1、黃錦孫 專(zhuān) 業(yè)：環(huán)境科學(xué)研 究 方 向：農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù) 土壤重金屬Cu、Ni的植物毒性及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)1/45匯報(bào)內(nèi)容研討背景研討內(nèi)容研討結(jié)果結(jié)論與展望致謝2/45研討背景農(nóng)業(yè)活動(dòng)我國(guó)土壤Cu、Ni污染來(lái)源農(nóng)產(chǎn)品人體 農(nóng)作物工業(yè)活動(dòng)畜禽糞便和有機(jī)肥施用 殺菌劑施用化肥施用 污水灌溉農(nóng)田土壤工業(yè)廢水、礦山廢水等3/45研討背景 國(guó)內(nèi)土壤重金屬毒理學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研討滯后； 環(huán)境質(zhì)量規(guī)范缺乏毒理學(xué)數(shù)據(jù)； 過(guò)去方法不盡合理國(guó)內(nèi)外土壤重金屬研討文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)20002005(馬義兵，未發(fā)表4/45研討背景國(guó)內(nèi)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量規(guī)范是基于短期盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果忽視了室內(nèi)短期盆栽實(shí)驗(yàn)和長(zhǎng)期田間實(shí)驗(yàn)的差別老化對(duì)田

2、間Cu、Ni毒性閾值的影響X Y Guo,20215/45匯報(bào)內(nèi)容研討背景研討內(nèi)容研討結(jié)果結(jié)論與展望致謝6/45主要內(nèi)容和方案框圖田間實(shí)驗(yàn)Cu、Ni毒害及累計(jì)規(guī)律盆栽實(shí)驗(yàn)測(cè)定生物量，Cu、Ni含量計(jì)算田間實(shí)驗(yàn)毒性閾值小麥、玉米、水稻、油菜 的生物量比較研討土壤Cu和Ni植物毒害的室內(nèi)和田間實(shí)驗(yàn)差別干濕交替影響盆栽毒性閾值干濕交替實(shí)驗(yàn)土樣采集處置大麥根伸長(zhǎng)測(cè)試土壤相關(guān)參數(shù)測(cè)定毒性變化研討內(nèi)容-技術(shù)道路7/45研討內(nèi)容-研討目的1.研討Cu、Ni對(duì)小麥、油菜、水稻的毒害作用及在秸稈和籽粒中的累積規(guī)律4.發(fā)現(xiàn)土壤外源Cu、Ni在田間和實(shí)驗(yàn)室中毒性閾值的差別及機(jī)理。比較及優(yōu)化不同的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研討

3、目的3.了解干濕交替方式下土壤性質(zhì)的變化、外源Cu、Ni的形狀和植物毒性的變化2.研討田間外源Cu、Ni的老化對(duì)小麥、油菜、玉米、水稻的毒性變化規(guī)律8/45研討內(nèi)容-田間實(shí)驗(yàn)土壤：潮土，水稻土，紅壤作物：小麥，油菜，玉米，水稻土壤處置：添加CuCl2,NiCl22007年，8程度，各反復(fù)2次測(cè)定目的：測(cè)定秸稈和籽粒生物量，測(cè)定秸稈和籽粒Cu、Ni濃度，計(jì)算EC10，EC50和EC90 注：EC10、 EC50和 EC90分別指，與對(duì)照相比植物生長(zhǎng)遭到10%、50%和90%抑制時(shí)壤中外源Cu或Ni的添加劑量。9/45研討內(nèi)容-田間實(shí)驗(yàn)祁陽(yáng)德州嘉興各32小區(qū)10/45研討內(nèi)容-盆栽實(shí)驗(yàn)土壤：潮土，

4、水稻土，紅壤植物：小麥，油菜，玉米，水稻實(shí)驗(yàn)方法：輪作作物與當(dāng)?shù)匾粯?，栽?周后測(cè)定地上部生物量。求出不同植物EC10，EC50和EC90。與田間比較，察看Cu、Ni毒性閾值的差別，分析能夠機(jī)理。11/45研討內(nèi)容-盆栽實(shí)驗(yàn)小麥、油菜盆栽培育情況12/45研討內(nèi)容-干濕交替實(shí)驗(yàn)土樣分別經(jīng)過(guò)0、1、3個(gè)干濕交替周期處置，根據(jù)ISO-11269(1), 丈量栽培5天后大麥的根長(zhǎng), 求出EC10， EC50 ， EC90所需測(cè)定的土壤參數(shù)：1土壤溶液的pH，EC，DOC濃度 2延續(xù)提取的Cu、Ni的水溶態(tài)、可交換態(tài)、EDTA結(jié)合態(tài)的濃度找出其相關(guān)性，做出多元回歸方程13/45研討內(nèi)容-干濕交替實(shí)驗(yàn)堅(jiān)

5、持最大持水量60%，穩(wěn)定7天取1700g，40C烘干至恒重新穎土樣2000g堅(jiān)持最大持水量60%，穩(wěn)定7天40C烘干至恒重40C烘干至恒重0取300g，大麥根伸長(zhǎng)，測(cè)定參數(shù)干濕交替處置1取300g，大麥根伸長(zhǎng)，測(cè)定參數(shù)3取300g，大麥根伸長(zhǎng)，測(cè)定參數(shù)14/45研討內(nèi)容-干濕交替實(shí)驗(yàn)土壤干濕交替處置時(shí)間15/45研討內(nèi)容-干濕交替實(shí)驗(yàn)16/45研討內(nèi)容-干濕交替實(shí)驗(yàn)CKCu1Cu7Cu2Cu3Cu5Cu6Cu4山東德州大麥根伸長(zhǎng)培育部分大麥根伸長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)17/45匯報(bào)內(nèi)容研討背景研討內(nèi)容研討結(jié)果結(jié)論與展望致謝18/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積小麥 隨著土壤中CuNi的添加劑量的添加,小麥籽粒和

6、秸稈的生物量逐漸減小土壤Cu 和Ni 的添加對(duì)田間小麥籽粒和秸稈生物量的影響祁陽(yáng) 19/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積小麥田間實(shí)驗(yàn)小麥的重金屬毒性閾值(mg .kg -1).祁陽(yáng)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為在95%置信區(qū)間內(nèi)閾值的范圍.土壤添加高于106 mg .kg -1的Cu 或高于51.3 mg .kg -1的Ni 使小麥植株死亡 Cu 、Ni的添加劑量分別為19.5 和27.4 mg .kg -1時(shí)，小麥發(fā)生中毒病癥重金屬籽粒秸稈EC10EC50EC90EC10EC50EC90Cu55.7(33.393.3)77.1(59.3100)106(84.5135)19.5(10.137.8)57.4(4

7、3.975.0)168(102278)Ni41.0(9.35180)45.9(24.187.3)51.3(42.162.5)27.4(16.944.4)41.7(34.850.1)63.6(48.284.0)20/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積小麥小麥地上部分中Cu 的累積mgkg-1 德州土壤Cu濃度籽粒Cu含量秸稈Cu含量05.234.55 507.585.57 1007.225.76 2006.796.25 4006.017.18 80010.519.26 160010.3512.95 320010.3518.92 Cu 在小麥秸稈中的積累隨土壤添加量的添加而添加；而在籽粒中，Cu的累

8、積量在到達(dá)一個(gè)值以后趨于穩(wěn)定21/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積小麥1591Ni在小麥籽粒和秸稈中的累積量隨著土壤中Ni的添加量添加，濃度不斷上升土壤Ni濃度籽粒Ni含量秸稈Ni含量00.163.08501.263.461001.763.782003.603.324004.344.298008.576.11160012 .148.58320025.3326.19小麥地上部分中Ni的累積mgkg-1 德州22/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積油菜重金屬籽粒秸稈EC10EC50EC90EC10EC50EC90Cu79(36172)241(171340)735(3671473)153(42560)

9、380(192753)946(3962255)Ni41(2761)63(5276)97(58164)34(1578)81 (33196)194(241575)田間實(shí)驗(yàn)的重金屬毒性效應(yīng)(mg .kg -1).嘉興括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為在95%置信區(qū)間內(nèi)閾值的范圍.油菜籽粒對(duì)Cu和Ni的毒性均比秸稈敏感。一樣濃度的Ni對(duì)油菜的毒害作用顯著大于Cu；23/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積油菜油菜地上部分中Cu、Ni的累積mgkg-1 嘉興當(dāng)土壤Cu、Ni濃度高于某一值約100 mgkg-1 時(shí)，對(duì)Cu、Ni在油菜體內(nèi)的累積含量趨于穩(wěn)定；在油菜體內(nèi)，Cu秸稈Cu籽粒，而Ni籽粒Ni秸稈。24/45研討結(jié)果-C

10、uNi毒害與累積水稻重金屬籽粒秸稈EC10EC50EC90EC10EC50EC90Cu286(221372)435(400474)661(476918)142(99203)327(278375)736(564959)Ni324(198528)433(360521)578(2521327)221(145337)382(333438)661(480910)田間實(shí)驗(yàn)水稻的重金屬毒性閾值(mg .kg -1).嘉興括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為在95%置信區(qū)間內(nèi)閾值的范圍.水稻秸稈和籽粒對(duì)Cu和Ni毒性的敏感程度相近低濃度時(shí)秸稈比籽粒敏感；Cu、Ni對(duì)油菜的毒害作用相近。25/45研討結(jié)果-CuNi毒害與累積水稻水稻

11、地上部分中Cu、Ni的累積mgkg-1 嘉興水稻對(duì)Cu的累積先添加后降低在400-800 mgkg-1出現(xiàn)峰值 ；秸稈Cu的平均含量為籽粒的2.23倍，可見(jiàn)Cu更容易在水稻秸稈中累積。秸稈11.8 mgkg-1籽粒5.3 mgkg-1籽粒Ni的含量變化符合Mitscherlich方程r2 = 0.994, n=7, p 0.001；秸稈Ni的含量隨著土壤外源Ni的添加而線型添加r2 = 0.908, n=7, p 891(-)-(-)毒性降低毒性降低29/45研討結(jié)果-老化作用小結(jié)德州和祁陽(yáng)土壤中外源Cu的毒性先加強(qiáng)，再降低，外源Ni在德州土壤中生物毒性迅速失活，而在祁陽(yáng)土壤中毒性添加；在嘉興

12、土壤中外源Cu、Ni對(duì)油菜的毒性先加強(qiáng)后趨于穩(wěn)定，而對(duì)水稻的毒性不斷降低。 外源Cu、Ni進(jìn)入土壤后，其毒性變化的規(guī)律并非隨著時(shí)間的添加而呈簡(jiǎn)單的減小，與土壤性質(zhì)、受試植物類(lèi)型有關(guān) 。30/45研討結(jié)果-干濕交替實(shí)驗(yàn)土壤溶液pH值的變化與干濕交替周期數(shù)無(wú)明顯關(guān)系;土壤溶液電導(dǎo)率隨周期數(shù)先添加后降低;土壤溶液DOC濃度隨干濕交替周期數(shù)先降低后添加;31/45研討結(jié)果-干濕交替實(shí)驗(yàn)采集地點(diǎn)添加量周期數(shù)WS/mgkg-1EXC/mgkg-1EDTA/mgkg-1土壤Cu全量/mgkg-1德州000.000.000.130.036.850.2321.366.9110.000.000.150.083.7

13、50.2030.000.000.000.005.232.205000.000.000.190.0016.820.4459.416.0010.000.000.290.0218.870.9830.000.000.000.0019.050.2510000.000.000.270.0434.250.07114.1113.0510.000.000.4610.0240.260.6830.000.000.060.0236.552.4220000.000.000.360.01109.4011.56191.8543.9010.020.030.600.00119.0913.4030.000.000.170.021

14、07.888.2940000.110.020.530.08247.817.13646.34489.9010.140.060.930.04237.7412.8530.150.010.450.10219.7014.4680000.230.030.650.06301.3419.84794.51159.2510.560.101.300.00356.175.8630.380.000.890.13372.464.35160000.630.171.050.231118.904.462046.06192.9610.600.041.820.041017.3310.7230.570.081.430.081095.

15、1316.47320002.450.231.850.451451.4914.203690.2895.8212.420.392.050.281472.377.4931.950.151.990.271465.0647.11占土壤全Cu量17.86%-53.33% 32/45研討結(jié)果-干濕交替實(shí)驗(yàn)CKCu1Cu7Cu2Cu3Cu5Cu6Cu4山東德州大麥根伸長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)3個(gè)周期的干濕交替處置，大麥根伸長(zhǎng)毒性測(cè)試的EC50不斷增大，闡明Cu發(fā)生老化，毒性降低。周期數(shù)EC10EC50EC900386（1271180)1520(9452443)5985(222316113)192(43197)706(5

16、02993)5436(279010592)3131(43401)1090(6831739)9057(361722682)33/45研討結(jié)果-干濕交替實(shí)驗(yàn)小結(jié)3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)位的土壤經(jīng)過(guò)干濕交替處置之后，土壤孔隙水pH、電導(dǎo)率EC和土壤孔隙水可溶性有機(jī)質(zhì)濃度DOC并無(wú)明顯規(guī)律。3個(gè)周期的干濕交替處置對(duì)Cu、Ni的形狀分布無(wú)明顯影響，經(jīng)過(guò)干濕交替處置，土壤外源CuNi的生物毒性變化無(wú)明顯規(guī)律。34/45研討結(jié)果-田間和盆栽比較田間和溫室盆栽實(shí)驗(yàn)用log-logistic方程進(jìn)展擬合，得出的Cu的劑量效應(yīng)曲線比較。35/45研討結(jié)果-田間盆栽比較結(jié)果：1以盆栽實(shí)驗(yàn)EC10作為目的對(duì)田間Cu污染進(jìn)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

17、評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)Cu毒害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)不會(huì)出現(xiàn)顯著差別。2、以一樣方法得出的EC50作為評(píng)價(jià)目的時(shí)，那么會(huì)顯著低估土壤中Cu對(duì)田間小麥、油菜、玉米和水稻生長(zhǎng)的毒害。根據(jù)log-logistic方程進(jìn)展擬合計(jì)算得出的Cu的毒性閾值比較作物地點(diǎn)EC10EC50田間實(shí)驗(yàn)室田間實(shí)驗(yàn)室小麥德州201(150270)122(30 495)771(678877)1559(997 24379)祁陽(yáng)40(2175)297(149 593)81(61107)689(544871)油菜嘉興33(10114)23(2 234)132(76230)1102(4062991)玉米祁陽(yáng)94(51173)23(3 204)132(10

18、8161)220(98494)水稻嘉興40(2175)51(15 167)81(61107)286(162506)36/45研討結(jié)果-田間盆栽比較田間和溫室盆栽實(shí)驗(yàn)用log-logistic方程進(jìn)展擬合，得出的Ni的劑量效應(yīng)曲線比較。37/45作物地點(diǎn)EC10EC50田間實(shí)驗(yàn)室田間實(shí)驗(yàn)室小麥德州-(-)-(-)-(-)-(-)祁陽(yáng)14(921)161(57 452)23(1731)597(2831260)油菜嘉興24(1240)79(6991)49(3177)87(8193)玉米祁陽(yáng)18(1227)13(3 52)32(2738)104(61178)水稻嘉興-(-)408(1211376)-(

19、-)794(3601749)研討結(jié)果-田間盆栽比較根據(jù)log-logistic方程進(jìn)展擬合計(jì)算得出的Ni的毒性閾值比較結(jié)果： 以實(shí)驗(yàn)室盆栽方式評(píng)價(jià)土壤外源Ni污染時(shí)，會(huì)顯著低估土壤中Ni對(duì)祁陽(yáng)田間小麥、玉米以及嘉興油菜的毒害，而會(huì)高估Ni對(duì)嘉興水稻的毒害。38/45小結(jié)以實(shí)驗(yàn)室盆栽實(shí)驗(yàn)EC10作為目的對(duì)田間Cu污染進(jìn)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)Cu毒害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)不會(huì)出現(xiàn)顯著差別；以一樣方法得出的EC50作為評(píng)價(jià)目的時(shí)，那么會(huì)顯著低估土壤中Cu對(duì)田間小麥、油菜、玉米和水稻生長(zhǎng)的毒害。以實(shí)驗(yàn)室盆栽方式評(píng)價(jià)土壤外源Ni污染時(shí)，會(huì)顯著低估土壤中Ni對(duì)祁陽(yáng)田間小麥、玉米以及嘉興油菜的毒害，而會(huì)高估Ni對(duì)嘉興水稻

20、的毒害。研討結(jié)果-田間盆栽比較39/45研討結(jié)果-全文結(jié)論40/451隨著土壤中CuNi的添加劑量的添加,作物籽粒和秸稈的生物量逐漸減??； 小麥對(duì)Cu，水稻對(duì)Ni的累積在籽粒中先添加后穩(wěn)定，在秸稈中為線性添加，小麥對(duì)Cu和水稻對(duì)Ni的吸收機(jī)制相類(lèi)似，均有阻止重金屬在生殖部位中過(guò)量積累的機(jī)制; Cu、Ni在油菜籽粒和秸稈中的累積添加后穩(wěn)定于相應(yīng)值，闡明油菜有阻止重金屬Cu、Ni在植株中過(guò)量累積的機(jī)制； Cu在水稻籽粒和秸稈中的累積量先添加后減小，過(guò)量的Cu能夠干擾了水稻對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，高濃度的Cu、Ni將影響水稻植株的正常發(fā)育；2德州、祁陽(yáng)和嘉興土壤中外源Cu、Ni對(duì)小麥、油菜、玉米和水稻的毒

21、性，隨著老化時(shí)間的添加呈現(xiàn)出不同變化規(guī)律。外源Cu、Ni進(jìn)入土壤后，其毒性變化的規(guī)律并非隨著時(shí)間的添加而呈簡(jiǎn)單的減小，與土壤性質(zhì)、受試植物類(lèi)型有關(guān) 。(3) 3個(gè)實(shí)驗(yàn)位點(diǎn)的土壤經(jīng)過(guò)干濕交替處置之后，土壤孔隙水pH、電導(dǎo)率EC和可溶性有機(jī)質(zhì)濃度DOC的變化并無(wú)明顯規(guī)律。 3個(gè)周期的干濕交替處置對(duì)Cu、Ni的形狀分布及生物毒性無(wú)明顯影響。(4) 以實(shí)驗(yàn)室盆栽實(shí)驗(yàn)EC50作為評(píng)價(jià)目的時(shí)，那么會(huì)顯著低估土壤中Cu對(duì)田間小麥、油菜、玉米和水稻的毒害和Ni對(duì)祁陽(yáng)田間小麥、玉米以及嘉興油菜的毒害，而有能夠會(huì)高估Ni對(duì)嘉興水稻的毒害。41/45研討結(jié)果-全文結(jié)論研討展望1目前環(huán)境中的Cu、Ni污染伴隨著其他種類(lèi)型重金屬的污染，經(jīng)過(guò)單一重金屬研討所得的結(jié)論并