几种牧草对铜尾矿重金属的抗性及其微生物效应

铜尾矿是一类重金属含量极高 ,对植物生长产生毒害的生境 .盆栽试验结果表明 ,4种牧草在纯尾矿以及由尾矿和对照土壤组成的混合尾矿上都能生长 ,但植物的长势随尾矿中重金属含量的增加而减弱 ,4种牧草对重金属的抗性依次表现为百喜草 >苇状羊茅 >黑麦草 >狗芽根 .此外 ,Biolog结果显示 ,土壤微生物群落代谢剖面 (AWCD)及群落丰富度、多样性指数与牧草的长势密切相关 ,种植牧草后能明显地提高土壤微生物群落功能多样性 ,提高幅度表现为百喜草 >苇状羊茅 >黑麦草>狗芽根 ,百喜草可望成为金属尾矿植被恢复的先锋牧草 .     

栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:(1)锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的p H值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.(2)不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣)∶V(尾泥)=3∶1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.(3)从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.     

不同草本植物间作对Cd污染土壤的修复效果

为了研究不同草本植物间作对空心菜Cd吸收效果及污染土壤中Cd移除率的影响,采用盆栽试验,以空心菜茎叶Cd消减率与土壤中Cd移除率为主要指标,研究了空心菜在Cd污染土壤中单作及与10种草本植物（高丹草,苏丹草,狼尾草,黑麦草,苦卖菜,菊苣,籽粒苋,三叶草,紫花苜蓿,紫云英）间作的Cd积累效应与对Cd污染土壤的修复效果.结果表明：不同间作处理对空心菜茎叶与根中Cd含量有显著影响,其中,空心菜与高丹草、苏丹草、狼尾草间作后,空心菜茎叶Cd含量显著降低,空心菜茎叶Cd的消减率分别达到34.0%、35.8%、34.3%;菊苣、籽粒苋、三叶草、紫花苜蓿及紫云英与空心菜间作对空心菜茎叶Cd吸收有不同程度促进作用.间作的不同草本植物对土壤中Cd的吸收间有显著差异,地上部Cd含量范围1.81~12.87mg/kg,最大相差7.1倍;不同间作植物茎叶中Cd含量大小为：苦荬菜 > 菊苣 > 苏丹草≈黑麦草 > 高丹草≈狼尾草 > 紫花苜蓿≈籽粒苋 > 三叶草≈紫云英.不同草本植物与空心菜间作对土壤Cd移除率为0.35%~1.49%,其中,高丹草、苏丹草、狼尾草对土壤Cd的移除率分别达到1.46%、1.49%和1.48%;高丹草、苏丹草、狼尾草间作不仅可以有效降低空心菜Cd含量,同时对污染土壤中Cd具有较高的移除率,在Cd污染农田土壤的间作修复中具有较好的应用价值.     

苏丹草与紫花苜蓿对新疆原油污染土壤的响应

为了研究修复植物对原油污染土壤的耐受响应,以苏丹草(Sorghum sudanense)和紫花苜蓿(Medicago Sativa)为供试材料,通过盆栽试验,研究了4种原油污染浓度的土壤(0.0,6.0,12.0,34.0 g/kg)对植物株高、生物量、光合速率和原油烃修复率的影响。结果表明:1)除低浓度处理组可显著促进紫花苜蓿的生长外,其余各处理组均对植物生长呈现显著抑制作用;2)各浓度处理组对2种植物生物量均呈现抑制趋势,紫花苜蓿在高浓度处理组,苏丹草在低、中浓度处理组下生物量受到显著抑制;3)苏丹草叶片的光合速率随着原油污染水平的增加呈降低趋势;4)2种植物均可修复原油污染土壤,不同浓度处理组之间修复效率差异显著,刈割处理后可以提高苏丹草原油烃的修复效率。随着原油污染浓度的增加,紫花苜蓿和苏丹草耐受响应不同。     

不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地植被与土壤性质的影响

开展野外田间试验,在铅锌尾矿废弃地上添加不同碳氮磷源改良剂进行植被重建,从植物生长、营养元素、土壤酶活性、尾矿及植物重金属含量等方面研究其对铅锌尾矿废弃地的改良效果.结果表明:①添加不同碳氮磷源改良剂促进了植物在尾矿上定居和生长,植被盖度从6个月的2. 0%～20. 0%增长到30个月的62. 5%～98. 5%;生物量从6个月的9. 4～115g·m-2增长到30个月的389. 0～2 358. 3 g·m-2.②添加不同碳氮磷源改良剂增加了尾矿营养元素含量(有机碳、水溶性碳、硝态氮和有效磷分别增加了6. 0%～93. 3%、1. 3%～49. 3%、12. 3%～214. 7%和2. 7%～81. 3%)和提高了土壤酶活性(脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶活性分别提高了0. 3～2. 8、0. 1～1. 4、0. 1～0. 6和0. 1～0. 5倍).③添加不同碳氮磷源改良剂不同程度地降低了尾矿中重金属有效态含量(DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb和DTPA-Zn分别下降了2. 5%～40. 2%、1. 4%～25. 6%、1. 4%～15. 2%和0. 4%～24. 9%)和植物体内重金属(Cd、Cu、Pb和Zn分别下降了12. 1%～58. 7%、6. 4%～46. 0%、20. 2%～68. 0%和11. 7%～58. 1%)含量.④Pearson相关性分析表明,植被盖度、生物量与尾矿营养元素和土壤酶活性呈显著正相关,与尾矿重金属有效态含量呈显著负相关;植物地上部分重金属含量与尾矿重金属有效态含量、营养元素和土壤酶活性相关性不明显.综合分析表明,碳氮磷源改良剂是铅锌尾矿废弃地植被恢复良好的改良材料.     

丛枝菌根真菌对铜尾矿上植物生长和矿质营养的影响

通过温室盆栽试验研究了白三叶草(Trifolium repens Linn)和黑麦草(Lolium perenne L.)在单独和混合种植情况下单独或混合接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和Glomus versiforme对铜尾矿砂中植物生长和矿质营养的影响.试验结果表明,不同接种处理下均以单独种植白三叶草菌根侵染率较高,平均为25%.在单种和混种情况下,接种处理均显著提高了白三叶草地上部的干物重,但对黑麦草生长影响不明显同时,接种处理显著提高了三叶草植株中的磷含量,同时降低了植株铜含量,但对黑麦草植株体内元素含量影响不明显.两种植物混合种植情况下黑麦草显示了相对竞争优势,而菌根共生体能够提高三叶草的竞争能力.试验初步证明丛枝菌根真菌对于豆科植物适应铜尾矿复合逆境(养分贫瘠和重金属污染),以及在尾矿上重建具有物种多样性的植被具有潜在作用,但有必要进一步筛选耐性菌株,并验证自然条件下菌根真菌的作用潜力.     

7个柳树无性系在Cu/Zn污染土壤中的生长及对Cu/Zn的吸收

通过盆栽试验来评价7个柳树无性系(旱柳?杞柳和金丝柳)修复Cu/Zn污染土壤或矿砂的潜力.研究了7个无性系在2种污染介质中的生长,叶绿素含量?根系形态及其对Cu、Zn的吸收转移.结果表明,150d后,7个柳树无性系在污染介质中都能生长,其中旱柳和金丝柳生长较好,其他无性系生长受到明显抑制.各无性系叶片出现黄化现象,叶绿素相对含量降低.根系发育受到一定程度的抑制.各无性系对Cu的积累主要在地下部,而对Zn的积累主要在地上部,特别是在叶片中.7个无性系在铜土中更容易积累重金属.各无性系生物富集系数(BCF)Cu.Cu的转移系数(TF)值均<1,Zn的TF值在1.36~2.49之间.旱10?旱34和金丝柳对Cu和Zn有较强的耐性和一定积累能力,适合在尾矿区造林和修复.     

丛枝菌根真菌对稀土尾矿中大豆生长和稀土元素吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌Glomus versiforme对稀土尾矿上大豆(Glycine max)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属和稀土元素吸收的影响,旨在为稀土尾矿废弃地的生态重建和植被恢复提供基础依据.结果表明,AM真菌G.versiforme与大豆成功建立了互惠共生关系,具有较高的菌根侵染率,平均为67%.接种G.versiforme显著增加了大豆植株地上部和根部的干重,显著提高了大豆植株中P和K的含量,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设.接种G.versiforme显著降低了大豆地上部Fe和Cr的浓度,增加了根部Cd的浓度,未显著影响其它重金属的浓度;同时,显著降低了大豆植株地上部和根部轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd的浓度.试验初步证明AM真菌对于大豆适应稀土尾矿复合逆境,以及在稀土尾矿上重建植被具有潜在的作用,应进一步验证自然条件下AM真菌的作用潜力.     

5种植物对铀的积累特征差异研究

采用盆栽试验,研究不同铀浓度(0、1、5、20 mg/kg)胁迫下,苜蓿、黑麦草、高丹草、苏丹草和印度芥菜的光合色素、可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量的变化,以及植物地上部分和根部对铀的富集量。结果表明,低浓度铀可刺激植物光合色素和可溶性蛋白质含量的增加,但随着铀浓度的增加,植物光合色素和可溶性蛋白质含量逐渐下降。铀胁迫诱导植物体内MDA含量呈明显升高的趋势。     

香根草对镉毒害的生理耐性和积累特性

研究了不同Cd水平(0、1、7.5、15、30mg·L-1)对香根草生理生化指标的影响.实验结果表明,香根草对Cd的积累能力与处理浓度密切相关,体内积累的Cd含量随着Cd处理浓度的增加逐渐增加.当Cd处理浓度为30mg·L-1时,根系积累的Cd含量最高达到2232mg·kg-1(以干重计).低浓度Cd(1mg·L-1和7.5mg·L-1)可促进叶绿素含量和根系活力,但随着Cd处理浓度的增加,叶绿素含量和根系活力逐渐下降.不同浓度的Cd胁迫增加了植物体内丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性.可溶性蛋白质含量随着Cd处理浓度的增加逐渐下降.香根草对Cd的积累能力很高且主要分布在根部,但将Cd运输到地上部的能力较差.香根草虽不是Cd超积累植物,但具有比较强的稳定化能力,在污染土壤的修复方面有一定应用潜力.     

我国不同土壤铜的生物可利用性及影响因素

选取我国8种典型类型土壤,运用生态毒理学的方法研究土壤中铜的生物可利用性。选取大麦根长和生物量为反应终点,运用计算Dose-response的S-Logistic模型计算出引起反应终点比对照减少10%和50%时的土壤总铜浓度(EC50、EC10)和外源铜浓度(EC10a、EC50a)。结果表明,由根长数据得出的EC10a、EC50a为最佳的分析8种土壤铜的生物可利用性的指标。8种土壤的EC10a在25.3～170.2mg/kg,EC50a在58.1～429.5mg/kg,数值分布范围较宽,说明8种土壤中铜的生物可利用性存在差异,生物可利用性的大小依次为:漳州>海口>烟台>武威>西藏>上海>铜仁>洛阳。ECX与pH和CaCO3呈显著正相关,而这两个指标都是土壤酸碱度的表征,说明土壤的酸碱性能显著影响土壤中铜的生物可利用性。土壤对铜的最大吸附量xmax与ECxa呈显著正相关性,提示土壤对铜的吸附能影响铜的生物可利用性。     

铜尾矿库重金属Cu、Zn对细菌群落结构的影响

以湖北某铜矿尾矿库为主要研究对象,采集库内尾矿样品11个、对照样某小型废弃尾矿库尾矿样品2个和附近耕地土壤样品1个,采用变性梯度凝胶电泳方法对上述样品中细菌的16S rRNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,利用分析得到的图谱数据与所测得样品的理化性质及重金属Cu、Zn含量进行相关性及冗余度(RDA)分析.结果表明,尾矿库内Cu、Zn污染严重并波及周边,与尾矿样品的理化性质存在不同的相关性,其中Zn的污染程度与有机质存在极显著正相关[R=0.668(P<0.01)].DGGE图谱分析结果发现,样品细菌多样性较低,相似性较高(最低相似度53.1%),优势菌群相对稳定,PCA分析表明,Cu和Zn对细菌多样性具有抑制作用.RDA分析结果说明Cu和Zn的含量对细菌种群分布影响很大,Cu对大部分种群具有抑制作用,而Zn一方面能促进某些种属数量,另一方面又能抑制其他种群的结构变化,这种影响并不是实验室研究的简单线性关系.     

南方海涂海水灌溉库拉索芦荟的试验研究

在海南海涂沙滩(非耕地资源)对药用植物库拉索芦荟进行海水灌溉试验,设6种处理,淡、海水配比分别为A1(CK):100∶0;A2:90∶10;A3:75∶25;A4:50∶50;A5:25∶75;A6:0∶100。结果表明:①用一定浓度范围的海水灌溉时,库拉索芦荟苗期返青系数、根的综合生长量等植物生态指标为处理A3>A2>A1,超过一定海水浓度后则递减;连续3年的田间试验表明,芦荟叶片鲜重、干重A1、A2、A3三种处理间没有显著差异,而根干重A3显著高于A1,A4比A1处理叶片鲜重、干重减产均在20%以内,表明海水灌溉库拉索芦荟是可行的。②海水灌溉明显推迟芦荟从营养生长向生殖生长的转化时期,随着海水比例的增加,抽苔期明显推迟。③各种处理海水灌溉的沙滩深度在0～10cm范围内,盐分含量随深度迅速下降,10cm以下下降幅度变缓;经3年的海水灌溉试验,海涂沙滩在未作任何人为调控措施下,0～50cm沙滩含盐量仍在0.3%范围内。     

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper in soil

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper (Cu) was investigated using a spiked soil with different incubation periods from 3 to 56 d. Wheat was planted and earthworm was cultured separately in the incubated soils. The mobility of Cu in soil was evaluated by a chemical fractionation scheme and the toxicity and bioavailability were assessed by measuring the biomass and Cu concentration in tissues. Results showed that aging had a significant effect on Cu fraction distribution, of which Cu tended to incorporate from the exchangeable into more stable fractions such as the reducible and oxidisable fractions. However, aging had little effect on Cu bioavailability to wheat and earthworms. Comparing the soil being incubated for 3 d and 56 d, Cu concentration in wheat roots decreased from 14.5 to 12.8 mg/kg, and no significant changes in Cu concentration were observed in both wheat shoots and earthworms. The Cu concentration was around 2.0 and 50 mg/kg for wheat shoots and earthworms, respectively, irrespective of soil incubation time. The CaCl2-extractable Cu had a linear relationship with Cu concentration in wheat roots (R2 = 0.65, P < 0.05), but no linear relationship can be found for wheat shoots and earthworms. Biological control may be more crucial for Cu accumulation in organism than the changes in soil Cu fraction caused by aging.     

Effect of copper on phospholipid fatty acid composition of microbial communities in two red soils

The phospholipid fatty acid （PLFA） composition was analyzed in two red soils experimentally contaminated with copper at different concentrations. The total amounts ofphospholipid fatty acids （PLFAs） in both red soils were significantly correlated with soil microbial biomass C and N, which decreased consistently with increasing levels of copper. The relative quantities of the PLFAs 17：0 （10 Me）, i16：0, il 5：0 and 16：1w5c, decreased with increasing heavy metal concentration, while those of cyl7：0, which is an indicator of gram-negative bacteria, increased. The Shannon index calculated from the PLFA data indicated that Cu addition in the red soils decreased the population diversity of soil microbial communities. Multivariate analysis of PLFA data demonstrated that high levels of Cu application had a significant impact on microbial community structure and there is a threshold metal concentration for PLFA composition. Comparatively higher toxic effect on microbial biomass and community structure were found in the red sandy soil than those in the red clayey soil. The differential effect of Cu addition on microbial communities in the two soils may be due to differences in soil texture and cation exchange capacity.     

模拟酸雨对太湖地区土壤-植物系统中铜的化学行为的影响

以太湖地区两种典型的水稻土（乌泥土和白土）为供试土壤，在盆栽条件下种植多年生黑麦草，并配制不同pH值的模拟酸雨浇灌。通过多次刈割鲜草，研究模拟酸雨对土壤－植物系统中铜的化学行为的影响。结果表明：对植物体内铜含量的影响是模拟酸雨和“稀释效应”两种影响综合作用的结果。试验初期，表现为处理黑麦草体内铜含量低于对照；随收割茬次的增加，表现出随处理pH的降低，黑麦草体内铜含量的增加，且对缓冲能力弱的白土影响强度大于缓冲能力较强的乌泥土；对土壤pH有明显影响，随模拟酸雨作用时间增长，土壤pH下降，其降幅随处理pH的降低而增大；模拟酸雨主要影响交换态铜，表现为随处理pH的降低交换态铜的分配系数增高，在处理pH＝3．0时影响到碳酸盐结合态铜，只有强酸化条件下（处理pH＝2．0）才影响到铁锰氧化物结合态铜，对有机物结合态及残渣态铜几乎无影响。     

Growth and metal uptake of energy sugarcane (Saccharum spp.) in different metal mine tailings with soil amendments

A pot experiment was conducted to investigate the feasibility of growing energy sugarcane(Saccharum spp.) in three different metal mine tailings(Cu, Sn and Pb/Zn tailings) amended with uncontaminated soil at different mixing ratios. The results indicated that sugarcane was highly tolerant to tailing environments. Amendments of 20% soil to Sn tailings and 30% soil to Cu tailings could increase the biomass of cane-stem for use as the raw material for bioethanol production. Heavy metals were mostly retained in roots, which indicated that sugarcane was useful for the stabilization of the tailings. Bagasse and juice, as the most valuable parts to produce bioethanol, only accounted for 0.6%– 3% and 0.6%–7% of the total metal content. Our study supported the potential use of sugarcane for tailing phytostabilization and bioenergy production.     

铜尾矿与陶瓷抛光泥复合蒸压加气混凝土的制备及其性能研究

利用废弃物铜尾矿与抛光泥复合取代粉煤灰,与水泥、石灰、石膏等材料制备蒸压加气混凝土。重点研究了铜尾矿与陶瓷抛光泥的颗粒细度、掺加量、工艺参数等对蒸压加气混凝土砌块抗压强度、绝干密度等性能的影响,通过XRD、SEM对其微观机理进行研究。结果表明:铜尾矿与抛光泥粉磨时间为20 min时,铜尾矿的比表面积达到244.5 m2/kg,抛光泥比表面积为350.4 m2/kg。原材料中铜尾矿、抛光泥、水泥、石灰、石膏的质量比为45∶20∶10∶22∶3时,制备的砌块最大抗压强度达到5.1 MPa,平均抗压强度达到4.7 MPa,绝干密度低于625 kg/m3,达到A3.5,B06的蒸压加气混凝土砌块的要求。砌块中的托贝莫来石与C-S-H （B）等水化产物与未反应的石英相互致密穿插,使砌块的微观孔结构更加致密,砌块的抗压强度更高。     

熟污泥改性黄土对铜的吸附解吸特征

为探明熟污泥改性黄土对重金属的容纳能力,以熟污泥改性黄土为供试土样,采用序批实验法研究了供试土样对铜(Cu)的吸附解吸特征,并分析了供试土样对铜的固定能力及影响因素.供试土样对铜的吸附量在铜添加浓度小于100mg/L时急剧增加,在铜添加浓度大于100mg/L时增加缓慢,而解吸量的变化趋势则恰恰相反.Langmuir型吸附等温式是描述供试土样对铜的吸附过程的最佳模型,而吸附量与解吸量的关系可以很好的用指数函数来描述.供试土样对铜的固定吸附量随熟污泥含量的增加而增加,有机质含量是决定性因素.