某铀尾矿库土壤核素污染与优势植物累积特征

采用野外采样和电感耦合等离子体质谱仪分析法,测定某铀尾矿库内自然生长的14种优势植物及其根系土壤中核素的含量,并针对植物对核素的耐受性和富集性能进行分析. 结果表明:双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、圆果雀稗(Paspalum orbiculare Forst.)、水莎草〔Juncellus serotinus (Rottb.) C. B. Clarke〕、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)和碎米莎草(Cyperus iria L.)的地上部分及金毛狗〔Cibotium barometz (Linn.) J. Sm.〕的地下部分对铀(U)和钍(Th)均有不同程度的累积. 莎草科的碎米莎草的地上部分对U的富集系数高达6.04,其余植物的富集系数均小于1;一部分植物样对U的转移系数小于1.莎草科的水蜈蚣对Th的转移系数为2.56,其他植物的转移系数均小于0.50.莎草科植物对U的吸收富集性能明显优于其他科植物,碎米莎草对U则表现出超耐受性和超富集性.      

U(Ⅵ)胁迫下碎米莎草体内抗氧化系统响应特征

采用水培方式研究了铀尾矿库土著优势植物——碎米莎草不同生长期各部位在不同质量浓度铀〔U(Ⅵ),记为U〕溶液胁迫下w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)以及SOD(superoxide dismutase,超氧化物歧化酶)、POD(peroxidase,过氧化物酶)、CAT(catalase,过氧化氢酶)、ATPase(三磷酸腺苷酶)活性的变化. 结果表明,ρ(U)≤250 mg/L时,碎米莎草各部位SOD、POD、CAT活性在整个生长阶段均受到显著诱导(P＜0.05),而C_MDA、ATPase活性与对照组相比无显著差异(P＞0.05);ρ(U)≥750 mg/L时,SOD、POD和CAT活性与对照组相比显著降低(P＜0.05);ρ(U)达到1 000 mg/L以上时,与对照组相比,降低趋势更显著(P＜0.01),而ATPase活性受到显著诱导(P＜0.05),C_MDA在幼苗期显著增加(P＜0.05),膜脂过氧化损伤程度严重. 表明碎米莎草对铀胁迫的生理响应中,以根系SOD、C_MDA的响应最为敏感.      

8种花卉植物对土壤中铀富集特性研究

研究植物对铀的耐受性和富集特性对修复铀污染的土壤具重要意义。该研究采取模拟铀污染土壤的方法,研究在外源铀添加量为150 mg/kg土条件下,比较8种花卉植物(竹柏、金边虎尾兰、五彩芋、豆瓣绿、吊兰、白掌、吊竹梅、绿萝)的生长状况、耐铀性、植物体铀含量、富集系数、转运系数,积累量和铀提取量,并采用赋值法对植物铀富集特性进行综合评价。结果表明:铀对植物的影响因植物种类的不同而存在显著差异,其中白掌耐铀性最强;吊竹梅铀富集特性综合评价值最高,其地上部和根部铀含量最高分别为162.11 mg/kg DW和2 756.55 mg/kg DW,铀富集系数分别为1.08和18.38,单株铀积累量0.39 mg,每公顷受污染土壤铀提取量为506.37 g。8种植物地上部铀含量均显著小于地下部,转运系数均小于0.5,根系是植物富集铀的主要器官。     

铀、钍在尾矿-定居植物体系中的迁移

通过BCR(community bureau of reference)提取和富集系数、转移系数计算,对铀、钍在铀尾矿-植物体系中的迁移进行了研究。尾矿中U、Th的总量达205 mg/kg、141mg/kg,但其生物有效性较低,其酸溶态和可还原态的U仅占10.5%和10.8%、Th仅占0.9%和2.8%,而残渣态U占67.7%、Th占92.1%。库区三种优势植物的各部位U、Th含量高出背景区对照值的10倍以上,明显超过了《食品中放射性物质限制浓度标准》中植物类食品的限制浓度。由于植物生长介质中仅生物有效部分的重金属能为植物所积累,因而本文提出应以富集系数BF*(等于植物中重金属含量/其生长介质中相应重金属的生物有效态含量的比值)来衡量植物对重金属的富集程度。尾矿的风化程度较弱及其U、Th生物有效性较低,植物各位U、Th的BF*均较小,三种植物对U、Th的富集程度均较低,但对钍的富集能力明显强于铀。可能受菌根对重金属的强积累能力的影响,U、Th主要富集于植物的根部,向地上部分茎、叶的转移量相对较低。目前,库区尾矿中U、Th在植物中的富集虽然不是很强,但随植物定居时间的增加,尾矿中放射性核素的生物有效性及向库区植物中迁移的能力呈增强的趋势,环境风险将逐渐增高,应引起环境管理部门的足够关注。     

黄秋葵对铀胁迫的光合生理响应及吸收特征

实验模拟尾矿区土壤铀污染,采用盆栽试验,研究了黄秋葵对铀(U)的抗逆性及富集能力。结果表明:(1)所设浓度土壤铀污染未明显抑制植物生长,土壤铀浓度500 mg/kg时,地上部干重较对照提高63.23%,表明实验浓度未达到影响黄秋葵生长的阈值;(2)土壤铀污染对黄秋葵叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)影响明显,250 mg/kg铀处理时分别为对照的178.9%和158.6%;500 mg/kg铀处理时,叶片的相对可变荧光(V_J)降低4.54%,250 mg/kg处理时ψo为对照的81.51%,φEo为对照的66.88%,PI_(abs)为对照的65.66%;(3)黄秋葵对铀的富集浓度在500 mg/kg处理下达到最大,地上部、地下部铀浓度分别达到30.18 mg/kg和207.89 mg/kg;BCF和TF在中低浓度时较高,最大值分别出现在100 mg/kg和50 mg/kg处理下。黄秋葵对铀具有较强抗性及富集能力。     

交流电场与Fusarium sp.A-2耦合对博落回修复铀污染土壤的强化作用

通过盆栽试验研究了交流电场(AC)与Fusarium sp.A-2(A-2)真菌耦合对博落回(P)的生物量、富集铀(U)性能、酶活性以及根际土壤中有机酸含量、生物可利用态铀、根际微生物群落结构的影响.结果表明, 在铀(U)污染土壤中, 与AC+P+U、A-2+P+U和P+U相比, AC+A-2+P+U组博落回的鲜重、株高、总干重分别升高了10.67%~45.76%、26.87%~92.02%和61.99%~159.98%;总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)含量分别提高了41.24%~133%和15.35%~63.63%;根际土壤中草酸显著增加了13.03%~157.09%;与A-2+P+U和P+U组相比, AC+A-2+P+U组土壤中生物可利用态铀分别提高了12.5%和28.57%.在AC+A-2+P+U组, 植物根际土壤中存在大量的镰刀型菌(Fusarium)真菌属和酸杆菌属(Acidobacteria)等细菌菌属, 且镰刀型菌属(Fusarium)占比最高, 与AC+P+U、A-2+P+U、P+U和A-2+U组相比, Fusarium分别提高了16.67%、81.03%、299.23%和374.47%.AC和A-2耦合强化博落回修复铀污染土壤的可能机理包括AC提高了铀在土壤中的流动性, 增加了植物根部与铀的接触, 促进了铀的富集; AC刺激了博落回的生理活性, 增大了博落回的生物量, 提高了抗氧化酶活性, 使博落回对铀的耐受性增强; AC刺激了A-2真菌和酸杆菌属(Acidobacteria)的生长, 使其比例增大, 从而产生大量的有机酸, 与铀形成螯合物, 降低了铀对植物的胁迫作用, 提高了生物可利用态铀的占比, 促进了博落回对铀的富集.AC与A-2真菌耦合对P修复铀污染土壤有显著的强化作用, 是一种有潜在应用前景的强化方法.     

东洞庭湖网箱养殖鲤鱼生长期内重金属的富集特征

于2012年2—7月对东洞庭湖网箱养殖鲤鱼(Cyprinus carpio)按生长期进行样品采集,采用原子吸收分光光度法测定水样和饲料以及鲤鱼鳃、肝脏和肌肉中的重金属含量. 结果表明:鲤鱼生长环境中的水质属于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅰ类水平,但饲料中重金属质量分数相对较高,成为鲤鱼富集重金属的主要来源. 在鲤鱼生长期内,鱼体内的w(Pb)和w(Cu)均随着鲤鱼的生长而增加. 鲤鱼鳃中Pb未检出,w(Cu)为0.143～0.703mg/kg;肝脏中w(Pb)和w(Cu)分别为0.006～0.181和0.625～6.177mg/kg;肌肉中w(Pb)和w(Cu)分别为nd～0.034和nd～0.161mg/kg. w(Zn)和w(Cd)均随着鲤鱼的生长先增加后下降,在1～4月龄的鲤鱼体内w(Zn)在鳃、肝脏和肌肉中分别从40.121、21.302和2.032mg/kg增至258.964、146.155和18.011mg/kg,w(Cd)则分别从0.015、0.031和0.003mg/kg增至0.078、0.151和0.021mg/kg;4月龄后,w(Zn)在鳃、肝脏和肌肉中逐渐降至173.182、104.219和5.490mg/kg,w(Cd)也降至0.037、0.111和0.018mg/kg. 在鲤鱼生长过程中,肝脏是Pb、Cd和Cu的主要富集部位,鳃是Zn的主要富集部位,肌肉是重金属富集的最弱部位,并且这3个部位间重金属富集的相关性较强.      

粘质沙雷氏菌对U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的耐受性研究

为探索粘质沙雷氏菌对重金属U(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的耐受性,考察不同浓度的单一重金属及混合重金属条件下粘质沙雷氏菌的生长情况,并初步研究电子供体乙醇的添加对粘质沙雷氏菌去除Cr(Ⅵ)的影响,同时采用SEM-EDX技术分析粘质沙雷氏菌与Cr(Ⅵ)作用后形貌及元素组成的变化。试验结果表明:粘质沙雷氏菌对单一重金属Co(Ⅱ)、U(Ⅵ)及其混合重金属耐受性较强,当Co(Ⅱ)和U(Ⅵ)-Co(Ⅱ)的浓度≤50mg/L时均能促进粘质沙雷氏菌的生长,且菌浓度最大增加量分别为12.3%和19.9%;在150mg/L U(Ⅵ)浓度下,粘质沙雷氏菌生长良好;Cr(Ⅵ)对粘质沙雷氏菌的生物毒性表现较强,当Cr(Ⅵ)的浓度为10mg/L时,粘质沙雷氏菌生长便受到抑制,乙醇的添加略提升了粘质沙雷氏菌对Cr(Ⅵ)的耐受能力和去除作用;SEX-EDX分析显示,粘质沙雷氏菌与Cr(Ⅵ)作用的机理主要是细胞分泌物与Cr(Ⅵ)的结合。     

小麦植株对重金属铅富集特征的研究

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对其不同生长时期各器官重金属含量的测定,研究小麦植株对重金属铅(Pb)的富集特征.结果表明,总体上看,在Pb胁迫下,Pb主要富集在小麦根部,向地上部分迁移较少;Pb在小麦幼苗期的分布规律为根>叶片;拔节期为根>叶片>茎;抽穗期为根>茎(叶片)>颖壳;成熟期为根>茎>叶片>颖壳(籽实);小麦根部Pb含量分布规律为抽穗期>成熟期>拔节期>幼苗期(除质量分数为400mg/kg时);茎中为抽穗期>成熟期>拔节期;叶片中为在拔节期和抽穗期较大,幼苗期和成熟期相对较小,拔节期达最大值;颖壳中为成熟期>抽穗期.     

3种不同植物与黑曲霉孢子联合去除水中U（Ⅵ）的研究

为探索降低铀（U）污染的新途径、新方法,选用白鹤芋、观音竹、碎米莎草进行水培实验。对3种不同植物联合黑曲霉孢子去除U（Ⅵ）以及外加碳源、氮源的影响因素进行了研究。结果表明,在12 d的培养期内,白鹤芋挂膜黑曲霉孢子对U的去除能力比其他2种植物要强,去除率高达98.13%。外加碳源、氮源的最佳组合为葡萄糖4 g、硫酸铵0.4 g。同时证明,微生物通过挂膜,联合植物协同修复U污染水体有可操作性。     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

Ability of Agrogyron elongatum to accumulate the single metal of cadmium, copper, nickel and lead and root exudation of organic acids

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｓｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｎｙｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ .Ｔｈｉｓｉｓｍｕｃｈｃｏｎｃｅｒｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｔｏｐｌａｎｔｓ ,ｅｖｅｎｔｏａｎｉｍａｌｓａｎｄｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ .Ｉｎｍｏｓｔｃａｓｅｓ,ｐｌａｎｔｓｇｒｏｗｎｉｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｅｄｓｏｉｌｓｓｈｏ…     

废塑料再生产品对生菜种子萌发及根伸长影响

通过室内培养试验研究了三种废塑料再生产品对生菜种子萌发及根伸长的影响。结果表明:在生菜种子发芽阶段,再生塑料和再生建材对生菜种子发芽率影响都不大,但低浓度的再生油就已对生菜种子发芽率产生了很大的抑制效应,如500mg/kg处理时,发芽率为对照的61.5%,极显著地低于对照(P0.01)。在生菜生长阶段,随着废塑料再生产品处理浓度的增加,对生菜根长和芽长的抑制作用都呈上升趋势。其中,再生塑料和再生建材对生菜种子发芽率及根、芽长受抑制的敏感性依次为根长芽长发芽率,而对于再生油,根、芽长受污染胁迫抑制明显,当污染浓度为15000mg/kg时,根长抑制率已达到了67.1%±2.1%,芽长抑制率高达77.8%±2.2%,三项指标对再生油胁迫的敏感性则表现为发芽率芽长根长。     

Effects of As on As uptake,speciation, and nutrient uptake by winter wheat （Triticum aestivum L.） under hydroponic conditions

A hydroponic experiment was conducted to investigate the effects of arsenic （As） stress on growth, nutrition and As uptake, and speciation in shoots and roots of winter wheat （Triticum aestivum L.）. Winter wheat has high tolerance to As. Most As is accumulated in the roots, and an As concentration of 4,421 mg/kg was observed at a solution concentration of 20 mg/L As. Arsenic concentrations in roots were approximately 40-100 times greater than those in shoots. Arsenic in winter wheat roots and shoots occurred as both As^3＋ and As^5＋ species, although As^3＋ was the main species in winter wheat tissues. Arsenic significantly decreased the biomass of winter wheat shoots and roots and affected absorption and transport of micro- and macro-elements in winter wheat tissue. Arsenic treatment significantly increased the concentrations of total Magnesium （Mg） and calcium （Ca） in shoots and enhanced the transport of Mg and Ca from roots to shoots but decreased potassium （K）, nitrogen （N）, and phosphorus （P） concentrations in both shoots and roots, particularly the concentration of P. Concentrations of iron, copper, and zinc in winter wheat shoots were negatively related to As rates, with correlation coefficients （R^2） of 0.93, 0.94, and 0.97, respectively.     

水稻幼苗对纳米氧化铜的吸收及根系形态生理特征响应

以纳米氧化铜nano-CuO(10, 100mg/L)为研究对象,以微米氧化铜micron-CuO(10, 100mg/L)及铜离子Cu2+(1.4, 2.3mg/L)为对照,通过水培实验,探讨水稻对nano-CuO的吸收积累及其根系形态和生理特征响应.结果表明,各浓度(10, 100mg/L)nano-CuO处理条件下,水稻根部及地上部铜含量(根351~1444mg/kg dw;地上部9~45mg/kg dw)总体高于micron-CuO处理(根248~817mg/kg dw;地上部1.57~1.60mg/kg dw)及Cu2+处理(根147~220mg/kg dw;地上部14~26mg/kg dw),且在水稻幼苗根及茎透射电镜图片中均观察到nano-CuO的存在,指示水稻可通过纳米颗粒的形式吸收、转运nano-CuO. Nano-CuO在水稻根细胞中主要存在于核内体中,指示内吞作用是其进入根细胞的主要方式. Nano-CuO对水稻幼苗根系有较强的毒性作用,对各根系形态指标的抑制率为28%~74%,其中总根长、根体积和比表面积为最敏感;nano-CuO的吸收累积及纳米效应是其水稻根系毒性的主要原因.低浓度nano-CuO (10mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力显著提高,总吸收面积和活跃吸收面积无显著差异;高浓度nano-CuO (100mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力和总吸收面积显著降低.     

三叶鬼针草幼苗对镉污染的耐性及其吸收积累特征研究

通过盆栽实验研究了镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosaL.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收积累特征.结果表明,当土壤中投加的Cd浓度为≤32 mg/kg时,三叶鬼针草植物的生长和发育没有受到抑制,与对照相比,地上部和根部生物量分别增加了32.4%~44%和29.1%~57.6%,其中,当Cd处理浓度为8 mg/kg时,地上部干重达到最大值,为0.22 g/pot.在不同Cd处理下,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量下降,分别比对照处理降低了23.3%和41.5%;超氧化物歧化酶(SOD)活性随着Cd浓度增加先有所抑制,后逐渐增大;过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量随Cd处理浓度增加而增大,分别比对照增加了1.2~6.6和1.1~1.5倍.然而,当Cd浓度为50~100 mg/kg时,显示出对三叶鬼针草幼苗的生长发育和生理生化特征都产生了一定的负效应,说明三叶鬼针草对Cd污染的耐性能力具有一定的阈值.在梯度实验中,植物体内Cd的富集系数和转移系数都大于1.0.当土壤中Cd含量达到100 mg/kg时,地上部Cd含量达到119.1 mg/kg,具备...     

金昌镍铜矿区植物的重金属含量特征与先锋植物筛选

论文研究了西北荒漠的金昌镍铜矿区植物重金属特征, 并初步筛选了植被重建的可用物种 资源。该次调查共记录了32 种高等植物, 分属30 属14 科, 调查区域的物种数为: 露天矿(20 种)>新 尾砂库坝(13 种)>露天矿周边(8 种)>老尾砂库坝(6 种)>老尾砂库(5 种)。优势物种主要为: 砂蓝刺头、 中亚紫菀木、弯茎还羊参、乳苣、芦苇、针茅属、骆驼蓬、泡泡刺、角果藜。砂蓝刺头、弯茎还羊参、乳 苣、芦苇和密叶锦鸡儿适宜作荒漠矿区植被重建的先锋植物, 而种植针茅属和角果藜可用于西北荒 漠的矿区土地重金属污染治理。矿区植物的地上部平均Cu 含量最高, 为52.9mg/kg。植物地上部Ni 含量为5.1～155.6mg/kg, 平均含量为39.1mg/kg。角果藜地上部Ni 和Cu 含量是所有植物中最高 的, 分别为155.6 和239.0mg/kg。回归分析发现, Ni 与Cu 密切相关, Cu 含量越高, Ni 的富集和累积 Ni 量也越高。     

铀尾矿堆中优势菌的分离鉴定及其耐铀性研究

从广东省韶关市某露天铀尾矿堆中筛选分离出一株优势菌株,通过形态观察和16S rDNA基因测序比对,初步鉴定该细菌为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)。研究了环境条件因素(温度、pH值、盐浓度)对该细菌繁殖增长的影响及其对铀的耐受性。通过生长特性研究确定该细菌的最适生长温度为30℃,pH=7.0,盐度适应范围为0.5~60 g/L。对铀的耐受性实验表明:在接种量为25%(体积分数),初始pH为4.0~10.0和温度为30℃条件下,该菌在铀初始浓度为100 mg/L,NaCl质量浓度为8%以内可保持良好的生长能力。研究结果显示,该细菌对铀具有良好的耐受性,表明其在铀的浸出及铀污染土壤的生物修复方面有潜在的应用前景。