壤受重金属污染的程度是合理的。 相似文献
12.
重金属镉是土壤中毒性最强的污染物之一,不但严重影响植物生长发育,而且通过植物体内积累进入食物链危害人类健康。突变体不但是作物改良的重要资源,也是基因功能研究的基础材料。总结了利用各种突变体对植物镉抗性和积累的分子机理所做的研究和取得的丰硕成果,在此基础上提出了参考模式植物在作物上利用突变体开展作物抗镉、低积累机制及分子育种研究的策略,为作物抗镉和低积累品种的选育提供理论指导。 相似文献
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沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价 总被引：10，自引：6，他引：10
以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。 相似文献
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“十三五”国家重点研发计划农田镉砷污染防治领域资助情况概述 总被引：5，自引：2，他引：3
镉、砷是农田土壤重金属污染的主要元素,对农田生态系统健康和农产品质量安全构成了严重威胁。"十三五"期间,国家重点研发计划"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"重点专项中设置了14个农田镉、砷污染防治领域项目,对农田镉、砷污染防治的基础研究、关键技术研发和集成示范应用予以资助。文章梳理了相关项目的立项背景和研究内容,介绍了项目立项和组织实施的最新进展,并对预期研发成效进行展望。 相似文献
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Fredrik Winquist Christina Krantz-Rülcker Thomas Olsson Anders Jonsson 《Precision Agriculture》2009,10(3):231-246
There is a growing awareness of potential health risks due to exposure to heavy metals. One source of uptake is via agriculture,
when heavy metals in the soil are taken up by the crop. The metal cadmium holds a special position, since it is considered
to be a health risk, even at the low concentrations observed in our food supply, furthermore, it is ranked as eight on the
top 20 hazardous substances list. Two measurement systems are described based on stripping voltammetry for analysis of cadmium.
One is based on a three metal direct probe system (TMDPS) with three working electrodes (platinum, gold and rhodium), combined
with a polishing unit, the other is an automatic flow through system, using one working electrode of gold, also equipped with
a polishing unit. A number of different soils were extracted with an ammonium-lactate solution and analyzed with the systems,
and the data obtained were subjected to multi-variate data analysis (MVDA). Using modeling based on partial least square (PLS),
concentrations of cadmium in the soil extracts could be predicted for the TMDPS in the concentration area 0.5–10 μg/l with
a root mean square error of prediction (RMSEP) of 0.8 μg/l and a relative predicted deviation (RPV) of 2.0. One sample could
be analyzed in 4 min. It was also shown that by using different PLS models, the concentration of the elements copper, aluminum,
lead and iron could be predicted. The possibilities of using the technique for field use were also evaluated by studies of
mixtures of different soils in 0.1 M HNO3 solution, the time for an analysis was, however, rather large, around 20 min. 相似文献
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我国土壤镉污染区与水稻种植区在空间分布上基本吻合，这严重威胁了粮食安全与人体健康，是亟需解决的土壤环境问题。伴矿景天是我国近年发现的镉超富集植物，是修复土壤镉污染的理想植物。本文以“伴矿景天”和“Sedum plumbizincicola”为关键词，从中国知网和Web of Science数据库共收集文献280篇，采用文献计量分析软件VOSviewer分析国内外研究现状，分别从伴矿景天对镉的吸收转运和富集机制、解毒机理、田间修复现状、修复效果强化措施和产后处理技术5个方面综述了现阶段的主要研究成果，并进一步阐述了伴矿景天田间修复推广应用面临的问题和挑战，提出未来研究应集中探索伴矿景天的修复效率提升和实际推广应用。 相似文献
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典型北方菜田常用肥料中重金属含量分析及污染风险评价 总被引：4，自引：1，他引：3
为了解北方菜田典型肥料中重金属的含量情况,以有机肥、水溶性肥料、微生物肥料、生物有机肥和复混肥料等5种北方菜田常用肥料作为研究对象,采集了268个代表性肥料样品,检测分析了肥料中As、Cd、Pb、Cr、Hg 5种重金属的含量情况,同时采用单因子污染指数法与综合污染指数法评价了重金属污染程度。结果显示,所有肥料中均检测出5种重金属。其中,有机肥中Pb的平均含量最高,为28.16 mg·kg~(-1),其次为CrAsCdHg。对比我国肥料重金属限定标准发现,尽管样品中Cd含量普遍较低,但是依然有0.63%的有机肥样品超标。其余4种肥料中,Cd含量最高的为水溶性肥,As、Pb、Cr和Hg含量最高的为生物有机肥;同时,生物有机肥中As、Pb、Cd的超标率分别为40%、20%和10%,Cr、Hg未发现超标。单因子污染指数和综合污染指数表明,所有肥料中重金属污染均属于清洁水平,但Pb和Cd的综合污染指数已分别达到了0.62和0.53,存在一定的污染风险,其安全性应该特别关注。 相似文献