镉在不同质地水稻土剖面中的分布特征及与作物吸收的关系

通过野外定点采集土壤和作物植株、籽粒样品, 利用石墨炉(novAA400)原子吸收法, 研究了成都平原稻麦轮作下水稻土剖面中镉的分布特征及其与水稻、小麦吸收镉的相关性。结果表明,土壤剖面中的镉主要集中在0～15 cm的耕层土壤,总体表现为“向根层富集”的特征,土壤全镉和有效态镉均随土层深度的增加而逐渐降低,30～45 cm土层的全镉和有效态镉含量平均值分别为表层的47.60%和39.49%。不同质地土壤中的镉向下迁移量大小顺序为砂壤>重壤>中壤,以15～30 cm土层的迁移量差异最大。土壤pH与0～15 cm土层的有效态镉含量间相关性不显著(r=-0.46),与15～30 cm和30～45 cm土层有效态镉含量间呈显著的负相关(r=-0.78*～-0.86**)。水稻、小麦秸秆和籽粒镉含量与0～15 cm和30～45 cm土层的全镉含量间相关性不大(r=-0.092～-0.383, 0.174～0.424),但与0～15 cm和15～30 cm土层的有效态镉含量呈显著正相关(r=0.766*～0.953**),与30～45 cm土层的有效态镉含量相关性不显著(r=0.526～0.584)。因此,土壤有效态镉含量比全镉含量更适合作为农作物产品安全的土壤镉污染评价指标。     

用水解分离-原子吸收光谱法对锰作形态分析

研究了痕量锰形态分析的水解分离-原子吸收光谱法。依据不同价态锰水解酸度的不同,使以各种形态存在的锰彼此分离以对其进行AAS测定。用NaOH溶液调试样的pH到10,此时以MnO-₄形式存在的高价锰不产生水解沉淀,而低价Mn(Ⅱ)和中价Mn(Ⅳ)产生水解沉淀,对清液中的Mn(Ⅶ)进行AAS测定;然后用pH为5的硫酸溶液溶解沉淀,此条件下Mn(Ⅱ)的沉淀溶解, 从而使Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅳ)彼此分离,对清液中的Mn(Ⅱ)进行AAS测定;最后,用pH为1的硫酸溶液溶解Mn(Ⅳ),并沉淀进行AAS测定。从上述测定,可分别求得Mn(Ⅱ), Mn(Ⅳ)和Mn(Ⅶ)含量。该方法的加标回收率分别在93.3%～99.5%,96.7%～103%和98.2%～104%之间,相对标准偏差分别为2.7%,3.2%和3.1%,检出限为0.10 mg·L-1,该法简单,快速,准确。     

原子荧光光谱法测定环境水及土壤样品中的汞形态含量

采用氢化发生-冷原子荧光光谱法,测定了厦门市集美周边地区的几种水和土壤样品中汞的不同形态含量。在仪器优化条件下直接进样测定水中微量无机汞的含量,再用溴酸钾-溴化钾消解水样并测定其总汞含量,由总汞与无机汞含量之差计算出有机汞含量;采用微波消解体系测定土壤样品中的总汞含量,同时用连续化学浸提法提取测定包括可交换态汞、盐酸溶汞、元素汞、腐殖酸结合态汞、有机质结合态汞和硫化汞的不同汞形态含量,并最终测定残态汞含量。实验结果表明,实验室排放水中汞含量高于Ⅰ类污水综合排放标准(GB 8978—1996),说明实验室排放水是严重的汞环境污染源之一。而公路边土壤、近海沉积物和菜园土壤的汞形态含量均低于相应的国家标准,但由于人为污染造成菜园土壤汞的不断积累应引起高度重视。实验同时对水和土壤样品的测量检出限及方法回收率进行试验,结果表明在优化的实验条件下水和土壤汞的检出限分别为0.000 8 μg·L-1和0.072 3 μg·kg-1,3个水平的加标平均回收率分别为93.7%和93.8%,方法准确、可靠。     

原子荧光光谱法测定成都市公共绿地土壤层中的镉

采用Tessier连续提取法对成都市公共绿地土壤层22个土壤样品中的Cd赋存化学形态进行了提取分离,并用原子荧光光谱法进行了测试。在仪器最佳工作条件下,通过条件实验确定在2%的盐酸介质中,在 30 g·L-1硼氢化钾的还原作用下,1 mg·L-1钴离子和10 g·L-1硫脲联合作用可提高Cd挥发性化合物的发生效率。加入一定浓度的焦磷酸钠、硫酸钾和氯化钡能降低土壤中共存元素对测定Cd的影响。该方法线性范围0～10 μg·L-1,相关系数r=0.999 1,检出限0.016 μg·L-1,相对标准偏差1.93%,回收率为97.80%～100.2%。土壤样品中Cd的五种赋存形态平均百分含量大小分布为：残留态(62.1%)＞离子交换态(11.7%)＞铁锰氧化物结合态(9.71%)＞碳酸盐结合态(4.17%)＞有机结合态(3.47%);尽管残留态是Cd的主要赋存形态,但土壤样品中Cd的离子交换态含量较高,具有强的生物活性,应引起重视;成都市一环路、二环路和三环路绿化带土壤层存在不同程度的Cd污染,污染程度大小为：二环路＞一环路＞三环路。     

蒙药牛胆粉与羊胆粉中胆酸类成分的分析测定

胆酸与硫酸加热产生脱水反应,形成共轭双键,在紫外区产生特征吸收峰。用紫外-分光光度法测定了牛胆粉与羊胆粉中胆酸的含量。测定线性范围为0·0033～0·0167mg·mL-1(r=0·9997),加样回收率及RSD分别为98·48%,1·79%,96·46%,2·50%。5批次样品测定表明:牛胆粉中胆酸的含量在40·85%～43·03%之间,羊胆粉在30·88%～32·64%之间。牛胆粉精密度RSD为2·41%,羊胆粉精密度RSD为2·92%。稳定性试验在8h之内测定牛胆粉RSD为0·55%,羊胆粉RSD为0·59%。重复性试验牛胆粉RSD为2·11%,羊胆粉RSD为2·68%。方法简便、快速、便于推广应用,且可有效地控制牛胆粉与羊胆粉的内在质量。     

长期不同施肥对土壤溶解性有机质含量及其结构特征的影响

以长期定位试验为研究平台,并结合紫外-可见吸收光谱,探求长期不同施肥管理措施：(1)CK(不施肥);(2)NPK(氮磷钾);(3) NPKS(化肥+稻草还田);(4)1.5NPKS(1.5倍化肥+稻草还田);(5)NPKM(化肥+猪粪)下0～20,20～40和40～60 cm土层的溶解性有机质(DOM)含量和结构特征。结果表明,长期施用化肥对土壤DOM的影响较小,化肥配施秸秆NPKS和化肥配施有机肥NPKM均显著提高了耕层土壤DOM的含量,在0～20 cm耕层土层DOM含量比化肥NPK处理分别提高39.1和12.1 mg·kg-1。相比不施肥和氮磷钾处理,化肥配施秸秆或配施有机肥明显降低0～20和20～40 cm土层溶解性有机质碳与有机氮的比值,提高了土壤供氮能力。长期施肥对40～60 cm土层DOM含量和溶解性有机质碳氮比没有明显影响,不同处理间差异不显著。在0～20和20～40 cm土层,相对于不施肥和氮磷钾处理,NPKM,NPKS和1.5NPKS处理能提高土壤DOM的共轭结构和腐殖化程度;在40～60 cm土层,提升效果不明显。化肥配施秸秆或有机肥能增加0～20 cm土层的紫外光谱吸收值(SUVA₂₅₄,SUVA₂₆₀和SUVA₂₈₀)和吸收系数α(355),降低吸光度比值(A₂₅₀/A₃₆₅),表明0～20 cm土层DOM的芳香度、疏水性、分子量和CDOM含量增加,在20～40和40～60 cm表现不明显。不同土层的A₃₀₀/A₄₀₀值均大于3.5,表明土壤中主要以富里酸为主。综上,长期化肥配施秸秆或配施有机肥能够提高0～20和20～40 cm土壤溶解性有机质的含量,降低溶解性有机质碳氮比,提升土壤肥力;同时增加0～20 cm土壤DOM共轭结构、腐殖化程度、芳香度、疏水部分比例和平均分子量。长期施肥对40～60 cm土层DOM含量和结构影响较小。     

半夏中铜和锰的原子吸收光谱直接测定方法

报道了用次灵敏线原子吸收光谱法直接测定半夏中高含量Cu和Mn的分析方法;解决了以往高Cu和Mn半夏测定中,由于称样量小、稀释倍数过大所引起的分析误差;Cu和Mn的线性范围分别为0～25 mg·L-1和0～12 mg·L-1,相对标准偏差分别为0.42%和0.66%,加标回收率分别为96%～103%和97%～102%;该方法简便、快速、实用性强,已广泛应用于实际半夏样品的分析,获得满意结果。     

原子吸收法测定中药黄芩中不同化学形态的Cu、Zn、Fe和Mn

研究用原子吸收光谱法(AAS)测定中药黄芩水煎液中Cu,Zn,Fe和Mn化学形态的分析方法.水煎液经0.45 μm滤膜过滤后分为悬浮态和可溶态组分试样;对于可溶态组分试样,采用LSA-10大孔树脂将其分为有机态和无机态组分试样,并采用正辛醇-水分配体系,在模拟人体胃肠环境条件下,将水可溶态中4待测元索分离为醇溶态和水溶态,然后用AAS测定上述各组分试样中待测元素的含量,即可给出比现有的仅测量中药黄芩中上述各待测元素总量为多的信息.该法待测元素Cu,Zn,Mn的检出限(3倍空白标准差)为0.01μg·mL-1,Fe为0.02μg·mL-1,精密度(RSD,n=11)为1.5%～3.6%,对可溶态和无机态组分试样进行加标测定的回收率为96.7%～105.0%.所得结果对黄芩的综合研究有重要的实际意义.     

火焰原子吸收光谱法测定中草药川东獐牙菜中的八种微量元素

用火焰原子吸收光谱法对川东獐牙菜中K, Ca, Na, Mg, Fe, Zn, Mn和Cu八种微量元素进行了分析测定。结果显示,用HNO₃-HClO₄(5∶1)混酸作消化液处理样品,精密度和回收率较好。在选定的实验条件下,川东獐牙菜各元素间相互不干扰,可在一份样品液中进行八种元素的分别测定。川东獐牙菜中含有较丰富的K,Ca和Na, 以及Mg和Zn,其含量K＞Ca＞Mg＞Na＞Zn＞Fe＞Cu＞Mn。方法的检出限均小于0.097 μg·mL-1,RSD≤2.34%(n=8),加标回收率89.32%～106.65%。     

微波消解/ICP-MS测定水系沉积物中的9种重金属元素

优化了微波消解进行沉积物样品前处理的方法,选择了HNO3-H2O2-HF体系。以Ge,In,Bi为内标元素,建立了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)同时测定Cr,Mn,Ni,Co,Cu,Zn,Cd,Sb,Pb九种重金属元素含量的方法。该方法的相关系数都在3个9以上,测定了国家标准物质ESS-1GSBZ50011-88土壤中的元素,测定值与标准值或参考值一致,相对标准偏差0.48%～5.73%,加标回收率98.0%～100.7%,检出限在0.011～0.328μg.L-1。利用建立的方法测定了白洋淀11个代表性点位的水系沉积物中的九种重金属元素含量,为环境中土壤及水系沉积物中重金属元素含量的测定提供了可靠的分析方法。     

利用AAS研究农田土壤Cu,Zn和Cd含量及收支平衡

以沈阳生态实验站一组长期定位试验为平台,研究长期施用厩肥对农田土壤Cu,Zn和Cd含量及收支平衡的影响,试验处理分别为CK(不施有机肥),M1(施10 t·ha-1有机肥)、M2(施用量25 t·ha-1) 和M3 (施用量50 t·ha-1)。结果表明：长期施用厩肥会造成土壤中Cu,Zn和Cd的逐步积累,且积累量随着施肥量的提高而增加,三种重金属在各处理中(CK,M1,M2,M3)的年均增长率分别为2.83%,6.56%,7.54%,8.96%;0.03%,3.44%,4.53%,6.64%和1.51%,8.01%,10.27%,16.08%。从试验开始6年后,M3处理土壤Cd含量已非常接近国家三级土壤质量标准的限制阈值(1 mg·kg-1,GB15618—1995);至试验第12年,所有施有机肥处理的土壤Cu含量均降为国家三级土壤质量标准(≤400 mg·kg-1),因此必须给予足够的重视。尽管土壤中重金属呈逐年积累态势,但籽实中Cu,Zn和Cd含量均远低于国家食品污染标准(GB2762—2005; GB13106—91; GB15199—94),表明重金属超标农田生产的农产品未必超标。Cu,Zn和Cd在作物秸秆中的含量远大于籽实中含量,不同处理作物重金属平均移出量表现为M3＞M2＞M1＞CK。CK,M1,M2,M3处理Cu,Zn和Cd的年均移出量分别为35.68,47.80,63.65,69.64;249.14,375.22,375.16,444.44和0.83,1.39,1.64,1.66 g·ha-1。有机肥中重金属含量也随年份而改变,表现为Cu和Zn含量逐年增加,Cd含量呈减少态势。M1,M2和M3处理土壤年平均残留Cu,Zn和Cd量为2 283.0,5 763.7,11 585.4;2 483.3,6 771.4,13 849.2和4.8,13.9,29.5 g·ha-1,但是由于有机肥中重金属量年际变化范围较大,年平均残留量只能反映多年的平均趋势,准确推断土壤中重金属残留量还要根据当年施入的有机肥的情况而定。     

Quantification of dung carbon incorporation in a temperate grassland soil following spring application using bulk stable carbon isotope determinations

Herbivore dung constitutes a substantial input of C to temperate grassland soils, and its fate must be determined in order to fully understand nutrient cycling in this ecosystem. This experiment used changes in bulk delta13C values of the 0-1 cm and 1-5 cm soil horizons of a dung-treated temperate grassland soil to approximate percentage applied dung C incorporation over 372 days. Natural abundance 13C-labelled C4 dung (delta13C - 12.6%) and C3 dung (delta13C - 31.3% were produced in a monitored diet switch from ryegrass silage (delta13C - 30.1%) to maize silage (delta13C - 11.6%). The dung was applied to a C3 grassland (delta13C 0-1 cm - 29.9%, 1-5 cm - 30.6%), and dung remains and soil cores from beneath the treatments were sampled at intervals. delta13C values were used to estimate a maximum of 12% applied dung C incorporation in the top 5 cm of the soil after 112 days, which declined to around 8% at the end of the experiment. A significant increase in percentage applied dung C was observed in the top 1 cm of soil, compared with the 1-5 cm horizon, after a substantial rain event after 30 days. However, results of forage fibre analyses of the two dung types revealed significant differences in composition which may affect subsequent calculations of percentage dung incorporation based on bulk delta13C values.     

利用ICP-MASS研究有机培肥土壤重金属淋溶特征

以下辽河平原11年长期定位试验为平台,采用原状土柱淋溶实验,通过比较不同用量有机肥处理土壤重金属积累情况及其淋溶特征,探讨了雨养农业条件下有机培肥措施对土壤表层重金属（Cu,Zn,Cd和Cr）积累的影响,阐述了重金属在土壤表层(0～20 cm)中的积累特征明确了重金属元素的淋溶特点和垂直迁移规律(0～60 cm)。研究表明,随着有机肥用量增加,表层土壤中Cu,Zn,Cd和Cr的含量都随之升高,积累速度为Cd＞Cu＞Zn＞Cr。根据中国土壤环境质量标准(GB15618-1995),即使施入50 t·ha-1有机肥料,也未造成表层土壤Cr, Cu和Zn的污染,其中Cr仍符合Ⅰ类土壤质量标准,而Cu和Zn符合国家Ⅱ类土壤质量标准,但对Cd而言,此时表层土壤含量已接近国家Ⅲ类土壤质量标准阈值,存在较大风险,应引起足够重视。土柱淋溶实验表明,只有个别淋溶液Cu和Cd浓度属于国家Ⅲ类水质量标准（GB/T14848—93）,其余均符合国家Ⅱ类及以上水质标准,且所有淋溶液Cr的含量都符合国家Ⅰ类水质标准,表明在下辽河平原,即使有机肥使用量达到50 t·ha-1时,仍未对地下水构成任何风险。另外,淋溶液中的重金属含量均随土层深度增加呈现下降趋势(Cr除外),表现出重金属不易下移的特点,但相对而言,Zn和Cr向深层土壤淋溶能力较强,Cu和Cd则更易积累在表层土壤。     

Short-term sequestration of slurry-derived carbon into particle size fractions of a temperate grassland soil

Surface application of animal wastes in intensive grassland systems has caused growing environmental problems during the last decade and, therefore, increasing public and scientific concern. In the present study we examined if the natural abundance 13C stable isotope tracer techniques could be used to investigate a poorly defined aspect of waste application, i.e. incorporation of slurry-derived C and its distribution in soil organic matter (SOM) fractions with different turnover times of a pasture soil. C3 and C4 slurries (delta13C(V-PDB) = -30.7/1000 and -21.3/1000, respectively) from cows fed either on a maize (C4) or perennial ryegrass (C3) diet were applied to a C3 soil with a delta13C value of (-30.0+/-0.2)/1000. The cattle slurry was applied at 50 m3 ha(-1). Coarse sand, fine sand, silt, clay and fine clay were isolated from bulk soil samples (0-2 cm depth), freeze-dried and ground prior to total organic C (TOC) using elemental analysis and 13C natural abundance analysis by isotope-ratio mass spectrometry. The stable isotope tracer technique did allow to quantify the short-term sequestration of slurry-derived C in particle-size fractions of the grassland soil. Slurry-derived carbon was sequestered in various amounts in the five particle-size fractions, but most of it was sequestered in the coarse sand fraction during the two week experiment. The preferential input into the coarse sand fraction suggests that only the larger particulate slurry-derived materials were trapped into the soil during the experimental period. Less than 40% of the applied slurry-derived C was sequestered into the soil, suggesting a potential for large losses into the wider environment. The practice of surface spreading of slurry to temperate grassland soils is clearly not efficient, and improvements in slurry application methods, such as incorporation directly into the soil, should therefore be encouraged.     

亚热带红壤全氮的高光谱响应和反演特征研究

利用高光谱遥感技术反演土壤性质已经成为土壤学和遥感科学研究领域的新手段,特别对土壤化学元素含量的高光谱反演,已成为土壤元素快速监测方法的的研究热点。以往研究往往关注不同类型土壤的化学元素光谱响应特征模型,以试图找到普适性的元素-光谱反演模型。由于成土因素的复杂性,土壤类型及其化学元素分布具有明显的空间异质性特征,宏观尺度上的土壤-光谱统计反演模型客观上具有较大的不确定性。若范围缩小到同一个气候带,土壤生物地球化学反应过程较相似,土壤化学元素-光谱反演模型的不确定性相对较小。以福州市为研究区,采集福州市典型红壤样品135个,研究土壤全氮含量的高光谱响应特征,对土壤样品在350～2 500 nm的光谱反射率分别进行倒数对数、微分等五种变换,分析变换后的光谱信息与土壤总氮含量的相关性,筛选出强相关敏感波段,通过设计不同的建模和验证样品比例,用逐步多元线性回归获得福州土壤的氮元素高光谱反演优化模型。结果表明：亚热带红壤全氮的敏感光谱波段为：可见光634～688 nm和红外872,873,1 414和1 415 nm;亚热带沿海地区土壤全氮—高光谱反演的优化模型为: Y=5.384X664-1.039(决定系数R2为0.616,均方根误差为0.422 mg·g-1,检验R2为0.608,均方根误差为0.546 mg·g-1),该模型可以用于福州地区土壤全氮的光谱快速监测。     

亚热带土壤铬元素的高光谱响应和反演模型

高光谱遥感技术已成为当前遥感领域的前沿技术,因其高分辨率的特点,可利用地物反射光谱特征定量反演地物的物理化学性质。目前土壤环境质量愈来愈受到关注,土壤重金属含量与土壤环境质量安全密切相关,以往土壤高光谱遥感技术研究多注重于土壤有机成分如土壤碳氮的光谱反演模型,对土壤重金属含量的高光谱反演研究普遍较少。土壤重金属污染已经成为影响土壤质量安全的关键因素,对土壤重金属尤其是污染元素普查是当务之急。传统土壤重金属的测试方法要求条件较高,测试周期较长,试图建立土壤高光谱与土壤铬元素(ICP-MS测定)含量之间的定量预测模型,以实现土壤铬元素的快速准确预测。采集福州市土壤样品135个,对土壤样品在350～2 500 nm的光谱反射率进行倒数、对数、微分等六种变换,筛选出对土壤总铬含量敏感的光谱波段,最后获得福州土壤铬元素高光谱反演优化模型。研究结果表明：亚热带红壤总铬的敏感光谱波段为：可见光520～530 nm和近红外1 440～1 450,2 010～2 020,2 230～2 240 nm;亚热带地区土壤总铬—高光谱反演的优化模型为: y=120.768e-7.037x(相关系数R为0.568,均方根误差为0.619 μg·g-1,检验相关系数R为0.484,均方根误差为1.426 μg·g-1),该模型可以用于福州地区土壤全铬的光谱快速监测。     

ICP-AES分析不同锌浓度培养下锌镉超累积植物遏蓝菜的元素计量变化

锌镉超累积植物遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)是重要的重金属污染土壤修复植物,但环境Zn浓度是否会影响该植物对其他元素的吸收,进而影响土壤养分的平衡,此前并不清楚.研究采用可同时测量多种元素的ICP-AES技术,分析高、中、低Zn浓度(5,50和500μmolL-1)多元素营养液培养的遏蓝菜中Zn,Cd,K,P,Mg,Ca,Fe,Mn,cu等元素的计量变化特征.结果显示,随着Zn供给浓度的升高,遏蓝菜根和茎叶的Zn含量都显著增加,高Zn培养的遏蓝菜茎叶和根的Zn含量比低Zn培养条件分别增加12和19倍;但植物茎叶中其他八种元素的含量均无显著变化,即在应用遏蓝菜修复Zn污染的土壤时,不会造成K,P,Mg,Ca,Fe,Mn,Cu元素从土壤中被植物过量带走而出现养分失衡.     

同步辐射软X射线近边吸收谱方法研究长期施肥对黑土有机氮官能团的影响

有机态氮是土壤氮素的主要存在形式,在农田生态系统氮循环中占有重要地位。了解土壤有机氮官能团组成,可为制定合理的农田管理措施提供科学依据。同步辐射软X射线近边吸收谱(N K-edge XANES)技术,是原位测定土壤有机氮官能团组成最有效的方法,但利用该技术对长期施肥条件下土壤有机氮官能团组成的研究尚未见报道。本试验利用N K-edge XANES方法,研究了长期(18年)不同施肥措施[即休闲(Fallow)、不施肥(CK)、施氮磷钾化肥(NPK)、有机肥配施化肥(NPKM)、1.5倍量的有机肥配施化肥(1.5NPKM)和玉米秸秆配施化肥(NPKS)]对黑土全土及粘粒中有机氮官能团的影响。结果表明：各处理均在401.2～401.6和402.7～403.1 eV范围内出现特征吸收峰,分别归属为酰胺/胺和吡咯类化合物,粘粒中特征吸收峰通常较全土更为明显。半定量分析结果指出,全土和粘粒均以酰胺/胺的相对比例最高,是有机氮官能团的主要存在形态;与休闲处理相比,对照处理中酰胺/胺的相对比例较低,而吡咯类氮的相对比例较高;有机无机配施条件下,酰胺/胺的相对比例随有机肥量的增加而下降,而吡咯类氮的相对比例则呈相反的变化趋势;全土中以NPKS处理的酰胺/胺相对比例最高,而粘粒中则以休闲处理的腈类/芳香氮相对比例最高。利用N K-edge XANES方法原位测定不同施肥措施下土壤有机氮官能团组成的变化是可行的。