温室中水稻对砷、铬、铅的吸收和转移

1、生长在温室的水稻对碑，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神，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

2、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神，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神，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，神， 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%的神， 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神，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。

3、特别是，铭是主要污染物， 其次是神和铅在水稻土中占大多数。神，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，铭和神占全谷物样品的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 )。2007年，在湖南有色金属矿业的收入超过11 亿美元(HNPG 2008)。然而,遗产挖掘作业、运输，选择性冶炼活动在湖南已导致 产生大量的尾矿、灰尘和废水、土壤污染普

4、遍的原因(杜德卡和阿德里亚诺1997; 纳瓦罗吴昱。2008),尤其是、神、铭(Cd)，和铅，这是常见的污染物(纳瓦罗吴昱。 2006;威廉斯2009)。刘等人(2005)报道，在污染的土壤的铭和铅从陈 周矿区 域铅/锌分别为 192.49-709.29， 2.70-7.57 和 321.11 - 1,088.30 mg/kg。虽 然(2005年)发现，随着工业的影响土壤中陈舟范围的浓度从11.0-1217mg/kg。 王和阿恩(2003)表明，株州工业区，镉，铅在表土的总含量分别为14.10 - 60.12, 25.6，536.1和0.25 - 14.60毫克每公斤。由于工业的快速增长，超过

5、10万 公顷耕地在中国已经受到重金属的污染一样，神，铭和铅的这一数字逐年增加 （/english/2006-07/18/content_339294htm）。那些重金属污染土壤可以转移，积累了在农作物里，尤其是大米，然后通过 食物链对人类和动物产生一个潜在的危险。每年约1200万吨的农作物都发现含 有重金属残留，造成中国的直接经济损失超过25亿美元（李-2006）。水稻（水 稻）是主要的主食，中国在南部省份的农村地区的人口每日摄入量通常超过400 克（2005）。在所有的水稻生产省，湖南是中国重要的水稻高产地区，每年约产 18万吨稻谷，占全国总量的13%（中国STAT 2006）。在粮食里水稻

6、可以积累高 浓度神（威廉姆斯等人。2005），其水平高于常见的其他谷物（威廉姆斯等人。 2007）。铭转移到水稻胚乳的组成部分是直接食用是有问题的，射/抛光白米的铭 大于普通作物近五倍直40倍，比铅更高的传热系数（Williams等，2009年）。 虽然植物吸收铅通常较低，在铅污染的地区铅浓度在水稻植株中已被证明升高了 很多（陈等人。2008；刘等人。2003；鲁尼等人。1999；威廉姆斯等人。2009）。因此，神，镉，铅在水稻土水稻-系统地污染和转移的基本研究，成为了日 益重要的健康问题。对于土壤环境质量评估,每个金属污染指数的定义是一定比 例的金属浓度的金属土样具体强制性的最大允许的水平。

7、同时，这是土壤中重金 属污染与污染源的混合物，而不是一种金属污染物。在本研究中，整体污染评分 （OPS）起源于污染指数（。春等1998;李2003），这是单一污染指数的总和，稻 田土壤污染的程度影响了湖南省内的区域的神，镉，铅，评估多金属开采和冶炼。 此外，评估稻田土壤是否适合种植水稻，籽粒产量，神，铅，镉的吸收，转移和 分布，就一个单一的水稻品种在温室条件下进行了研究。2材料和方法2.1水稻土和花盆的准备根据我们以往的调查（威廉姆斯等人。2009；朱等人。2008），在湖南省地 区收集了受采矿和冶炼影响的水稻土（0-20厘米）（图1）。控制没有开采和冶 炼作业的区域稻田土壤的收集。收集后，土

8、壤样品被保存在聚乙烯袋，运送到实 验室和风干。通过2毫米筛将土壤和固体肥料混合，（0.36 g kg-1 soilof CaH2PO4 2H2O, 0.43 g kg-1 soil of CO（NH2） 2,和 0.41 g kg-1 soil of KCl）在盆 栽试验开始，以确保充足的营养对水稻幼苗生长。水面覆盖花盆大约3-4厘米， 这样保持7天，然后将幼苗移植，盆栽试验（包括控制）的设计是四次重复。图1土壤样品湖南省不同的矿山和冶炼厂的地区Chsangdc ShiYuriiK YIY)ChangshaIqjiiK Shpi .isELnc修J)1 ieiigyaiiy Slii1City

9、h 3 Zhu Chsangdc ShiYuriiK YIY)ChangshaIqjiiK Shpi .isELnc修J)1 ieiigyaiiy Slii1Cityh 3 Zhu yurm(SZY) /Vlinin typePb-ZnDull K J 911.1小咔m.TT：做璐I SintlhiigVi 7hHn.gMuF73IISbOver pollution score100200 i krr来自浙江省的水稻种子，佳华-1 （杂交粳稻），表面用30%H2O2消毒（W/ W） 15分钟,，再用去离子水彻底清洗。种子在恒温孵化器2天便发芽了。然后 他们被转移到一个装有湿润珍珠岩的塑料壶里（

10、大小为1.5升），并控制每天14 h的光照期（260-350 Em-2的S- 1）,温度（28 Cday和20。彗星晚上） 和相对湿度（60-70%）的条件下在生长室成长30天，在种子萌发期，一周提供两次50毫升改性营养液（休伊特 1966；刘等人。2004年）。30天之后，选定生长状况一样的幼苗并移植到5公斤含聚氯乙烯的预处理 肥水稻土盆摘中（一厂每罐）。水稻生长的影响持续了 4个月（从5到2007年九 月）。植物用无重金属和肥料的蒸馏水（18。米，微孔）浇水，每周1 - 2次， 壶是随机或每周轮流选取的。2.3个样品的采集与保存收获时，米粒从植物中分离出来，切成在土壤4厘米以上的枝条切下来

11、，根 从水稻土中抽出来。每盆水稻样品（包括稻谷，枝条和根）标签，储存在聚乙烯 塑料袋中，4小时内运到实验室采样加工。米粒和芽用蒸馏水洗涤去除表面的土 壤，并在65条件下烘干96小时，直到达到恒定重量为止。将水稻谷粒分为皮 和全谷物，分析加工并储存在聚乙烯袋里。除去根表面的土壤并保护被破坏的铁 菌斑，根用蒸馏水仔细清洗，提取菌斑块为下一道工序做准备。2.4氯苯萃取铁菌斑使用连二亚硫酸钠-柠檬酸-碳酸氢钠（生技中心）根据泰勒和克劳德 （1983）和奥特等人的方法提取鲜根表面的铁菌斑（1991）。整个根幼苗在室温 （20 - 25 C），和内含有钠0.03米（Na3C6H5O72 H2O）和0.12

12、5米碳酸氢钠 （NaHCO3）, 0.6 g连二亚硫酸钠（Na2S2O4）的40毫升溶液里培养60分钟。冲洗 三次后根与去离子水一起添加到氯苯提取物中。得到的提取液含100毫升去离子 水。用氯苯萃取后，根在65烘干72小时，称重。总金属浓度在氯苯中的计算 方法（Tmetals），以百分比表示，计算如下：。顷）=x 。顷）=x I ()0%CffMiu玄 (-DCBestractnictaEs + root-metab+ shoot-nictats +grainmetalsCDCB 提取金属，Croot 金属，Cshoot 作物，Cgrain 金属（mg kg 1 十重），神，镉和铅分别在根，枝

13、条，和全谷物（包括果壳和Pb和全麦）的氯苯 提取物中的浓度。2.5化学分析一百克的稻田土壤样本，经过一个被0.149毫米筛使其质地均匀，储存在 500毫升的聚丙烯瓶中做主要性能分析。PH值的测定采用双蒸馏水（土液比1 : 2.5）复合电极和阳离子交换容量（CEC）是通过使用无缓冲0.1中号氯化钡确定 的（亨德肖特，杜奎特1986）。神，镉和铅的总浓度在土壤研究和认证的参考材 料（CRM，土壤，为在中国国家标准物质研究中心GBW07405） HNO3/HCl/HClO4 的消化（1998年美国环保局方法3051A，）。得到初始土壤的理化性质，给出了金 属浓度和表1。干的水稻材料（0.20-0.3

14、0克）分别称重，用干净的消解管，浸在5毫升的 浓硝酸一夜。第二天，将消化管放在一个加热块上，并在80 C加热1小时， 然后在120-130 C加热20小时，直到提取液蒸发（Liu等2004年b）。一个 试剂为空白及CRM（布什叶子,GBW 07603中国从国家科研中心标准的材料）包括验 证方法的准确度，精度的消化过程和随后的分析。冷却后，消化管被转移到25 毫升烧瓶，用去离子水稀释,分散在聚乙烯瓶中。用电感耦合等离子体质谱仪分别测定大米土壤和植物组织中神、镉、铅的总 浓度（7500 a,安捷伦技术、美国），整个污染得分2.6神、镉、铅在土壤和大米中。在我们的研究中,OPS的神、镉、和铅被用来评

15、价多金属污染的程度和计算 水稻土使用下面的公式：OPS = 珏（3）其中Pi神，镉和铅的污染指数;Ci（mg kg-1）是神，镉和铅样品的 测量浓度；Si（mg kg-1）土壤环境质量标准的基础上神，镉，铅的评价标准 “（GB15618 - 1995，II级）（环境保护部1995年）。P3的结果意味着样品是 没有问题的，3 P 6意味着轻微多污染，6 P 30 意味着该样本是非常严重的污染。同样的方法也被用来衡量在水稻中的多元素污染的严重性。只有对全谷类进 行分析的结论（CSFA2005）威廉姆斯等人湖南水稻对精米转化为自己的全谷物等 值的基础上确定转换因素（2009），朱等人（2008）。一

16、个或以下价值观构成了一 个低风险超过特定的元素，而上述三个MCLs值表明要么单数或多的污染物的高 风险的污染。2.7质量控制和统计分析所有使用过的玻璃和塑料制品使用硝酸（10%）浸泡过夜，再用去离子水彻 底冲洗。CRM的回收率是令人满意的范围如下：神（95-102%），铭（90-101%）， 铅（95-105%），土壤中的神（93-96%），镉（87 - 96%），铅（97-103%）。 使用统计软件包MINITAB14 （MINITAB 2003年）对数据进行统计分析。稻米中神， 镉，铅的浓度，土壤中的神，铅，镉，CEC，pH值，有机碳之间的相关性也用 MINITAB14分别计算。计算单因素

17、方差分析与显着性水平和P 0.05的统计学意 义。3结果3.1水稻土中的神，镉，铅3.2重金属毒性对粮食产量的影响受采矿影响的土壤和控制土壤中生长的植物之间的谷物产量的差异被称为 金属毒性。不同土壤之间水稻的毒性程度显著不同，产量从4.7克十重（DW） plot-1生长在HY - 1 土壤到25.4 GDWCN的土壤。水稻的产量，籽粒的生长在 铅/锌采矿和冶炼地区土壤的影响（P 0.05）的方程：稻谷产量二-0.15 * OPS + 23.1，R2 = 0.72 （未显示），其对锰矿（XT）也同样适合。然而，从黄金（YIY）， 雄黄（SM）和锑（LSJ）受采矿影响地区的土壤不适合相同的趋势，导

18、致神，镉， 铅土壤污染指数不佳，说明在这些地区的毒性。OPS在（p=0.460.05）之间水 稻产量和受开采和冶炼影响的土壤没有显著的相关性，用下面的公式解释：稻谷 产量=-0.14 8OPS + 21.2, R2=0.56 （图 2）.0IIIiiii0204060 BO 1W 120Cum mutative Soil contamination Score图2双标图的累积神，镉和铅在矿山和冶炼厂的整体污染分数和对土壤稻谷产量的影响。- 3.3所有粮食中的神，铭，铅表2总结了神，铭和铅在研究土壤样本在整个粮食种植平均数浓度。显著 差异（P0.05），由于神，镉，铅并在13个水稻土生长的全谷物

19、铅进行了观察， 从 0.17 至 0.53mg/kg 十物质从 0.22 到 0.81mg/kg 十物质，从 0.01 至 1.91mg/kg T物质，平均分别为0.37, 0.30，0.39mg/kg干物质。镉的最高水平，发现在 ZZ的水稻土种植的平均值为1.91mg/kg，恒阳1的全谷物为0.92mg/kg。全谷物鉴于为CN，DX，SM和DJT全谷物样品中神，镉，铅的含量要低 得多，分别为0.05, 0.02, 0.04和0.01mg/kg干物质。CN，DX，SM整个粮食样品生长在稻田土壤中，其有一个最低的OPS的价值， 即全谷物中没有明显的多金属污染。全谷物生长在稻田土壤样品中，如YZ，

20、SZY， 铅/锌和HY - 1，ZZ的冶炼，XT锰矿区的OPS值超过三个，即高风险复杂的污 染。特别是全谷物最高的OPS，发现在ZZ的冶炼影响的十个得分最高的镉丕中 （未显示）神，镉和铅的土壤之中的OPS，表明对人类健康的风险最高。然而OPS 在所有的全谷物中铅/锌的YY，HY - 2, DJT冶炼，YIY金矿，和LSJ锑矿是受 采矿影响的两倍，表明是轻度污染。3.4多元线性回归模型分析作为内容的全谷物可以很好的解释（P 0.05）土壤有机碳含量，而土壤镉 和CEC预测粮食镉浓度均有显着性因素（P0.05）。主要土壤理化性质差，很难 估计在粮食中的铅含量。以下多元回归方程：As in rice grain = 12.2 - 0.00569 x soil