镉超富集植物筛选研究进展

我国金属矿山、冶炼企业周边土壤镉污染现象十分严重,利用超富集植物修复镉污染土壤有其特殊优势。植物修复方法的关键是选择对镉有耐性和有超富集特性的植物——超富集植物。概述了超富集植物的概念和特征,并对镉超富集植物的筛选工作进展进行了综述。     

高等水生植物中镉的富集分配规律及危害

本文报道了四种水生植物——狐尾藻、水葫芦、紫背萍、荇菜对水体镉污染的反应和它们的净化作用。其结果是:植物的不同种类、不同器官、不同生态习性的不同镉富集量;水体镉浓度与植物的富集量之间有显著相关;富集系数因植物种和器官不同而异;随镉浓度的上升,叶细胞膜受损,叶绿素含量和叶绿素a/b比率下降;植物内部的破坏先于外部;植物的抗性顺序为水葫芦>狐尾藻>荇菜>紫背萍。作者认为水葫芦对水体镉污染具有较理想的净化作用,紫背萍则是较好的监测植物。     

某些绿藻对镉的富集作用及其毒性反应

研究了两种绿藻——蛋白核小球藻和斜生栅藻对镉污染的反应以及对镉吸收富集的规律.结果表明,绿藻对镉有较强的富集能力,毒性敏感,随着体内镉浓度的增加,生长及发育受阻,是较好的监测植物.     

4种典型沉水植物对去除镉污染底泥的应用效果

本研究选取4种典型沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）、伊乐藻（Elodea canadensis）、菹草（Potamogeton crispus）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）,通过对植物叶绿素含量及抗氧化酶活性的检测来分析植物对镉的耐受效应,并借助生物/底泥富集因子（BSAF）和植物转运因子（TF）来了解植物的富集能力,最后通过植物组织化学方法来揭示镉在沉水植物体内的分布情况,以期为沉水植物的实际应用提供理论支持.结果表明,除金鱼藻以外的3种植物对底泥镉污染有不同耐受能力,其中黑藻和伊乐藻的耐受能力最强.在底泥镉含量不超过20mg·kg^-1时,菹草的富集能力最强（BSAF为2.32）.金鱼藻在本实验中BSAF均小于1.0,说明根在镉污染底泥的植物修复中起着重要作用.比较不同植物的TF可以发现,黑藻根部对镉的地上转运能力最强,而菹草主要将镉富集于植物根部,同时与其他植物不同,在镉含量为50mg·kg^-1时,镉已均匀分布在菹草茎部细胞器中.综合植物对镉污染的耐受和富集机制,并结合实际情况,最终将黑藻和菹草选为修复含镉底泥的理想植物,同时结合植物不同的转运能力,建议可仅去除黑藻的地上部分,而及时定期连根拔除菹草.     

甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究

通过土培盆栽试验研究了甘蓝和油菜对土壤中重金属镉的吸收及生物净化作用。以及添加螯合剂对油菜富集镉的影响。实验结果表明：甘蓝对于高浓度镉污染土壤的修复作用并不明显,油菜对于镉污染土壤的净化作用较显著,但添加螯合剂对于提高修复水平效果并不显著。因此油菜较适宜作为镉污染土壤的修复植物,但添加螯合剂对植物修复的作用要视情况而定,不可盲目添加。     

螯合剂和泥炭对苎麻吸收土壤镉的影响

通过生物盆栽试验研究了施用螯合剂(EDTA、柠檬酸)与泥炭对强化苎麻修复重金属镉污染土壤的作用.结果表明,施加泥炭能改善土壤的理化性质,增加苎麻的生物产量,泥炭单施、螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合措施的相对产量分别为1.23、1.13和1.41,因此泥炭和柠檬酸配施处理更有利于植物生长.就植物吸收镉能力来说,螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的配施处理能更好地促进苎麻对镉的吸收,其土壤交换态镉所占镉形态质量分数为61.6%和58.3%,具有强化植物修复的效果.螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭2种组合方式的地上部富集系数分别为1.33和1.32,大于单施(EDTA、柠檬酸和泥炭)处理1.11、1.11和1.05,具有较好的富集效应,同时螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合处理对土壤镉的净化率分别达到了1.13%和1.22%,而柠檬酸和泥炭配施具有较大的生物量,使植株总镉量略高于EDTA与泥炭的组合处理,因而更有利于镉污染土壤的修复.因此,利用螯合剂和泥炭的组合修复措施对强化苎麻修复镉污染土壤能取得更佳的效果.     

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.     

植物修复治理镉污染及其镉富集分子机制研究

镉是一种对人体危害极大的金属,目前镉污染形式严峻,物理和化学方法治理镉污染均出现不同程度的问题,生物治理中的植物修复技术因其安全、低成本等优势受到广泛关注。本文介绍了植物修复技术治理镉污染的研究进展,并对植物积累镉的分子机制进行了阐述,最后提出了相关问题与未来展望。     

镉对5种常绿树木若干生理生化特性的影响

研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,但变化不尽一致。其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。      

Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

甘肃省陇东塬区土壤及农作物中微量元素的分布特征

通过测定甘肃省陇东塬区马岭、西峰和华庆油田区土壤以及小麦、苹果、油菜中Cu、Ni、Cd、Pb、Cr、Zn等6种微量金属元素质量分数,研究塬区土壤中微量元素的空间分布特征及其在植物体内的转移、富集能力.结果表明:塬区土壤中w(Zn)明显高于其他5种元素,其平均值达111.64 mg/kg;w(Cd)最小,在1.64～3.38 mg/kg之间;其余4种元素(Cr、Pb、Ni、Cu)质量分数在20～70 mg/kg之间.当地主要农作物对土壤中微量元素的富集系数均小于1,富集能力一般,其中根部的富集能力相对较大,地上部位均较小.      

喀斯特高原石漠化治理示范区土壤和农作物重金属含量特征

通过采集贵州毕节撒拉溪石漠化治理示范区土壤和主要农作物样品,分析了土壤和农作物样品中重金属Cr,Co,Cu,Cd, Pb,Zn,As和Ni含量,采用富集因子评价了土壤中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数(RI)和生物富集系数评价了示范区土壤重金属的潜在生态风险和农作物对重金属的富集特征.结果表明,示范区土壤中Cr,Co,Cu,Cd,Pb, Zn,As和Ni平均含量分别为123,28.0,67.8,1.52,32.7,132,25.6和56.5mg/kg,除Cd外,其他均低于农用地土壤污染风险筛选值;其中森林土重金属污染程度的评价等级均为无污染-轻度污染,旱地土中Cd和Cu个别样点存在中度污染,其他均为无污染-轻度污染.潜在生态风险评价结果表明,示范区土壤重金属Cr,Co,Cu,Pb,Zn,As和Ni的单项潜在危害指数分别为1.23,4.67,3.39, 1.36, 0.53,8.54和2.83,潜在危害等级均为轻微生态危害,Cd的单项潜在危害等级为中等生态危害,8种重金属的综合生态危害等级为轻微生态危害.Cd在土豆中的生物富集系数为4.05,其他重金属的富集系数均小于2.不同农作物对土壤中不同重金属的富集能力有较大差异,其中Cd,Zn,Co,Cu, Pb和Ni在土壤-土豆系统中的迁移富集能力相对较高,Cr和As在土壤-玉米系统中的迁移富集能力相对较高,其他农作物对重金属的迁移富集能力较弱.     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

典型黑色岩系地质高背景区土壤和农产品重金属富集特征与污染风险

土壤重金属污染是我国的重要环境问题,而区域地质高背景是土壤重金属富集的重要影响因素.黑色岩系风化土壤普遍存在重金属富集的现象,潜在生态环境风险较高,但目前农产品重金属富集的基础数据较缺乏,限制了黑色岩系地质高背景区的土地安全利用与农产品安全生产.对重庆典型黑色岩系地质高背景区313件土壤和289件主要农产品重金属的富集特征、污染风险和土壤重金属赋存形态进行研究.结果表明,相对于我国土壤环境背景值和重庆市表层土壤,研究区土壤Cd、 Cr、 Cu、 Zn和Se富集,Pb不富集;其中98.7%的土壤Cd含量超过风险筛选值,47.3%的土壤Cd含量超过风险管制值,Cd的污染水平和潜在生态风险最高,是研究区土壤的特征污染物.土壤Cd主要以离子交换态存在(40.6%),其次为残渣态(19.1%)和弱有机结合态(16.6%); Cr、 Cu、 Pb、 Se和Zn主要以残渣态存在,Se和Cu的有机结合态、 Pb的铁锰结合态也占较高比例;说明Cd的迁移能力和活性高于其它重金属.研究区主要农产品富集重金属的能力较弱,约18.7%的农产品Cd超标,超标倍数相对较低,重金属污染风险较低.研究可为黑色岩系地质高...     

西南高镉地质背景区农田土壤与农作物的重金属富集特征

为探明高地质背景区农田土壤与农作物系统中重金属富集与转运特征,通过对采自重庆黑色岩系高镉地质背景区的土壤和农作物样品进行分析,并与其他典型黑色页岩区域进行对比研究.发现研究区部分农田土壤pH极低; Cd、Cr、Ni和Zn显著富集.土壤样品Cd的超标率为100%,其次为Cr和Ni,91. 3%的土壤样品Cd污染级别为严重污染及以上.土壤Zn、Cu、Cr和Ni的残渣态占比为80%以上,Cd和Pb较低;弱酸提取态Cd占比27. 0%±6. 4%,Zn和Ni次之.黑色岩系母质风化导致研究区土壤重金属富集,Cd是区域内的特征污染元素,其生物有效性较高,并易于在农作物中富集. Cd的转运系数高于其他元素,农作物中Cd的富集和污染程度最高,特别是叶类蔬菜,平均Cd含量(干重)高达11. 5 mg·kg~(-1),不适于种植和食用;部分农作物Cr超标,存在一定风险.因此,有必要对研究区农田土壤进行污染等级划分,实行科学管控,并进行农作物种植结构调整,以保障当地人群健康.     

典型矿冶区周边农业用地农产品安全风险及影响因素

土壤重金属污染所引发的农产品安全风险日趋严重.以湖南省某典型矿冶区周边农业用地为研究区域,通过分析土壤及农产品重金属含量,揭示了研究区域农业用地土壤重金属污染特征及农产品安全风险,并应用主成分分析及相关性分析手段探明了主要影响因素.结果表明,研究区土壤主要重金属污染物为Cd、Cu、Pb和Zn,平均含量分别为9.12、358、303和185 mg ·kg^-1,pH值范围为4.67~7.22,严格管控类别占比达100%;同种农产品对不同重金属元素的富集情况不同,重金属含量总体表现为：Zn>Cu>Pb>Cd,富集系数（BCF）值为：Cd>Zn>Cu>Pb,其中农产品Pb和Cd超标现象较为严重,超标率分别达78%和41%,具有较高的食用安全风险;不同种类农产品对同一种金属元素富集情况总体表现为叶菜类高于薯类和茄果类;农产品重金属含量可以由2个主成分反映,主成分1方差贡献率高达88.0%,主要受土壤重金属影响（P<0.01）;富集特征除受农产品种类影响外,还可由土壤pH值、阳离子交换量（CEC）和有机质（SOM）含量进行调控（r为-0.407~-0.641,P<0.05）.结果表明,研究区农业用地土壤和农产品均存在多种重金属复合污染,农产品安全风险较高,须规避农作物种植,对污染土壤采取一定的修复管控措施以降低相应风险.     

生物螯合剂EDDS与非生物螯合剂EDTA联合施用下植物提取土壤重金属及潜在环境风险

本文通过盆栽试验研究单一螯合剂EDTA、EDDS以及复合螯合剂的不同EDTA/EDDS配比对玉米和油菜作物重金属Pb、Cu、Cd的富集程度,并且通过淋滤实验分析各种螯合剂处理的土壤淋滤液重金属含量和土壤营养元素流失情况。结果表明:螯合剂的存在明显增加了植物重金属Pb、Cu、Cd的富集系数。植物重金属Pb富集系数在添加复合螯合剂配比3(EDTA/EDDS=1:2)时,达到最高;重金属Cu富集系数在添加复合螯合剂配比2(EDTA/EDDS=2:1)时,达到最高7.3;重金属Cd富集系数在添加单一螯合剂EDTA时达最高。土壤重金属淋滤液浓度在添加复合螯合剂不同EDTA/EDDS配比时比单一施用螯合剂要低。玉米组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比3 > 配比1 > 配比2。油菜组淋滤液中TN平均浓度高低依次为EDTA > EDDS > 配比1 > 配比2 > 配比3。玉米组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度72%,油菜组TP平均流失浓度高于空白对照组TP平均流失浓度54%。     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有"高地质背景、低污染风险"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题.本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd 土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运...     

单一与复合胁迫下油菜对镉、铅的吸收效应

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试植物,通过盆栽试验研究了Cd/Pb单一和复合胁迫下其在油菜体内的吸收和富集特征,并解析了油菜条件下Cd、Pb的交互作用.结果表明,Cd/Pb单一和复合胁迫下油菜体内Cd、Pb的含量均随着其胁迫浓度的增大而增大,但复合胁迫下油菜对Cd、Pb的吸收互为拮抗作用(Cd最大胁迫浓度<7mg.kg-1,Pb最大胁迫浓度<1 500 mg.kg-1);Cd单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力均随着其胁迫浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Pb单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力则均随着其胁迫浓度的增加而持续减小;复合胁迫降低了油菜对Cd、Pb的富集能力和Pb在油菜体内的迁移能力,但提高了Cd在油菜体内的迁移能力;油菜对Cd的吸收能力和其在油菜体内的迁移能力均远远大于Pb;油菜对重金属Cd、Pb的吸收和迁移模式均符合二次方程.     

水培条件下油白菜对Pb、Cd吸收和转运的影响

采用水培实验和室内分析相结合的方法,研究了不同含量Pb、Cd单一和复合污染对金属Pb、Cd吸收和转运的影响。结果表明,Pb和Cd主要在油白菜的根部富集;Cd和Pb不同添加量与油白菜体内累积量之间呈显著正相关。复合污染处理中,油白菜地上部的转运系数BCFCd随外源Pb含量的增大而增加,而根部则相反,即BCFCd随外源Pb含量的增大而降低,说明外源Pb可以促进油白菜对Cd在叶片中的富集,但会抑制Cd在根中的富集;油白菜地上部的BCFPb随外源Cd含量的增大而降低,而根部则相反,即BCFPb随外源Cd含量的增大而增加,说明外源Cd可以促进油白菜对Pb在根中的富集,但会抑制Pb在叶片的富集,Cd对Pb的富集具有双重作用;高含量的Pb(≥500 mg/L)会促进油白菜根部的Cd向地上部转运,而高含量Cd会抑制油白菜根部的Pb向地上部转运,使得更多的Pb滞留在油白菜地下部。