镉超富集植物商陆及其富集效应

超累积植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿。对株洲市铅锌冶炼厂生产区生长的8种不同的植物进行了采样和调查。通过生物量测定和植物体内镉质量分数分析,发现商陆(Phytolaccaacinosa)体内镉质量分数较高,生物量大,且呈现地上部的质量分数大于地下部的规律。通过室外盆栽模拟试验,进一步研究商陆对土壤中镉污染的忍耐、积累能力,以检验这种植物修复Cd污染土壤的可能性及其潜力。结果表明,在Cd污染水平大于50mg·kg-1条件下,商陆茎及叶的Cd含量分别超过了100mg·kg-1这一公认Cd超积累植物应达到的临界含量标准,其地上部Cd含量大于其根部Cd含量,且地上部Cd富集系数大于1。与对照相比,植物的生长未受到抑制,商陆对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征。同时,利用吸收量系数对商陆的镉去除能力和富集特征进行了评价判断,证实商陆是一种Cd超积累植物,这为镉污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

3种土壤类型下镉胁迫对红椿生物量分配及其镉富集特性的影响

红椿(Toona ciliata Roem.)为中国国家级(Ⅱ)重点保护植物,同时也是(亚)热带珍贵速生用材树种。为了解镉(Cd)胁迫对红椿生长及镉富集特性的影响,采用盆栽控制试验研究了长江上游3种典型土壤(黄壤、酸性紫色土和冲积土)条件下,不同浓度Cd处理[0(对照)、20、40、80和160 mg·kg-1]对其幼树生长发育、生物量分配、镉积累与分配及镉富集特性的影响,为深入认识镉污染土壤的有效修复提供理论依据。结果显示,(1)低浓度镉胁迫(40 mg·kg~(-1))可促进红椿幼树生长,而高浓度镉胁迫(≥40 mg·kg~(-1))则表现为严重抑制;各器官生物量随镉浓度增加而先升后降,除酸性紫色土壤上茎生物量外。(2)3种土壤条件下,红椿幼树各器官镉含量均随镉处理浓度增大而增大。相同镉浓度处理下主根镉含量表现为:黄壤酸性紫色土≥冲积土,而冲积土条件下侧根镉含量均低于黄壤或酸性紫色土。同时,3种土壤下各器官镉含量随土壤镉浓度增大而增加,且地下部显著大于地上部。(3)随着镉处理浓度增大,除地上部富集系数(BC)在冲积土条件下无显著差异外,其他土壤条件下地上和地下部均显著增大;而3种土壤条件下转移系数(TF)均逐渐降低。高浓度镉胁迫下,幼树BC和TF虽均大于1,但地上部镉含量低于100 mg·kg~(-1)。随着镉浓度升高,3种土壤条件下红椿耐性指数(TI)均先增后降,高镉处理下冲积土TI显著大于黄壤和酸性紫色土壤。红椿虽不是典型的镉超富集植物,但其能在较严重镉污染土壤中较好生存,可作为镉污染区域(特别是镉污染冲击土)潜在的土壤修复树种。     

不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布

介绍了生态型芦竹(Arundo donax Linn)的生物特性,并对芦竹修复湿地重金属污染能力进行了研究。芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等特点,在重金属污染环境下,有较好的耐受性。研究不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布,对重金属污染湿地的修复具有指导作用。采集了4个不同环境下的芦竹样本,对重金属富集量和在植物器官中的分布情况进行研究分析。结果表明,芦竹对镉、铅、汞有较好吸收,地上部叶内富集量分别为57.40～33.22mg·kg-1,412.4～312.4mg·kg-1,21.5～11.8mg·kg-1,地上部茎内富集量分别为19.50～4.02mg·kg-1,83.1～43.6mg·kg-1,30.0～19.4mg·kg-1。芦竹对铜的富集能力较弱,地上部叶内和茎内富集量分别是12.4～2.8mg·kg-1,1.4～0.4mg·kg-1。铜和铅在植物器官中的分布为根>叶>茎,镉在植物器官中的分布为叶>根>茎,汞在植物中的分布为根>茎>叶。富集量还与土壤中重金属质量分数有关,一般是随着土壤中重金属质量分数的增大而增加。镉、铅、铜在植物叶中的富集系数大于1,汞在植物茎中的富集系数大于1。综合分析结果表明,芦竹在污染或非污染环境中都能较好地富集镉、铅、汞,基于芦竹具有较大生物量特点,芦竹对湿地重金属污染具有较大的修复潜力。研究芦竹对重金属的吸收与分布,旨在为湿地的植物修复技术提供参考依据。     

不同品种蓖麻对镉的响应及修复能力评价

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种有价值的能源作物,可用于修复镉污染农田同时生产生物能源。本研究在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2和5 mg·kg~(-1)),对比研究镉胁迫下30个蓖麻品种的生长状况,评估蓖麻对镉的耐性及蓖麻茎、叶和果实中镉的富集特征,以及不同蓖麻品种对镉的修复能力。研究发现,随着土壤中镉质量分数增加,10个蓖麻品种的生物量增加,20个蓖麻品种的生物量减少;表明不同品种蓖麻对镉的耐受程度不同。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg~(-1),平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525mg·kg~(-1),平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力大小依次为茎、叶、果实。基于蓖麻品种茎、叶和果实中镉的质量分数,采用聚类分析的方法分析发现,30个蓖麻品种对镉的富集能力存在差异:4个蓖麻品种为高镉富集型,25个蓖麻品种为低镉富集型。根据蓖麻地上部分中镉质量分数及富集系数(小于1),判断蓖麻不是镉的超富集植物。2 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为26.3~65.7μg·pot~(-1),平均值为42.4μg·pot~(-1)。5 mg·kg~(-1)镉胁迫下,蓖麻地上部分吸收的镉含量变化范围为37.0~121.6μg·pot~(-1),平均值为76.0μg·pot~(-1)。蓖麻地上部分对镉的富集能力及提取能力主要由品种决定,受土壤中镉浓度的影响相对较小。因此,蓖麻作为一种潜在的镉的植物修复作物,不适用于植物提取的用途,可用于植物固定的用途;选用对镉具有较高耐性蓖麻品种种植可以在健康合理地利用镉污染农田的同时生产生物能源。     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

喷施烯效唑(S3307)对2种生态型鬼针草镉积累的影响

随着土壤重金属污染的加剧,探究提高超富集植物对土壤修复效率的方法具有十分重要的现实意义。为揭示烯效唑(S3307)对超富集植物鬼针草(Bidens pilosa)生长和重金属积累的影响,通过盆栽试验,研究喷施不同浓度S3307溶液(0、25、50、75、100和125 mg·L~(-1))对2种生态型(农田生态型和矿山生态型)鬼针草生长和镉积累的影响。结果表明,与对照相比,S3307对2种生态型鬼针草的生长均表现出抑制作用,显著降低其生物量及株高。与对照相比,S3307显著提高2种生态型鬼针草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素等光合色素以及镉含量。当ρ(S3307)为125 mg·L~(-1)时,农田生态型和矿山生态型鬼针草地上部分镉含量均达到最大值,分别比对照提高91.44%和77.79%。对鬼针草镉积累量而言,当ρ(S3307)为25 mg·L~(-1)时2种生态型鬼针草地上部分和整株镉积累量均达到最大值。适当浓度的S3307可以有效提高农田生态型和矿山生态型鬼针草对镉污染土壤的修复能力,当ρ(S3307)为25 mg·L~(-1)时效果最好。     

镉污染农田土壤修复技术及安全利用方法研究进展

作物镉(Cd)超量累积是人体中镉的主要来源。研究镉污染农田土壤修复技术及安全利用方法对保护生态环境及保障食品安全具有重大意义。镉对植物的毒性效应与其生物有效性密切相关,且土壤镉的生物有效性决定其植物根系吸收量,因而基于土壤镉生物有效性调控原理的修复技术是农业环境领域近年来的研究热点。此外,植物镉含量也与植物自身特性密切有关,故筛选不同镉累积特性的植物可为镉污染土壤修复和安全利用提供重要生物质资源。文章综合评述了镉生物有效性的物理和化学调控方法,并分别就超累积植物和低累积作物介绍镉污染农田土壤的植物修复技术和安全利用方法。物理方法如水分管理主要通过改变土壤环境的Eh等理化性质从而影响土壤镉的形态转化过程,进而影响植物镉的吸收量;化学方法如施用钝化剂主要通过改变土壤的pH及土壤镉吸附特性,从而改变土壤镉的生物有效性。低镉累积作物通过减少根系镉吸收或降低地上部镉转运的方式减少可食部镉累积量;镉超累积植物的修复效率主要取决于其镉富集系数的高低及生物量的大小。化学和生物联合调控方法主要通过降低土壤镉含量或阻止镉进入作物可食部,实现"边生产边修复"。农田土壤镉污染修复技术及安全利用方法存在效率低、体系不稳定等问题,探究土壤镉生物有效性关键调控因子及其作用机制、充分挖掘特殊镉累积特性的植物资源并探寻改造植物镉耐性的方法以提高镉污染农田土壤修复效率将是今后该领域的研究热点。     

细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究

为探讨观赏花卉应用于植物修复技术的可行性,以细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)为材料,采用盆栽试验,研究了细叶美女樱对镉的耐性、吸收和富集能力,以期为今后观赏植物应用于重金属污染土壤修复提供理论依据。结果表明,随着镉处理浓度的增加,细叶美女樱干重呈先升高后降低的趋势,20~80 mg·kg~(-1)镉处理能促进植株的生长,100~120 mg·kg~(-1)镉处理对生长无影响,表明细叶美女樱对镉有较强的耐性。镉处理下,根系中丙二醛(MDA)含量和电解质渗透率分别于20和60 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,叶片中MDA含量和电解质渗透率分别于120和80 mg·kg~(-1)镉处理时开始显著高于对照,说明细叶美女樱受到了氧化伤害,且根系受伤害程度较大;氧化伤害更大程度地刺激了抗氧化防御系统,根系中POD、CAT活性的升高幅度大于叶片中CAT、APX活性的升高幅度,但抗氧化酶不能完全消除膜质过氧化引起的伤害。细叶美女樱各器官中镉含量表现为根茎叶的分布格局,植株对镉的转运系数小于1;但是地上部镉富集量高于根系,地上部最大富集量为778.31μg·pot~(-1)。这些结果表明细叶美女樱对镉有很强的耐性和富集能力,是一种良好的修复镉污染土壤的观赏绿化植物。     

镉污染土壤对潜在能源植物生长的影响

利用重金属污染土壤种植能源植物是一种同时解决环境问题和能源问题的新理念,但目前相关研究成果并不多。通过盆栽试验研究人工镉污染土壤中象草Pennisetumpurpureum和亚香茅Cymbopogonnardus两种植物植株的生长状况和两种植物对土壤镉的吸收和富集能力。结果表明,当外源可溶性镉加入到土壤后,其主要是以生物有效性较高的状态存在。土壤镉对象草和亚香茅生长的影响作用有很大的不同,亚香茅比象草具有更强的镉耐受力,其生物量受镉污染影响小。两种植物植株镉含量均随土壤镉添加量的增加而增加。除高镉处理象草外,植物地下部分含镉量比地上部分高很多。高镉处理象草地下部分含镉量比地上部分低的现象可能反映出根系已积累了太多的镉,因而加速了向地上部的转移,从而加剧了植物中毒的程度。赤泥添加剂具有降低土壤酸度,减少植物对镉的吸收和增加象草和亚香茅生物量的作用。     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

镉胁迫下蓖麻对镉及矿质元素的富集特征

目前中国农田遭受镉污染的情况日益严重。蓖麻(Ricinus communis L.)是一种能源作物,同时对镉有较高的耐性和富集能力,因此利用蓖麻资源为合理利用镉污染农田提供了一种可行的途径。在温室条件下(5~32℃)采用盆栽试验,设定2个镉质量分数梯度(2.396和5.396 mg·kg-1),研究镉胁迫下30种蓖麻品种茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)吸收和富集特征,以及矿质营养元素与镉富集的相关性。结果表明:镉在不同组织的分布情况为茎叶果实,铝、钼、硫、锰和铁在不同组织的分布为叶果实茎,钙和镁在不同组织的分布为叶茎果实,铜、锌和磷在不同组织的分布为果实叶茎。在低镉质量分数(2.396 mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为0.600~1.670、0.310~1.970和0.130~0.909 mg·kg-1,平均值分别为1.030、0.831和0.362 mg·kg-1。在高镉质量分数(5.396mg·kg-1)处理条件下,茎、叶和果实中镉质量分数变化范围分别为1.012~4.032、0.698~3.514和0.227~1.525 mg·kg-1,平均值分别为1.964、1.583和0.694 mg·kg-1。蓖麻茎、叶和果实对镉和矿质元素(铝、钼、铜、钙、锌、硫、磷、镁、锰和铁)的富集受蓖麻品种和土壤中镉含量的显著影响。钙、硫、镁、铁的积累与镉的吸收呈显著正相关关系;锌、锰、铜、磷的积累与镉的吸收呈显著负相关关系,而铝、钼的积累与镉的吸收无显著相关关系。因此,合理调控污染土壤中矿质元素的含量可以提高蓖麻对镉污染土壤的修复效率。     

洞庭湖区东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对土壤镉污染反应特征初探

如何利用较为科学、合理的技术方法,对土壤中的镉污染及其修复效果进行监测与评价,是植物修复土壤镉污染实际操作中存在的重要问题。该研究基于东亚金发藓(Pogonatum inflexum)对镉的敏感性反应特征,初步探索一种适用于土壤镉污染的生物监测方法。以含镉背景值相对较低的土壤作为栽培基质,采用梯度质量分数镉胁迫的方式进行研究,结果表明,(1)当土壤中的镉质量分数大于2~3 mg·kg-1时,东亚金发藓植株孢子体和配子体的外观形态在短时间内呈现出显著变化特征;随镉质量分数的增加和时间的延长,小叶受害程度加深,出现黄化或褐变现象,测定期内5 mg·kg-1的镉处理最终可使植株枯亡。(2)叶绿素含量受镉胁迫影响显著,且对镉胁迫时间反应较为迅速:2 mg·kg-1以内的镉处理下,叶绿素含量在7d中的变化均不大;镉质量分数大于3 mg·kg-1时,对叶绿素含量影响显著,且随时间延长叶绿素下降程度更加明显;4 mg·kg-1的镉处理可使叶绿素含量下降3/4以上。(3)镉胁迫导致植物体内可溶性蛋白含量显著降低,处理初期可溶性蛋白含量变化不大,后期则变化明显,可导致蛋白含量减少40%~50%;同时细胞膜脂过氧化作用显著增强(表现为MDA浓度上升),MDA含量增加了1.8倍以上。(4)东亚金发藓叶绿素含量、可溶性蛋白含量及MDA含量等生理参数的变化,可有效指示土壤中镉的生物有效性,并能反映土壤镉安全浓度标准。(5)东亚金发藓的假根对土壤中的镉具有较强的感应能力,植株易受到镉离子毒害并快速、直观地表现出一系列症状,因此可作为有效监测土壤镉污染的理想植物材料。     

土壤中三种盐对油菜富集镉的影响

为了利用被镉污染的盐土,通过实验分析镉污染盐土中三种盐对油菜（Brassica napus）富集镉影响的差异性,探明不同类型镉污染盐土上种植油菜的植物修复效果。以镉超累积植物油菜为研究植物,通过温室盆栽土培试验,将油菜在含有不同质量分数盐（wS：0 g·kg^-1,2 g·kg^-1,4 g·kg^-1,6 g·kg^-1）的含镉（wCd：10 mg·kg^-1）土壤中培养60天,研究油菜对镉的生物富集因子、植株内地上部分和根部镉的质量分数变化。选择土壤中三种主要盐的类型,即氯化钠、硫酸钠和碳酸钠作为分析和研究对象。结果表明,含碳酸钠的土壤对油菜吸收镉有抑制作用,含硫酸钠的土壤对油菜吸收镉也有抑制作用,但效果没有碳酸钠的土壤大,含氯化钠的土壤对油菜吸收镉的影响不显著,只是在高质量分数时对油菜吸收镉有一些促进作用。在含不同类型盐的土壤中,不同土壤盐对油菜富集镉的能力也有显著的差异,土壤中氯化钠对油菜根部富集镉的能力没有显著影响,而对油菜地上部分富集镉的能力有一定的促进作用;土壤中的碳酸钠对油菜地上和地下部分富集镉的能力都有显著的抑制作用,不利于油菜对镉的富集。     

镉对不同硝酸盐累积型小白菜及根际土壤氮素转化的影响

镉污染是农业生态和农产品安全的重大威胁。采用盆栽方法,对比分析硝酸盐高、低累积型品种的小白菜Brassica chinens(前者为品种H,抗病矮脚黄;后者为品种L,金夏时青梗菜)对镉污染的响应,探究不同镉水平对小白菜-土壤系统氮素吸收和转化效应,以期为城郊蔬菜的安全生产提供依据。结果表明,在土壤镉质量分数为0~0.5 mg·kg-1时,小白菜生长不受影响,品种间氮素累积量为品种H品种L。随着镉质量分数的增加,2个品种小白菜生物量均显著降低,品种H单株鲜质量最大降幅达20%,表现更为敏感。镉质量分数高于0.5 mg·kg-1时,显著降低了品种H的氮素吸收和利用,而对低累积品种影响不显著。2个品种小白菜体内硝酸盐含量均在较低的镉质量分数(0.5~1.0 mg·kg-1)处理下有所降低,而当镉质量分数达5.0 mg·kg-1时有所增加,同样是品种H表现更为敏感。随着镉污染水平的增加,小白菜体内镉积累量显著增加,其中品种H在镉质量分数达5.0 mg·kg-1时,累积速率明显降低。通过一元二次模型拟合镉和土壤无机氮质量分数可以得出,镉质量分数为7.1 mg·kg-1时,2个品种小白菜土壤无机氮质量分数均达到最高,分别为34.83和23.73 mg·kg-1。不同品种小白菜在镉污染水平较低时,均具有一定的抗性,而随着镉含量的增加,不同品种对镉毒害响应不同。因此,城郊土壤不同镉污染区域小白菜的种植可依据其品种特性进行选择,从而为蔬菜的生长和土壤的改良提供保障。     

水稻对5种重金属累积特征及食用安全研究

为探究土壤中重金属污染对水稻食用安全性的影响,以上海市青浦区现代农业园区水稻和染毒土壤为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)和汞(Hg)5种土壤重金属在不同含量梯度下水稻生物量变化以及水稻籽粒部分累积特征,并基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)和靶标危害指数法(target hazard quotient,THQ)分析了土壤中5种重金属的安全阈值.研究结果表明,Cd、Hg和Cr对水稻地上部分生物量影响表现为"低促高抑"规律,Ni对水稻生物量影响不明显,随着Pb浓度升高,水稻生物量逐渐下降;水稻籽粒对5种重金属富集能力排序为Ni＞Cr＞Cd＞Pb＞Hg,水稻植株部分对5种重金属的富集量大于籽粒部分,富集趋势与籽粒部分相一致,植株部分含量约为籽粒部分的2倍～8倍,水稻籽粒中Cd、Pb、Ni、Cr和Hg含量与土壤中对应重金属含量呈显著正相关线性关系(P＜0.01);依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中谷物食用安全限量值以及靶标危害指数法,推导出污染区域土壤中各重金属安全阈值为:Cd 0.51 mg·kg-1、Pb 330.33 mg·kg-1、Ni 131.00 mg·kg-1、Cr 231.67 mg·kg-1、Hg 0.93 mg·kg-1.     

龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究

以云南省个旧市重金属污染农田为研究对象,通过野外田间试验研究7种配置种植方式下龙葵(Solanum nigrum)、大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和短萼灰叶(Tephrosia candida)对Pb、Cd和As的吸收特征,探讨3种植物不同配置方式对Pb、Cd和As复合污染农田的修复潜力.结果表明:供试农田土壤Cd和As含量均超出GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的三级标准.所有不同植物配置种植方式中,龙葵地上部对Cd的吸收量最大,为(6.99±0.25) mg·kg-1,大叶井口边草地上部对As的吸收量最大,为(326.98±93.99) mg·kg-1,短萼灰叶地上部对Pb的吸收量最大,为(32.96±5.65) mg· kg-1,均低于超富集植物的临界阈值(Cd 100 mg· kg-1,As1 000 mg·kg-1,Pb 1 000mg· kg-1).比较7种种植方式对污染土壤中重金属的提取效率发现,单作龙葵条件下,龙葵地上部对Pb、Cd和As的吸收量最大,年吸收量分别为1 004.97、152.04和1 534.47g· hm-2,若将Cd和As污染农田土壤修复达到GB 15618-1995中的三级标准,提取效率分别为2.811 6％和1.413％.这说明单作龙葵对Pb、Cd和As复合污染农田具有一定修复潜力,但不适用于修复高浓度重金属污染农田.     

土霉素、镉复合污染土壤的植物-微生物联合修复实验研究

选用紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)与孔雀草(Tagetes patula L.)两种植物与对土霉素有良好降解效果的细菌紫金牛叶杆菌(Phyllobacterium-myrsinacearum)和真菌胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)的混合菌液,对土霉素、镉复合污染土壤进行联合修复。模拟受不同浓度镉、土霉素污染的土壤,在温室进行90 d盆栽实验,通过其修复效果,探讨植物-微生物联合修复土霉素、镉复合污染土壤的可行性。实验结果表明,紫茉莉和孔雀草对镉均表现出良好耐性,孔雀草、紫茉莉生物量都随土壤中土霉素含量增加而下降,土霉素抑制植物对镉的富集;土霉素降解菌有利于提高植物生物量,促进孔雀草、紫茉莉对镉吸收并提高紫茉莉对镉的富集系数。当土霉素质量分数为5 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为30.8%(9号处理),降解效果最好为70.6%(22号处理)。当土霉素质量分数为30 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为17.2%(11号处理);土霉素降解率最高为59.3%(24号处理)。综合比较,孔雀草无论在镉富集能力还是土霉素降解效果上均优于紫茉莉。     

生物质炭对根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响

采用盆栽试验和Tessier连续形态分析方法,研究了不同镉污染水平下(1.0、2.5、5.0 mg·kg-1),施入不同量的生物质炭(0.0、2.5、5.0、10.0 g·kg-1)对根际与非根际土壤中镉形态转化及水稻镉累积的影响。结果表明,(1)施入生物质炭后,根际与非根际土壤中镉的有效性降低。施入生物质炭后,根际与非根际土壤可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机物结合态镉最大可分别降低34.64%和28.15%、49.27%和63.82%、34.58%和24.59%、60.04%和49.00%,残渣态镉最大可分别增加14.79%和16.57%。10.0 g·kg-1生物质炭处理影响效果最显著。在不同处理下,镉形态变化显著且根际与非根际之间的变化呈显著性差异。中低镉污染水平下,施入生物质炭,根际与非根际土壤中镉形态变化趋于一致但镉形态含量存在差异。高镉污染水平下,生物质炭引起根际与非根际土壤中镉形态变化但不显著。(2)施入生物质炭可显著降低水稻各部分镉含量且水稻根部镉含量大于地上部镉含量。在不同镉污染程度下,不同施入量生物质炭处理与对照相比,地上部、根部镉含量最大可分别降低42.51%、22.86%;根部镉含量最大是地上部的2.63倍。10.0 g·kg-1生物质炭对水稻各部分镉含量降低效果最明显。     

忍冬--一种新发现的镉超富集植物

镉(Cd)是毒性最强的重金属元素之一,具有稳定、积累和不易消除等特性,进入土壤环境中易被植物吸收,并可通过食物链进入人体,在人体内不断积累,严重威胁人体健康及生命安全。植物修复技术(Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术。植物修复技术的核心是找到超富集植物(Hyperaccumulator),但现已知的超富集植物往往存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷,且研究对象多集中矿区及草本植物,而对木本植物的研究甚少,因此有必要针对这一问题开展相关研究以丰富超富集植物的种类。为此,本文采用水培和土培相结合的试验方法,研究木本植物忍冬Lonicera japonica Thunb.对不同浓度镉(Cd)的生长响应及积累特性。结果表明：不同浓度的Cd处理对忍冬的生长并未造成毒害症状,表现为其根部和地上部生物量与对照相比并无显著差异。无论水培还是土培生长条件下,在较高浓度的Cd处理下,忍冬仍能保持正常生长,表现出很好的耐性。在水培条件下,当营养液中Cd处理浓度为25 mg·L-1时,忍冬地上部中Cd含量接近300.00μg·g-1;而在土培条件下,当土壤中Cd处理浓度为50 mg·kg-1时,其地上部中Cd含量仍远远高于Cd超富集植物的临界含量标准,即地上部分富集Cd超过100μg·g-1,且其具有较高的耐性系数（index of tolerance,IT均超过0.80）和富集系数（bioaccumulation factor,BF均远超过1.00）,这表明忍冬具备了Cd超富集植物的特征,是一种新发现的Cd超富集植物,将其应用于Cd污染土壤修复具有重要的现实意义。