Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）、柳叶箬（Lsache globosa）

重金属超富集植物是植物修复技术的核心和前提,但目前国内发现的Pb超富集植物较少,本研究通过野外调查和室内胁迫模拟实验相结合的方法,在国内首次发现并证实金丝草和柳叶箬为Pb的超富集植物。野外调查结果表明;金丝草地上部分Pb含量1 231.80 mg/kg,转运系数达到1.32,柳叶箬地上部分Pb含量1 818.40 mg/kg,转运系数6.5。室内模拟胁迫实验表明:在Pb胁迫浓度为5 000 mg/kg时金丝草和柳叶箬对Pb的转运系数均大于1,而且其地上部分Pb含量也超过1 000 mg/kg的水平。在Pb胁迫浓度为18 000 mg/kg时2种植物体内Pb含量达到最大值,金丝草地上部分和地下部分Pb含量分别达3 789.84 mg/kg和4 964.76 mg/kg,柳叶箬地上部分和地下部分Pb含量分别达3 411.56 mg/kg和1 523.02 mg/kg。     

8种观赏水湿生植物对重金属Cd和Pb的吸收固定能力

水体沉积物是水体污染物的重要汇和源,水湿生植物具有净化水体的重要功能。采用人工污染土壤的盆栽方法,对8种不同生活型水湿生植物吸收富集土壤Cd和Pb的分析结果发现,莎草地上部分和地下部分Cd含量随着土壤中Cd浓度的增加而增加,在土壤中Cd添加浓度(干重)为5 mg·kg-1时,Cd的累积浓度分别1.13 mg·kg-1DW和1.63 mg·kg-1DW;供试植物的地下部分Pb含量是地上部分的10~20倍,莎草和香蒲的地下部分Pb含量在高浓度Pb土壤中达到20 mg·kg-1DW左右。黄花鸢尾、莎草以及睡莲这3种植物对土壤Cd的转运系数和富集系数大于1,结合生物量因素可以认为,莎草具有富集土壤Cd能力,而莎草和香蒲具有固定土壤Pb的能力。     

水葱修复土壤镉污染潜力的研究

野外观察与研究发现水葱(Scirpus tabernaemontani G.)可以耐受土壤中高浓度的重金属污染,并对镉(Cd)有很高的生物富集量.实验室水培试验研究了两个主要因素,营养液pH与Cd含量,对水葱生物量以及Cd富集效果的影响.结果表明,它可耐受高浓度Cd (30 mg/L)和大范围pH变化 (3.7～7.7).当营养液pH为4.7, Cd为25 mg/L时,水葱富集的Cd达到最大值:地上部分264.71 mg/kg,地下部分234.39 mg/kg,平均转运系数1.13.这显示了它用于植物修复Cd污染土壤的潜力.     

类芦对铅的耐性及富集能力探讨

通过野外调查和盆栽试验,研究了类芦(Neyraudia reynaudiana)对Pb的耐性和富集能力.研究结果表明,类芦对Pb耐受的临界浓度为800 mg/kg,在此浓度以下Pb对类芦的生长基本无抑制作用.随着处理浓度的增加,类芦生长变缓慢、出现中毒症状,但仍能存活.从富集能力来看,土壤Pb为中低浓度时,类芦的富集能力较强,但Pb浓度超过1 000 mg/kg后地上部富集量增加缓慢,而根部的含量则降低.在各种Pb处理浓度下,类芦地上部Pb含量均大于根部,说明这种植物对Pb有较好的迁移能力.研究发现,类芦具有较高的生物量,因此其地上部Pb迁移总量较高,在土壤Pb浓度为800 mg/kg时类芦地上部的迁移总量可达到221.77 mg/m2.综合分析可知,类芦对中度Pb污染土壤的植物修复具有较大的潜力.     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

某铅锌矿坑口周围具有重金属超积累特征植物的研究

针对目前植物修复中Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的超富集植物缺乏研究,采用野外采样系统分析方法,对青城子铅锌矿各主要坑口周围17科31种杂草植物进行其积累特性的初步研究。结果表明,全叶马兰(Kalimeris integrifolia)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)和鬼针草(Bidens bipinnata)3种植物地上部对Cd的富集系数均>1,且地上部Cd含量大于根部Cd含量,具备了重金属超富集植物的基本特征,进一步研究的价值很大。以杂草为对象筛选超富集植物很可能获得较大突破。     

浙江省铅锌矿区土壤重金属污染及重金属超富集植物筛选

分别以浙江省境内富阳某铅锌矿区(FY)、淳安某铅锌矿区(CA)、诸暨某铅锌矿区(ZJ)和三门某铅锌矿区(SM)为研究对象,对铅锌矿区土壤的Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属污染状况及其上生长的16种优势草本植物的重金属富集特征进行了研究。结果表明,FY、ZJ和SM的土壤均受Cd、Zn、Pb重度污染,而CA的土壤受Cd、Zn、Cu重度污染。4个铅锌矿区的Cd污染最严重,其次为Zn污染。CA的伴矿景天(Sedum plumbizincicola)和ZJ的紫花香薷(Elsholtzia argyi)地上部Cd质量浓度分别为571.2、218.7mg/kg,且富集系数和转运系数均超过1,达到了Cd超富集植物的标准,表明这两种植物均可能是Cd超富集植物。     

施加氮磷肥及Pb胁迫对小白菜Pb含量的影响研究

为了研究施肥对小白菜Pb含量的影响,采用盆栽试验种植小白菜,分析土壤中不同浓度氮肥、磷肥及Pb胁迫对小白菜地上部分和根系吸收Pb的影响。结果表明,无Pb胁迫下,在土壤中施加氮肥对小白菜株高、根长和鲜质量均有一定的促进作用,有Pb胁迫(300mg/kg,下同)下,施氮肥对小白菜株高和鲜质量有促进作用,但对根长有抑制作用。无Pb胁迫下,在土壤中施加一定量的磷肥能促进小白菜鲜质量的增长,但却对株高有一定的抑制作用;中高质量浓度施磷处理(150～225mg/kg)会抑制小白菜地上部分对Pb的吸收,低质量浓度施磷处理(≤75mg/kg)则会促进小白菜地上部分和根系对Pb的吸收;有Pb胁迫下,施加磷肥对小白菜的株高和鲜质量均有一定的促进作用,且抑制了小白菜根系对Pb的吸收。研究土壤氮肥最佳施用量为300mg/kg,磷肥最佳施用量为150mg/kg,此时小白菜的鲜质量达到最大,且小白菜地上部分对Pb的吸收量相对较小。     

重金属锌胁迫下湿地植物对磷的吸收能力变化研究

选择4种常见的湿地植物，研究了重金属锌胁迫下，湿地植物对磷的吸收能力的变化。结果表明，当加入0.5 g ZnSO₄/kg 土壤时，4种湿地植物根表铁氧化物胶膜对锌的吸附量增加，而对磷的吸附量显著降低（p<0.05）；湿地植物根表铁氧化物胶膜上吸附的磷是湿地植物吸收的磷源，并影响湿地植物地上部分磷含量；在高浓度锌的胁迫下，灯心草地上部分铁含量增加，而导致地上部分磷含量显著降低（p<0.05）。湿地植物根表铁氧化物胶膜上的锌和地上部分铁含量都影响了湿地植物对磷的吸收。     

8种植物对铀和镉的富集特性

研究8种植物在铀镉复合污染土壤条件下的吸收、富集和转运特性具有重要意义。在每千克土中施用铀、镉的浓度分别为150、15 mg·kg-1,采用主成分分析法对植物富集特性进行综合性评价。结果表明:白皮菜铀镉综合评价值最高,地上部、地下部、单株铀镉总含量、单株铀镉总积累量均最大,分别为90.03 mg·kg-1DW(干质量)、477.00 mg·kg-1DW、150.26 mg·kg-1DW和1 168.52μg;花椰菜铀综合评价值最高,地上部、地下部铀含量分别为42.16、444.83 mg·kg-1DW,单株铀积累量达到255.42μg;南瓜综合评价最低,单株铀镉积累量仅为58.47μg;供试植物地上部铀含量均显著小于地下部铀含量,转运系数均小于1,根系是植物富集铀镉的主要器官。     

3种改良剂对铅锌矿渣中重金属形态及植物富集的影响

以衡阳市某铅锌尾矿库的矿渣作为土壤基质,泥炭土、红壤、蛭石作为改良剂,夹竹桃作为受试植物,进行室外盆栽试验,考察了3种改良剂对夹竹桃生长、重金属(Pb、Zn)富集转移能力以及土壤基质中Pb、Zn形态的影响。结果表明:(1)在5%(质量分数,下同)～15%的添加量下,3种改良剂均显著(p0.05)提高夹竹桃的株高增量与生物量增量,根系形态指标值也均有所提高,总体改良效果为蛭石泥炭土红壤。(2)夹竹桃地下部分Pb、Zn含量高于地上部分,添加改良剂后地上部分与地下部分Pb、Zn含量降低,说明改良剂高效抑制了重金属在夹竹桃中的富集;红壤与蛭石可抑制夹竹桃体内Pb的转运,但泥炭土却对Pb的转运起促进作用;除蛭石15%处理外,其余所有处理均促进了Zn在夹竹桃体内的转运。(3)3种改良剂在不同添加量下均显著降低了矿渣中弱酸可提取态Pb、Zn的含量(p0.05),有效降低了重金属Pb、Zn在土壤基质中的活性。     

小花南芥与玉米间作对Pb化学形态及富集特征的影响

间作植物根与根之间的相互作用影响根际土壤理化性质。目前关于超富集植物与作物间作根际土壤pH是否引起Pb赋存形态的变化,不同赋存形态与超富集植物和作物富集Pb的差异机理尚不清楚。设置不同Pb处理浓度,小花南芥和玉米间作、单作为对照的土培实验。随着Pb处理浓度增加,间作小花南芥生物量显著增加,范围为19.00%～181.08%,Pb富集系数为2.78,显著增加74.02%,转运系数为1.46,变化不显著,其中Pb含量显著增加25%。Pb赋存形态主要以难溶态果酸盐、蛋白质和磷酸盐结合态存在,约占总量的50%,间作显著降低小花南芥根际土壤溶液、根和茎叶中的pH;间作玉米生物量随着Pb处理浓度先显著增加后降低,增加范围为18.59%～49.48%,Pb富集系数平均为0.53,显著降低34.57%,转运系数平均为0.56,显著降低12.51%,Pb赋存形态以草酸盐结合态存在,约占30%,间作显著增加玉米根际土壤溶液、根和茎叶中的p H。揭示间作改变2种植物根际土壤溶液、根和茎叶中的pH,从而引起Pb化学形态不同,这是导致超富集植物小花南芥吸收富集Pb,降低玉米体内Pb的主要原因。     

不同种植模式下添加伊利石对污染土壤的修复

为了探究伊利石与种植模式在重金属污染修复中的应用效果,采用室内盆栽试验,测定了植物的生理生化指标和土壤、植物的重金属含量,评价了不同种植模式下植物对重金属的吸收富集能力。结果表明,添加伊利石可以显著提高土壤pH,枸骨(Ilex cornuta var.fortunei)与绿萝(Epipremnum aureum)间作模式有利于提高土壤的有机质含量,提高枸骨抗逆性。添加1%(质量分数)伊利石后,各处理Pb有效态含量显著低于空白对照,而Zn有效态含量无显著性差异。枸骨与绿萝间作模式下,土壤有效态Zn含量显著高于绿萝单种,而与枸骨单种无显著差异。间作模式下,绿萝地上部Pb含量高于单种107.92%,而地下部Pb较单种显著降低19.69%。因此,枸骨与绿萝间作可显著提高绿萝对Pb的转运能力。     

亚硫酸钠和腐植酸对李氏禾生长和铬积累的影响

通过水培实验,研究了不同水平亚硫酸钠、腐植酸对李氏禾植株生长、铬吸收积累和营养液中铬含量的影响。亚硫酸钠和腐植酸能明显提高李氏禾对铬的吸收和富集能力。与对照相比,50 mg/L亚硫酸钠处理能显著提高李氏禾根、茎、叶中铬含量和积累量;10 mg/L腐植酸处理能显著提高李氏禾根、茎、叶中铬含量和积累量。亚硫酸钠和腐植酸能明显提高转运系数,促进铬从李氏禾根向地上部分的转移。50 mg/L亚硫酸钠和5 mg/L腐植酸处理下,转运系数大于1,地上部铬含量显著高于根中铬含量。亚硫酸钠显著提高营养液中Eh值,对p H值的影响不明显,李氏禾对铬的吸收以Cr(III)为主。     

晋南铬渣堆场主要植物重金属富集特征

为筛选适合山西当地气候与土壤条件的重金属耐性植物,于山西某铬渣堆场采集草本植物及表层土壤(0～20cm)样品,从中选取6种主要植物品种,测定植物地上部分、根部及土壤中4种重金属(Cu、Zn、Pb和Cr)含量,分析6种植物对重金属的富集特征。结果表明:铬渣堆场土壤Cr污染严重,平均质量浓度为2 207mg/kg,是山西省土壤背景值(58mg/kg)的38.1倍,是《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)规定风险筛选值(250mg/kg)的8.8倍。选取的6种植物中,狼尾草(Pennisetum alopecuroides (L.)Spreng.)、羊草(Leymus chinensis (Trin.)Tzvel.)和狗牙根(Cynodon dactylon (L.)Pers.)等植物体内Cr含量相对较高,表现出较强的Cr吸收能力。根据植物对重金属的吸收机制,羊草、狼尾草和狗牙根属于根部囤积性植物;狗尾草(Setaria viridis (L.)Beauv.)、虎尾草(Chloris virgate Sw.)和牛筋草(Eleusine indica (L.)Gaertn.)属于Cr规避型植物。     

蚯蚓活动对汞污染土壤植物修复效果的影响

采用自然土壤人工染毒法,模拟2、10mg/kg的汞污染土壤,选用苎麻作为修复植物,研究蚯蚓活动对苎麻修复汞污染土壤效果的影响。结果表明,添加蚯蚓能显著提高苎麻地上部分对汞的富集效果,最大提升效果分别为59.34%和33.69%。同时也发现,接种蚯蚓使苎麻对汞的富集系数提升效果明显,最大分别达到0.340和0.160,但是对转运系数的影响并不明显。此外,苎麻在生长中期对汞有较快的富集速率,在生长前期和末期对汞的富集速率较慢。最后,提出了汞污染土壤修复的研究建议。     

重金属Cr(Ⅵ)和Ni对旱伞草富集能力及其生理生化指标的影响

采用水培方法,研究了在不同重金属Cr(Ⅵ)(0~50 mg/L)和Ni(0~50 mg/L)浓度下旱伞草(Cyperus alternifolius)的富集能力及生理生化指标的变化规律。研究结果表明:(1)旱伞草中积累的重金属含量随处理浓度的增加逐渐增加,Cr(Ⅵ)在其地上部和根部富集量分别达到958.00 mg/kg和2 874.44 mg/kg,Ni在其地上部和根部富集量分别达到1 655.46 mg/kg和2 511.20 mg/kg;(2)在Cr(Ⅵ)和Ni胁迫下,随着Cr(Ⅵ)和Ni浓度的增加,旱伞草生物量、叶绿素含量、根系活力均呈先上升后下降的趋势;(3)脯氨酸的含量随着Cr(Ⅵ)胁迫浓度的增加,呈现为先上升后降低的趋势,而随着Ni胁迫浓度的增加,则为先缓慢上升而后急剧升高。旱伞草对Cr(Ⅵ)和Ni具有较强的富集能力且主要分布在根部,虽不是Cr(Ⅵ)和Ni超积累植物,但具有较强的稳定化能力,在污染水体的修复方面有一定应用潜力。     

铀胁迫对植物光合特性的影响及植物对铀的吸收转移

在铀污染土壤的二次修复中,采用7科12种植物,研究铀胁迫对植物光合作用、叶绿素荧光特性的影响以及植物对铀的吸收、富集情况,为铀污染土壤的植物修复提供理论和方法依据。结果表明:(1)铀胁迫显著影响红圆叶苋、苍耳、美洲商陆、刺天茄和苘麻5种植物的光合效率,具体表现为叶片净光合速率(Pn)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加,初始荧光(F0)增加,光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)和最大相对电子传递速率(rETRmaxr)降低;而反枝苋、菊苣、鬼针草、向日葵和牛皮菜则对铀胁迫表现出较好的耐性。(2)酸模、鬼针草、苍耳和向日葵吸收富集铀的能力较强,在铀含量为485 mg/kg的二次修复土壤中生长3个月,体内积累的铀含量分别为363.57、91.87、75.80和65.42 mg/kg;而反枝苋、牛皮菜和美洲商陆吸收富集铀的能力较弱,体内的铀含量分别为16.20、15.11和12.36 mg/kg。(3)铀在植物体内的转移能力较差,器官间的铀富集能力一般表现为根叶茎果。综合比较而言,酸模、向日葵和鬼针草对铀的耐性较强、体内铀含量高,可作为铀污染土壤二次修复植物。     

人工湿地宽叶香蒲对重金属的累积与机理

宽叶香蒲(Typha latifolia L.)对环境胁迫具有较强的耐性。为了解宽叶香蒲对重金属的富集能力与耐性机理,通过野外调研,采集韶关凡口铅锌矿废水处理人工湿地中的宽叶香蒲与相应土壤样品,测定了土壤、植物的重金属总量与叶片亚细胞中重金属含量,分析了植物重金属含量与土壤重金属含量的相关性,并估算了宽叶香蒲地上部对重金属的提取量。土壤p H值在6.83~7.70之间,宽叶香蒲能有效降低土壤中的Cd、Pb、Zn、Cu和Mn的含量,对重金属的吸收主要受土壤重金属含量的影响,Pb和Cd的富集系数平均在0.5以上;除Fe外,叶片重金属主要分布在细胞壁和胞基质中。结果表明,宽叶香蒲是多种重金属的耐性植物,根系对重金属的富集与选择性向上运输、叶片细胞壁和胞基质对过量重金属的阻隔与结合作用是宽叶香蒲耐受重金属的重要机理。     

Cd、Pb复合污染下柠檬酸对龙葵修复效率及抗氧化酶的影响

植物修复土壤重金属被普遍认为是清洁、经济的生物修复方法。为了提高生物修复土壤重金属污染的效率,在室内盆栽实验中添加柠檬酸作为螯合剂促进龙葵对重金属的吸收,并研究其生理活性的变化。结果表明:当添加柠檬酸浓度为10 nmol/kg时,龙葵生物量显著提高(P<0.05),各部分生物量表现为:茎>叶>根;随着柠檬酸浓度的增加,龙葵对重金属Cd的吸收量显著(P<0.05)增加,在10 nmol时总吸收量最大,为229.85μg/g DW;龙葵对Cd、Pb的富集系数均在柠檬酸浓度为5 nmol/kg时达到最大;Pb吸收量随柠檬酸浓度增加表现出先增大后减小的趋势;添加柠檬酸促进了龙葵对Cd的吸收,增强了抗氧化酶活性,而对Pb的吸收效果不明显。