土壤重金属污染
以《中国农学通报》《农学学报》刊登研究由于人类活动导致微量金属元素在土壤中含量超过背景值，过量沉积而引起的污染与农业生产相关的文章。包括重金属在土壤中的形态、污染特点、环境化学行为、对农作物的危害以及检测、治理等方面集结成本专题，供读者阅读、下载和订阅（按Email Alert订阅。目前我们已经开通免费Alert服务，用户可按自己的需求免费获取最新目录）。
综合运用空间插值、地累积污染指数、潜在生态危害指数、健康风险评估及来源解析等方法，调查小流域范围农田重金属(Pb、Cr、Cd、Hg、As、Zn、Cu、Ni)的分布规律、生态风险及重金属污染源。结果显示，Cd是区域内的主要污染物，6%的土壤样本存在严重生态风险，82%存在中等生态风险。Hg和As在局部区域表现出较高生态危害性。重金属高值区主要集中于镇区中心及河流汇集区域，整体呈现由城镇中心向外围扩散的空间分布。此外，基于健康风险评估，土壤重金属对儿童构成非致癌风险，而对成人影响不明显；As、Cr、Ni和Cd会对儿童构成潜在致癌风险，As、Cr会对成人构成潜在致癌风险。来源解析分析指出，Cr和Ni主要来源于土壤母质，而Pb、Cd、Cu、Zn和As可能与历史时期的农业投入，尤其是长期施肥行为密切相关。综上，耕地重金属污染并非当前持续增强型输入过程，而是历史农业活动叠加自然背景共同作用的结果。当前，耕地重金属污染的控制仍有较大的提升空间。
本研究旨在筛选出高效修复砷污染碱性土壤、降低青稞籽粒砷含量的修复材料，为藏区砷污染碱性农田的青稞安全生产提供技术支撑。研究以生物炭和不同铁盐为原料，采用浸渍法制备出铁/生物炭材料，通过盆栽试验研究不同修复材料（CK：对照组，BC：生物炭组，FeBC1：氯化铁/生物炭混合材料组，FeBC2：硫酸亚铁/生物炭混合材料组，FeBC3：硫酸铁/生物炭混合材料组）对土壤有效态砷含量、青稞各部位砷含量、富集系数(BCF)、转运系数(TF)、青稞产量及其构成因素的变化。研究结果表明：（1）施用铁/生物炭材料可综合调控株高、分蘖数、单株有效穗数、千粒重、穗粒数，从而提高青稞产量，FeBC2(2/40)、FeBC3(1/40)处理籽粒质量为所有处理最高值，分别为32.03±1.52、30.47±1.54 g；（2）与CK处理相比，处理组均显著降低青稞茎、叶、颖壳、籽粒As含量，FeBC1、FeBC3(3/40)处理可降低BCF根，处理组均可降低BCF茎、BCF叶、BCF颖壳、BCF籽粒、TF茎/根；（3）施用铁/生物炭混合材料显著降低非专性和专性吸附态砷的含量，增加无定型铁铝氧化物结合态砷、晶质铁铝氧化物结合态砷、残渣态砷的含量。FeBC1(2/40)处理能使结合态和残渣态砷总占比从57%增加至71%，非专性吸附态和专性吸附态砷总占比从43%降低至29%。青稞各部位As富集能力由高到低依次为根、茎、叶、颖壳、籽粒。施用铁/生物炭混合材料可降低污染土壤有效态砷含量，调控青稞各部位对土壤砷的富集及各部位转运系数，其中FeBC1处理效果最显著。本试验条件下，采用FeBC1(2/40)、FeBC1(3/40)处理的青稞籽粒总砷含量≤0.5 mg/kg，可实现砷污染碱性农田青稞安全生产。
为探究水稻对镉吸收-迁移-分配的多层次互作网络及基因调控机制，以期为培育低镉累积水稻品种奠定理论基础。本文系统梳理了水稻根系吸收、木质部装载、韧皮部再分配及籽粒累积的镉迁移过程，并整合了低累积相关的遗传调控网络与分子育种技术，并重点解析了转运蛋白、转录因子及非编码RNA在重金属的吸收、迁移、分配及籽粒积累中的作用，同时，探讨了基因过表达与基因编辑技术在降低水稻籽粒镉累积方面的应用潜力。目前对水稻镉吸收-迁移-分配的多层次互作网络及基因调控研究中，仍面临诸多挑战，包括互作网路复杂与调控层级不清、基因-环境互作与田间应用困难、多种重金属协同胁迫对于复杂田间环境下的分子机制尚待阐明。建议可针对关键转录因子或非编码RNA的调控元件进行精准编辑或设计，融合时空特异性基因编辑、合成生物学、多组学整合分析等前沿技术，深入解析并精准调控镉吸收-转运-解毒网络，为定向培育出兼具低镉累积特性与高产稳产优势的新种质提供依据。
土壤中微塑料与重金属的复合污染已成为环境科学领域的前沿课题。为厘清该领域研究现状与发展趋势，本研究采用文献计量学方法，以“土壤”、“微塑料”、“重金属”为关键词，对2017—2025年Web of Science（收录486篇）和中国知网（收录386篇）的相关文献进行分析，结合CiteSpace软件解析关键词共现、聚类及时间线特征。结果表明：无论是在国内还是在国际上，关于土壤中微塑料与重金属相互作用影响的研究发文数量不断增加，尤其是2019年以后增长速度显著加快，国际相关发文量的增长更为显著；中国在该研究领域累计发表的论文数量位居全球首位，占国际发文总量的近60%；国际上发文量最多的机构是中国科学院，国内发文量最多的机构为西北农林科技大学，各个机构间合作较少。国内研究热点集中于“吸附”、“复合污染”、“迁移”、“微生物”等方面，重点关注复合作用的机理和对生态效应的影响；而国际上研究热点也主要集中于“吸附”、“污染”、“生物群落”等方面，与国内的研究热点一致。上述研究结果暗示了土壤中微塑料和重金属相互作用所引起的生态效应，将是未来该研究领域的重要方向和热点内容。未来，强化学术机构间的协同研究与合作将是推动该领域深入发展的重要途径。
本研究旨在探明粤北典型工矿区农田土壤中镉(Cd)、铅(Pb)污染的空间分布特征与风险水平，构建以“总量—形态—生物有效性”为核心的评价框架，为区域土壤重金属污染的有效管控与修复提供科学依据。以粤北典型工矿业周边的特定农田区域为研究对象，通过调查采样和实验室分析，测定了土壤中Cd和Pb的总含量及其化学形态，评估其污染程度、风险等级及生物有效性。结果表明：（1）Cd和Pb的含量和各项评价指标均呈现较强的空间变异性，2种元素高值区的空间分布差异明显，表明其污染来源各不相同；其中，Cd元素呈现明显的点源污染特征。（2）Cd元素的潜在生态风险指数较高，而Pb元素的单因子指数和潜在生态风险指数结果均为无污染；而Cd的风险评估编码法(RAC)和次生相与原生相比值法(RSP)评估结果均为高度污染，Pb的RAC评估结果以轻度和中度风险为主，但其RSP结果为高度污染；基于重金属形态的生物有效性评价所判定的污染等级高于基于重金属总量评价的污染等级。研究区土壤以酸性为主，可以提高Cd的生物有效性，从而导致其存在重度污染风险；虽然Pb的总量评价结果显示相对安全，但其潜在生态威胁仍突出。因此，建议优先治理Cd污染，并加强对Pb的长期监测，以降低农田生态系统遭受复合污染的风险。
为评估艾蒿对镉污染耕地的修复效果，并为镉污染耕地的植物修复推广提供参考，本研究以益阳赫山区的镉污染耕地种植的艾蒿作为研究对象，采集艾蒿和土壤样品进行检测，对比分析了艾蒿根、茎、叶对镉的富集系数和转运系数。结果显示：艾蒿各器官镉含量总体分布特征为茎>叶>根；艾蒿根、茎、叶的平均富集系数分别为2.67、5.57、3.95，地下向地上平均转运系数为3.83；连续种植3 a后，种植艾蒿的土壤镉含量比周边未种植的土壤平均降低0.35 mg/kg。艾蒿对镉有较强的富集和转运能力，表明其在镉污染耕地修复方面具有巨大潜力。
中国南方地区土壤Cd、As复合污染普遍存在，种植非食用性经济作物是重金属污染土壤安全利用和持续生产的重要策略。工业辣椒是一种新兴经济作物，工业辣椒对Cd、As的富集、转运规律及生长响应机制仍需深入研究。本研究通过盆栽试验，探究工业辣椒对Cd、As复合污染土壤中的吸收积累规律、器官分布特征及生长响应。结果表明，Cd、As复合污染显著抑制了工业辣椒的生长，且工业辣椒不同器官对Cd、As的富集特征不同，Cd含量表现为根>叶>茎，As含量则表现为根>茎>叶。各部位富集系数和转运系数均显示Cd>As，表明Cd在工业辣椒体内的富集和转运能力显著强于As。土壤有效态Cd、As受pH和对应元素总量影响显著，且有效Cd与有机质显著相关。最小二乘模型揭示，工业辣椒体内Cd、As含量受土壤中有效态Cd、As驱动，并间接受pH、有机质和总量调控，这些因素最终直接影响植物养分吸收与生长。
针对镉(Cd)污染农田稻米安全生产难题，为筛选高效市售叶面阻控剂并明确其应用效果，以2种市售含硅(Si)叶面阻控剂（贝尔壳、硅利丰）为材料，在益阳市典型Cd污染农田设置3 L/hm2、6 L/hm2 2种不同施用量处理，以不施用叶面阻控剂处理作为空白对照(CK)，共5个处理小组，于水稻破口期和齐穗期喷施，研究其对水稻产量、稻米Cd含量及Cd富集系数的影响，并进行了健康风险评价。结果表明，在水稻破口期和齐穗期喷施两种含Si叶面阻控剂(3、6 L/hm2)使水稻产量提高了4.6%~7.7%，稻米中Cd含量降低了24.5%~42.5%，稻米Cd富集系数降低了24.1%~42.3%。两种叶面阻控剂均在施用量为6 L/hm2时效果更佳，且相同施用量下贝尔壳叶面阻控剂的降Cd效果优于硅利丰。两种叶面阻控剂的施用分别使成人和儿童的THQ值降低了24.2%~42.1%和24.3%~42.4%，减轻了当地人群稻米食用健康风险。综上所述，通过在水稻破口期和齐穗期施用市售含Si叶面阻控剂能提高Cd污染农田水稻产量、降低稻米Cd的吸收与富集，减轻人体健康风险，其中使用贝尔壳叶面阻控剂且施用量为6 L/hm2时效果更佳。未来需结合土壤调理剂（如石灰）改良土壤pH，进一步降低稻米Cd含量至国标水平，为Cd污染农田安全利用提供更完善的技术方案。
本研究聚焦于川东南地区不同品种水稻中镉的转运积累特征，旨在为该区域轻度Cd污染稻田的稻米安全生产提供理论依据。研究选取四川省隆昌市8个当地主栽水稻品种作为试验材料，运用田间小区试验方法开展研究。先测定水稻的农艺性状和各部位Cd含量，进而分析各品种水稻Cd富集和转运特征，最终筛选出适种的Cd低累积水稻品种。研究结果表明，8个水稻品种的农艺性状存在显著差异，且均处于相应品种理论产量范围之内；除‘内香优3号’、‘内香优5号’和‘泰优2903’外，水稻不同部位的Cd富集能力排序为籽粒>叶片>秸秆>根系。在Cd富集能力方面，8个品种中仅‘泰优2903’籽粒中Cd含量低于标准限值(0.20 mg/kg)，符合国家食品污染物限量标准(GB 2762—2022)。同时，该品种的富集系数BCF籽粒和转运系数TF籽粒/叶片低于其他水稻品种。在转运系数方面，除‘内香优5号’和‘内香优8号’外，转运系数表现为TF叶片/秸秆>TF籽粒/叶片>TF秸秆/根。相关性分析表明水稻籽粒与秸秆中的Cd含量呈极显著正相关(P<0.01)，籽粒Cd含量分别与TF秸秆/根、TF籽粒/叶片呈显著正相关(P<0.05)。基于以上研究结果，推荐在轻度Cd污染区域推广种植‘泰优2903’，同时可通过合理搭配肥料等措施提高其产量。
本研究聚焦于碳酸盐岩地区土壤形成过程中重金属的积累特点，以杭州市为例，依据母岩岩性将碳酸盐岩划分为3类，即纯碳酸盐岩（灰岩、白云质灰岩）、碳质碳酸盐岩（碳质灰岩、灰岩与碳质泥页岩互层岩）和含其他杂质碳酸盐岩（泥质灰岩、硅质灰岩和灰岩与泥质页岩互层岩）。通过采集土壤与对应的母岩样品，测定砷、镉、汞等元素的含量。结果表明，土壤中砷、镉、汞含量受母岩岩性显著影响，由高至低依次为纯碳酸盐岩发育土壤>碳质灰岩发育土壤>泥质灰岩发育土壤。其中，纯碳酸盐岩发育土壤中砷、镉、汞含量显著高于母岩，平均富集系数分别为7.72、10.05、6.17，且富集系数与母岩中氧化钙、氧化镁总含量和土壤pH呈正相关。碳质碳酸盐岩发育土壤中砷、镉、汞含量接近或略低于其母岩（平均富集系数分别为1.01、0.91、0.92），受母岩中氧化钙和氧化镁总含量影响较小。含其他杂质碳酸盐岩发育土壤中砷、镉、汞含量略高于对应的母岩，富集程度较低（平均富集系数分别为1.20、1.64、1.29），与母岩中氧化钙和氧化镁总含量呈不显著正相关。此外，不同母岩发育土壤中的镉化学形态组成存在一定差异。研究表明，纯碳酸盐岩成土过程伴随明显的重金属富集；碳质碳酸盐岩发育土壤中重金属含量具有继承性，成土过程中存在重金属的轻微淋失；含其他杂质碳酸盐岩发育土壤重金属兼具继承性与低程度富集性特征。
镉污染对全球农田安全构成严峻挑战，保障耕地质量是农业可持续发展的关键。本研究系统梳理了土壤中镉的来源及赋存形式，总结了植物与微生物联合体系的协同作用机制，包括根系互作、代谢物调控及镉形态转化等核心途径。同时，概述了植物—微生物联合修复体系中植物和微生物的主要类型、特征及典型功能组合案例（如超富集植物-促生菌、耐性植物-菌根真菌等），阐释了其修复镉污染土壤的作用机理及其影响因素。研究表明，由于植物与微生物之间的协同作用，相较于单一修复体系，联合修复体系对土壤中重金属镉的修复效率具有明显优势，且能有效降低二次污染风险。然而，该体系仍存在野外环境中微生物定殖稳定性不足、修复周期较长等局限。最后，针对未来研究方向，建议引入生态友好型功能材料（如生物炭、纳米材料等），以期为镉污染土壤修复提供高效、环境友好的技术方案。
为阐释褪黑素(MT)对重金属镉(Cd)的减缓作用，以向日葵为试材，采用浸种处理、叶面喷施及常规石蜡切片的方法，探究外源MT对Cd胁迫下向日葵种子萌发、幼苗生长及叶片组织结构的影响。结果表明：采用200 µmol/L MT浸种，可显著提高Cd胁迫下向日葵种子发芽率和发芽势；Cd胁迫下，叶面喷施400 µmol/L MT的向日葵幼苗，其株高、根长、叶长、叶宽等生长指标及SOD、POD、CAT、可溶性蛋白含量等生理指标均显著提高，MDA含量显著降低；分析叶片组织显微结构，外源施用200 µmol/L MT，向日葵的叶片厚度、上下表皮细胞厚度、栅栏组织厚度、叶片组织紧密度(STR)和栅海比均显著提高，海绵组织厚度和叶片组织疏松度(SR)显著降低。上述结果说明，适宜浓度的外源MT可有效改善Cd胁迫下向日葵种子萌发和幼苗生长状况，提高向日葵的镉耐性。
本研究旨在探究小麦地上部所吸收的镉是否能够运输至根系，以及这种运输对植株吸收铜、锰和锌所产生的影响，同时考察叶片剪口是否能够促进叶片对镉的吸收。将小麦幼苗地上部浸没于不同浓度（0、50、100 mg/L）的镉溶液中24 h，针对50 mg/L浓度的处理，同时设置剪去叶尖1/3的实验组。在镉处理后的第1、3、7、14天分别进行采样，对小麦地上部和根系的长度、生物量以及镉、铜、锰和锌的含量与积累量展开分析。研究结果显示，施镉处理后，小麦地上部镉含量范围为216~614 mg/kg，根系镉含量范围为3.24~13.2 mg/kg。在4个采样时期，施镉处理的根系镉含量均显著高于对照组(P<0.05)。根系镉积累量占植株总积累量的比例介于0.164%~0.487%之间。施镉处理的根系镉积累量在4个采样时间点之间未呈现显著差异。在镉浓度为50 mg/L的两个处理组（完整叶片组和剪口叶片组）之间，镉含量或积累量均无显著差异(P>0.05)。仅在第14天采样时，100 mg/L处理组的地上部镉含量显著高于50 mg/L处理组(P<0.05)。在部分采样时间，施镉处理的地上部和根系锌含量以及根系铜含量显著低于对照组(P<0.05)。综上所述，地上部施用的镉在处理后的第1天即可转运至根部，但施镉结束后，地上部积累的镉无法继续向根部转运；叶片剪口并不能促进小麦地上部对镉的吸收；地上部吸收的镉转运至根系后，会抑制根系对锌和铜的吸收。
土壤重金属污染是全球面临的环境问题之一，其不仅影响土壤和作物质量，还对人类健康构成潜在威胁。传统的植物修复技术面临着修复周期长、适应性差、污染复杂性等挑战，因此，探索强化技术在植物修复重金属污染土壤过程中去除、分解和解毒机理具有重要意义。通过对强化植物修复重金属污染土壤文献的收集，简明描述基因工程技术、植物生长调节剂应用、微生物协同修复、添加螯合剂等技术，重点剖析了这些技术如何提高植物对重金属离子的耐受能力，影响重金属离子在植物体内的转运。本研究提出了在未来农业生产中可以更加专注于了解植物的分子机制和基因调控网络和不同植物对特定营养元素的需求和吸收能力，探索更多的原位生物抗性资源和组合模式，丰富污染范围内的细菌和植株的共生系统，进行螯合剂剂量优化研究，优选可降解的螯合剂或开发环境友好型的替代物，以期为强化植物技术解决土壤重金属污染问题提供理论基础和实践依据。
本研究旨在评估农林生物炭对重金属铬污染土壤的毒性及其对农作物的影响。采用人工污染的手段进行为期40 d的钝化处理获得铬污染土壤，添加不同种类、制备条件和比例的农林生物炭进行香菜盆栽试验，分析0、7、14、21 d的土样和植物样品。结果表明：采用水稻秸秆作为原料、在200℃条件下热解4 h后制备的水稻秸秆生物炭能有效降低铬毒性，且添加量为8%时效果最佳。7 d后，土壤中重金属铬的弱酸可提取态降低了99.8%，Cr(VI)浸出量由最初的175.08 μg/g降至低于方法检出限；农林生物炭显著抑制铬在香菜茎叶、根中的积累，降低其迁移性和毒性。风险评价指数Risk Assessment Code (RAC)分析表明，添加4%和8%水稻秸秆生物炭7 d后，土壤铬污染风险等级降至低风险。研究证实，农林生物炭能有效修复铬污染土壤，通过将土壤中铬转化为残渣态并降低其价态来减少土壤毒性，同时实现农林生物质的资源化利用。
为了研究不同水分管理措施在镉(Cd)中度污染农田中的应用效果，本试验采取了5种水分管理措施（全生育期淹水、湿润灌溉、阶段性湿润灌溉、分蘖—抽穗2次晒田和常规灌溉），进行室内盆栽试验，测定了水稻生长状况，水稻不同生育阶段（分蘖期、孕穗期、灌浆期和成熟期）各部位中Cd含量，计算Cd富集和转运系数及土壤pH和有机质变化情况。结果表明：在湿润灌溉处理下，水稻千粒重增加8.64%，显著降低水稻分蘖期根部、茎部和叶部中的Cd含量。与常规灌溉处理相比湿润灌溉能够显著降低成熟期水稻籽粒中Cd含量，降幅达78.83%(P<0.05)，全生育期淹水处理降低效果次之（降幅39.69%）。此外，全生育期淹水和湿润灌溉处理主要通过抑制Cd由茎部和叶部向籽粒的迁移，进而降低稻谷中的Cd含量。从水稻生产和实际情况出发，建议采用湿润灌溉作为Cd中度污染农田水稻种植的水分管理措施。研究旨在为Cd中度污染农田水稻种植提供理论依据和数据支撑。
为了有效解决水体和土壤中重金属污染加剧的问题，近年来，基于生物矿化的微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术用于修复污染水体和土壤中重金属的污染受到广泛关注。与传统的去除方法相比，MICP技术通过微生物诱导碳酸钙沉淀，经济有效且具有良好的稳定性，在固定重金属的同时改善污染介质的质量，有着良好的应用前景。本研究综述了MICP的最新研究进展及其在环境工程中的应用，涉及矿物沉淀机制、代谢途径、影响因素和在重金属修复中的应用等方面，并对其规模化应用前景进行了展望，提出3点建议：一是对MICP过程的内、外部因素进行优化，确定微生物生长和矿物生成的最佳工艺条件；二是对MICP尿素水解过程中产生的NH4+进一步完善处理方法，减轻对环境造成的负面影响；三是优化工艺和自动化步骤来降低MICP技术修复成本，实现MICP的规模化应用。研究以期为MICP技术在环境修复和生物材料合成等方面提供理论基础。
土壤重金属污染
