土壤重金属Cu、Ni的植物毒性及生态风险评价ppt课件

1、黄锦孙 专 业：环境科学研 究 方 向：农田土壤重金属污染修复技术 土壤重金属Cu、Ni的植物毒性及生态风险评价1/45汇报内容研讨背景研讨内容研讨结果结论与展望致谢2/45研讨背景农业活动我国土壤Cu、Ni污染来源农产品人体 农作物工业活动畜禽粪便和有机肥施用 杀菌剂施用化肥施用 污水灌溉农田土壤工业废水、矿山废水等3/45研讨背景 国内土壤重金属毒理学和风险评价研讨滞后； 环境质量规范缺乏毒理学数据； 过去方法不尽合理国内外土壤重金属研讨文献统计20002005(马义兵，未发表4/45研讨背景国内土壤重金属环境质量规范是基于短期盆栽实验结果忽视了室内短期盆栽实验和长期田间实验的差别老化对田

2、间Cu、Ni毒性阈值的影响X Y Guo,20215/45汇报内容研讨背景研讨内容研讨结果结论与展望致谢6/45主要内容和方案框图田间实验Cu、Ni毒害及累计规律盆栽实验测定生物量，Cu、Ni含量计算田间实验毒性阈值小麦、玉米、水稻、油菜 的生物量比较研讨土壤Cu和Ni植物毒害的室内和田间实验差别干湿交替影响盆栽毒性阈值干湿交替实验土样采集处置大麦根伸长测试土壤相关参数测定毒性变化研讨内容-技术道路7/45研讨内容-研讨目的1.研讨Cu、Ni对小麦、油菜、水稻的毒害作用及在秸秆和籽粒中的累积规律4.发现土壤外源Cu、Ni在田间和实验室中毒性阈值的差别及机理。比较及优化不同的生态风险评价方法研讨

3、目的3.了解干湿交替方式下土壤性质的变化、外源Cu、Ni的形状和植物毒性的变化2.研讨田间外源Cu、Ni的老化对小麦、油菜、玉米、水稻的毒性变化规律8/45研讨内容-田间实验土壤：潮土，水稻土，红壤作物：小麦，油菜，玉米，水稻土壤处置：添加CuCl2,NiCl22007年，8程度，各反复2次测定目的：测定秸秆和籽粒生物量，测定秸秆和籽粒Cu、Ni浓度，计算EC10，EC50和EC90 注：EC10、 EC50和 EC90分别指，与对照相比植物生长遭到10%、50%和90%抑制时壤中外源Cu或Ni的添加剂量。9/45研讨内容-田间实验祁阳德州嘉兴各32小区10/45研讨内容-盆栽实验土壤：潮土，

4、水稻土，红壤植物：小麦，油菜，玉米，水稻实验方法：轮作作物与当地一样，栽培6周后测定地上部生物量。求出不同植物EC10，EC50和EC90。与田间比较，察看Cu、Ni毒性阈值的差别，分析能够机理。11/45研讨内容-盆栽实验小麦、油菜盆栽培育情况12/45研讨内容-干湿交替实验土样分别经过0、1、3个干湿交替周期处置，根据ISO-11269(1), 丈量栽培5天后大麦的根长, 求出EC10， EC50 ， EC90所需测定的土壤参数：1土壤溶液的pH，EC，DOC浓度 2延续提取的Cu、Ni的水溶态、可交换态、EDTA结合态的浓度找出其相关性，做出多元回归方程13/45研讨内容-干湿交替实验坚

5、持最大持水量60%，稳定7天取1700g，40C烘干至恒重新颖土样2000g坚持最大持水量60%，稳定7天40C烘干至恒重40C烘干至恒重0取300g，大麦根伸长，测定参数干湿交替处置1取300g，大麦根伸长，测定参数3取300g，大麦根伸长，测定参数14/45研讨内容-干湿交替实验土壤干湿交替处置时间15/45研讨内容-干湿交替实验16/45研讨内容-干湿交替实验CKCu1Cu7Cu2Cu3Cu5Cu6Cu4山东德州大麦根伸长培育部分大麦根伸长实验17/45汇报内容研讨背景研讨内容研讨结果结论与展望致谢18/45研讨结果-CuNi毒害与累积小麦 随着土壤中CuNi的添加剂量的添加,小麦籽粒和

6、秸秆的生物量逐渐减小土壤Cu 和Ni 的添加对田间小麦籽粒和秸秆生物量的影响祁阳 19/45研讨结果-CuNi毒害与累积小麦田间实验小麦的重金属毒性阈值(mg .kg -1).祁阳括号内的数值为在95%置信区间内阈值的范围.土壤添加高于106 mg .kg -1的Cu 或高于51.3 mg .kg -1的Ni 使小麦植株死亡 Cu 、Ni的添加剂量分别为19.5 和27.4 mg .kg -1时，小麦发生中毒病症重金属籽粒秸秆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研讨结果-CuNi毒害与累积小麦小麦地上部分中Cu 的累积mgkg-1 德州土壤Cu浓度籽粒Cu含量秸秆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 在小麦秸秆中的积累随土壤添加量的添加而添加；而在籽粒中，Cu的累

8、积量在到达一个值以后趋于稳定21/45研讨结果-CuNi毒害与累积小麦1591Ni在小麦籽粒和秸秆中的累积量随着土壤中Ni的添加量添加，浓度不断上升土壤Ni浓度籽粒Ni含量秸秆Ni含量00.163.08501.263.461001.763.782003.603.324004.344.298008.576.11160012 .148.58320025.3326.19小麦地上部分中Ni的累积mgkg-1 德州22/45研讨结果-CuNi毒害与累积油菜重金属籽粒秸秆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)田间实验的重金属毒性效应(mg .kg -1).嘉兴括号内的数值为在95%置信区间内阈值的范围.油菜籽粒对Cu和Ni的毒性均比秸秆敏感。一样浓度的Ni对油菜的毒害作用显著大于Cu；23/45研讨结果-CuNi毒害与累积油菜油菜地上部分中Cu、Ni的累积mgkg-1 嘉兴当土壤Cu、Ni浓度高于某一值约100 mgkg-1 时，对Cu、Ni在油菜体内的累积含量趋于稳定；在油菜体内，Cu秸秆Cu籽粒，而Ni籽粒Ni秸秆。24/45研讨结果-C

10、uNi毒害与累积水稻重金属籽粒秸秆EC10EC50EC90EC10EC50EC90Cu286(221372)435(400474)661(476918)142(99203)327(278375)736(564959)Ni324(198528)433(360521)578(2521327)221(145337)382(333438)661(480910)田间实验水稻的重金属毒性阈值(mg .kg -1).嘉兴括号内的数值为在95%置信区间内阈值的范围.水稻秸秆和籽粒对Cu和Ni毒性的敏感程度相近低浓度时秸秆比籽粒敏感；Cu、Ni对油菜的毒害作用相近。25/45研讨结果-CuNi毒害与累积水稻水稻

11、地上部分中Cu、Ni的累积mgkg-1 嘉兴水稻对Cu的累积先添加后降低在400-800 mgkg-1出现峰值 ；秸秆Cu的平均含量为籽粒的2.23倍，可见Cu更容易在水稻秸秆中累积。秸秆11.8 mgkg-1籽粒5.3 mgkg-1籽粒Ni的含量变化符合Mitscherlich方程r2 = 0.994, n=7, p 0.001；秸秆Ni的含量随着土壤外源Ni的添加而线型添加r2 = 0.908, n=7, p 891(-)-(-)毒性降低毒性降低29/45研讨结果-老化作用小结德州和祁阳土壤中外源Cu的毒性先加强，再降低，外源Ni在德州土壤中生物毒性迅速失活，而在祁阳土壤中毒性添加；在嘉兴

12、土壤中外源Cu、Ni对油菜的毒性先加强后趋于稳定，而对水稻的毒性不断降低。 外源Cu、Ni进入土壤后，其毒性变化的规律并非随着时间的添加而呈简单的减小，与土壤性质、受试植物类型有关 。30/45研讨结果-干湿交替实验土壤溶液pH值的变化与干湿交替周期数无明显关系;土壤溶液电导率随周期数先添加后降低;土壤溶液DOC浓度随干湿交替周期数先降低后添加;31/45研讨结果-干湿交替实验采集地点添加量周期数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研讨结果-干湿交替实验CKCu1Cu7Cu2Cu3Cu5Cu6Cu4山东德州大麦根伸长实验数据经过3个周期的干湿交替处置，大麦根伸长毒性测试的EC50不断增大，阐明Cu发生老化，毒性降低。周期数EC10EC50EC900386（1271180)1520(9452443)5985(222316113)192(43197)706(5

16、02993)5436(279010592)3131(43401)1090(6831739)9057(361722682)33/45研讨结果-干湿交替实验小结3个实验点位的土壤经过干湿交替处置之后，土壤孔隙水pH、电导率EC和土壤孔隙水可溶性有机质浓度DOC并无明显规律。3个周期的干湿交替处置对Cu、Ni的形状分布无明显影响，经过干湿交替处置，土壤外源CuNi的生物毒性变化无明显规律。34/45研讨结果-田间和盆栽比较田间和温室盆栽实验用log-logistic方程进展拟合，得出的Cu的剂量效应曲线比较。35/45研讨结果-田间盆栽比较结果：1以盆栽实验EC10作为目的对田间Cu污染进展生态风险

17、评价时，对Cu毒害风险的评价不会出现显著差别。2、以一样方法得出的EC50作为评价目的时，那么会显著低估土壤中Cu对田间小麦、油菜、玉米和水稻生长的毒害。根据log-logistic方程进展拟合计算得出的Cu的毒性阈值比较作物地点EC10EC50田间实验室田间实验室小麦德州201(150270)122(30 495)771(678877)1559(997 24379)祁阳40(2175)297(149 593)81(61107)689(544871)油菜嘉兴33(10114)23(2 234)132(76230)1102(4062991)玉米祁阳94(51173)23(3 204)132(10

18、8161)220(98494)水稻嘉兴40(2175)51(15 167)81(61107)286(162506)36/45研讨结果-田间盆栽比较田间和温室盆栽实验用log-logistic方程进展拟合，得出的Ni的剂量效应曲线比较。37/45作物地点EC10EC50田间实验室田间实验室小麦德州-(-)-(-)-(-)-(-)祁阳14(921)161(57 452)23(1731)597(2831260)油菜嘉兴24(1240)79(6991)49(3177)87(8193)玉米祁阳18(1227)13(3 52)32(2738)104(61178)水稻嘉兴-(-)408(1211376)-(

19、-)794(3601749)研讨结果-田间盆栽比较根据log-logistic方程进展拟合计算得出的Ni的毒性阈值比较结果： 以实验室盆栽方式评价土壤外源Ni污染时，会显著低估土壤中Ni对祁阳田间小麦、玉米以及嘉兴油菜的毒害，而会高估Ni对嘉兴水稻的毒害。38/45小结以实验室盆栽实验EC10作为目的对田间Cu污染进展生态风险评价时，对Cu毒害风险的评价不会出现显著差别；以一样方法得出的EC50作为评价目的时，那么会显著低估土壤中Cu对田间小麦、油菜、玉米和水稻生长的毒害。以实验室盆栽方式评价土壤外源Ni污染时，会显著低估土壤中Ni对祁阳田间小麦、玉米以及嘉兴油菜的毒害，而会高估Ni对嘉兴水稻

20、的毒害。研讨结果-田间盆栽比较39/45研讨结果-全文结论40/451随着土壤中CuNi的添加剂量的添加,作物籽粒和秸秆的生物量逐渐减小； 小麦对Cu，水稻对Ni的累积在籽粒中先添加后稳定，在秸秆中为线性添加，小麦对Cu和水稻对Ni的吸收机制相类似，均有阻止重金属在生殖部位中过量积累的机制; Cu、Ni在油菜籽粒和秸秆中的累积添加后稳定于相应值，阐明油菜有阻止重金属Cu、Ni在植株中过量累积的机制； Cu在水稻籽粒和秸秆中的累积量先添加后减小，过量的Cu能够干扰了水稻对营养元素的吸收，高浓度的Cu、Ni将影响水稻植株的正常发育；2德州、祁阳和嘉兴土壤中外源Cu、Ni对小麦、油菜、玉米和水稻的毒

21、性，随着老化时间的添加呈现出不同变化规律。外源Cu、Ni进入土壤后，其毒性变化的规律并非随着时间的添加而呈简单的减小，与土壤性质、受试植物类型有关 。(3) 3个实验位点的土壤经过干湿交替处置之后，土壤孔隙水pH、电导率EC和可溶性有机质浓度DOC的变化并无明显规律。 3个周期的干湿交替处置对Cu、Ni的形状分布及生物毒性无明显影响。(4) 以实验室盆栽实验EC50作为评价目的时，那么会显著低估土壤中Cu对田间小麦、油菜、玉米和水稻的毒害和Ni对祁阳田间小麦、玉米以及嘉兴油菜的毒害，而有能够会高估Ni对嘉兴水稻的毒害。41/45研讨结果-全文结论研讨展望1目前环境中的Cu、Ni污染伴随着其他种类型重金属的污染，经过单一重金属研讨所得的结论并