农田杂草的重金属超积累特性研究

首次采用小区试验方法,对沈阳地区12科22种田间杂草植物进行其积累特性的初步研究.结果表明,小白酒花(Conyza canadensis)、欧亚旋覆花(Znula Britannica)等8种植物地上部Cd的富集系数均大于1,且地上部Cd的含量大于根部Cd的含量,具备了重金属超富集植物的基本特征.植物地上部重金属含量与植物地上部生物量的相关分析表明,植物对重金属的积累量与植物地上部生物量的大小无关.     

有色冶炼污染区土壤污染及重金属超积累植物的研究

对某省两个有色冶炼污染区进行了土壤和植物采样，并对6个样点土壤和11种植物中的As、Pb、Cd、Zn等重金属含量做了测定分析。结果表明：①该区域土壤已经受到不同程度的重金属污染。其中以As和Cd污染最为严重;②从植物地上部重金属富集系数和体内含量来看．钻形紫苑具备了As-Pb-Cd超积累植物的基本特征。进一步研究的价值很大，白苞蒿地上部As、Pb、Cd及小白酒草地上部Cd富集系数均大于1．也具备了超积累植物的基本特征；③大部分植物富集As、Pb、Cd、Zn均呈现地上部高于地下部的富集规律，是通过根系吸收转移还是叶片吸收还有待实验室内人工栽培确定。     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法,研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征.盆栽筛选试验表明,蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-zn复合污染的耐性较强,植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1,具备了镉超富集植物的基本特征.以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明,当土壤中Cd投加浓度分别为25、50、100 mg·kg-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(P<0.05),Cd含量均大于其根部Cd含量,且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg-1,达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg-1.可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法, 研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征. 盆栽筛选试验表明, 蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的耐性较强, 植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1, 具备了镉超富集植物的基本特征. 以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明, 当土壤中Cd投加浓度分别为25、 50、 100 mg·kg^-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(p<0.05), Cd含量均大于其根部Cd含量, 且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg^-1, 达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg^-1. 可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

超积累植物龙葵及其对镉的富集特征

超积累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.杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有超积累植物的某些缺点和不足,是较理想的超积累植物资源.本文通过室外盆栽模拟试验及重金属污染区采样分析试验,首次发现并证实杂草龙葵(Solanumnigrum L .)是一种Cd超积累植物.其中,盆栽试验表明,在Cd污染水平为25mg/kg条件下,龙葵茎及叶的Cd含量分别超过了100mg/kg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 ,同时,与对照相比,植物的生长未受到抑制.污染区采样分析试验进一步表明,龙葵对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征.这一通过未污染区对超积累植物进行筛选的方法,可以为Cd污染土壤的植物修复获得更多具有实用价值的新材料.     

施用超富集植物生物炭对土壤性质及玉米苗期生长的影响

植物提取修复是目前研究较多且极具发展前景的重金属污染土壤治理技术,广泛应用于砷、镉、铜、锌等重金属污染土壤的修复。然而,植物提取土壤重金属后产生大量植物残体的处置成为目前环境治理的难点。本研究通过将超富集植物伴矿景天和苎麻收割后制备成生物炭(350℃)进行盆栽实验,观测了超富集植物生物炭对玉米生长的影响,评估了超富集植物炭化处理的可行性。结果显示:添加苎麻生物炭(ZM)可以显著减少玉米地上部氮磷含量,但对生物量、光合等指标无显著影响,同时玉米地上及地下部分重金属Zn、Cd含量稍有增加;而添加景天生物炭处理(JT)玉米的总生物量相比对照降低了44.4%,蒸腾速率等光合参数也显著低于对照处理,根体积、根表面积和总投影面积分别降低了35.1%、28.1%和28.1%,玉米地上部和根部Zn含量为对照的16.0、21.7倍,Cd含量为对照的11.6、25.8倍。结合原材料以及生物炭中Zn、Cd含量分析,其差异主要由苎麻、景天中Zn、Cd含量不同所致,景天和苎麻自身重金属含量是决定其是否可以生物炭化并应用于农田的关键因素。     

矿区周边土壤重金属污染治理的优势植物筛选——以关中西部某铅锌冶炼区为例

通过对关中西部某铅锌冶炼区周边实地调查、采样和室内样品分析,采用原子吸收分光光度计测定铅锌冶炼区周边地区长势良好的13种优势植物对Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的吸收与富集能力及其富集特征。结果表明,矿区土壤均受到Pb、Zn、Cd 3种重金属的污染,13种植物体内的Pb、Zn、Cd的含量比正常植物的含量高出数倍,白蒿、蒲公英、播娘蒿、牛舌草和秃疮花这5种植物对于Pb、Zn、Cd这3种重金属的转移系数均大于1,从植物体内重金属含量、转运系数和富集系数3个指标来看,白蒿和蒲公英可作为首选的2种先锋植物。此结果为利用本土植物治理铅锌矿区土壤重金属污染提供一定的参考依据。     

不同供磷水平对四种超富集植物生长及吸收重金属的影响

本论文通过水培试验研究了以KH2PO4作为磷(P)源在不同浓度(0~45.52 mg·L-1)和以Ca3(PO4)2作为磷(P)源在22.76 mg·L-1对Zn/Cd超富集植物东南景天Sedum alfredii、Zn/Cd/Ni超富集植物遏蓝菜Noccaea caerulescens(两个品种)和Ni超富集植物庭荠属Alyssum murale在20 mg·L-1(Zn)、18 mg·L-1(Ni)、10 mg·L-1(Pb)和0.5 mg·L-1(Cd)胁迫下的生长和吸收重金属的影响.试验结果表明严重缺磷的无磷和磷酸钙源处理显著抑制了这些超富集植物的生长,但4种超富集植物的地上部生物量在11.38、22.76、45.52 mg·L-13个磷水平处理之间均无显著差异.正常营养液的供磷水平(22.76 mg·L-1),S.alfredii对Zn/Cd和N.caerulescen 1号对Zn/Cd/Ni的吸收累积达到最大值,而高浓度的磷素供应(45.52 mg·L-1)显著抑制了这两种植物对相应元素的吸收;A.murale对Ni/Cd/Pb的吸收累积均在高浓度的磷素供应(45.52 mg·L-1)获得最大;增加磷的供应对N.caerulescen 1号吸收累积Zn/Ni/Cd/Pb产生了不同的效应.这些超富集植物提取重金属的最佳供P水平因植物种类而不同.     

铅锌尾矿污染区3种菊科植物体内重金属的亚细胞分布和化学形态特征

通过实地调查分析广西阳朔某铅锌尾矿污染农田自然生长的3种常见菊科植物野艾蒿、胜红蓟和野茼蒿体内的重金属含量,并采用差速离心与化学试剂提取法分析重金属在植物中的亚细胞分布及其存在的化学形态,探究菊科植物对重金属的积累、耐性特征和机制.结果表明,污染区土壤受Cd、Pb、Zn这3种重金属污染严重,其含量分别比国家土壤环境二级标准(GB 15618-1995)超标37.7、5.7和8.9倍,植物体内Cd、Pb和Zn含量都超过正常范围.野茼蒿和胜红蓟对Cd具有较强的迁移能力和富集能力,适用于Cd污染土壤的生态修复.此外,野茼蒿的茎和叶中Cd的含量分别为159.6 mg·kg~(-1)和219.5mg·kg~(-1),超过Cd超富集植物的临界标准,可见野茼蒿完全具有Cd超富集植物的基本特征,是Cd超富集植物.3种菊科植物地下部和地上部的Cd、Pb和Zn主要分布在液泡可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.植株中大部分的重金属以迁移性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和重金属以低活性的化学形态为主可能是3种菊科植物应对重金属胁迫的重要耐性机制.与野艾蒿相比,胜红蓟和野茼蒿茎叶中的Cd更多地贮存在液泡中,且地上部"活性态"Cd的积累比例低于根系,这些很可能是胜红蓟和野茼蒿忍耐和富集镉的重要途径.     

微塑料对超富集植物少花龙葵Cd累积的影响

为研究微塑料对超富集植物修复重金属污染土壤的影响,文章通过温室盆栽实验,以镉(Cd)超富集植物少花龙葵为研究对象,探究聚乙烯(PE)微塑料颗粒(0、0.01%、0.1%、1%)(以w/w计)以及Cd(0、5、15、30 mg/kg)复合作用对少花龙葵生长及Cd累积影响。结果表明：与单一Cd处理相比,0.1%和1%的PE能显著降低土壤pH,提高Cd的生物有效性;5 mg/kg的Cd与PE复合处理显著降低了少花龙葵的生物量,增加了少花龙葵组织中Cd的含量,且Cd含量随着PE浓度的增加显著增加;但所有处理对少花龙葵Cd的累积量均无显著影响。研究表明,少花龙葵的生长及对Cd的吸收会因PE浓度、Cd浓度的不同而异。深入研究微塑料对超富集植物修复效率的影响,对拓展土壤重金属污染植物修复的实际应用具有重要意义。     

重金属复合污染下草本植物两两组合水培的富集特性

为了探明草本植物两两组合培养对其重金属富集特性的影响,寻求修复V、Pb、Cd、Cr复合污染的最佳草本植物组合模式,在V、Pb、Cd、Cr 4种重金属〔ρ分别为14.0、0.8、6.0、4.0 mg/L〕共存的水培条件下,研究蒌蒿(Artemisia selengensis turcz)、三叶草(Trifolium repens)、鱼腥草(Houttuynia cordata)和紫花苜蓿(Medicago sativa) 4种草本植物两两组合培养时的重金属富集特性,以及对植物生物量、重金属富集量和转运系数的影响. 结果表明:4种草本植物两两组合培养会在不同程度上影响植物的重金属富集特性,在重金属富集能力方面,蒌蒿、鱼腥草和紫花苜蓿分别与三叶草组合培养时,其地上部分w(Cr)分别比单独培养时提高约157%、303%、639%;两两组合培养时,紫花苜蓿可促进蒌蒿、鱼腥草和三叶草对Pb的吸收. 在重金属转移能力方面,效果最突出的是“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式,其中三叶草对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的转运系数分别是单独培养时的1.19、2.52、22.60和1.67倍;对不同组合模式下植物地上部分重金属提取量的分析结果显示,“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的提取量均较高,分别为1 555、1 688、473、482 mg/kg,表明该组合模式能够有效缓解地表径流对附近土壤造成的叠加污染. 因此,水培条件下不同草本植物两两组合培养会改变植物的重金属富集特性,并且与植物种类有关.      

Potential of weed species applied to remediation of soils contaminated with heavy metals

To screen out a series of ideal plants that can effectively remedy contaminated soils by heavy metals is the main groundwork of phytoremediation engineering and the first step of its commercial application on a large scale. In this study, accumulation and endurance of 45 weed species in ]6 families from an agricultural site were in situ examined by using the pot-culture field experiment, and the remediation potential of some weed species with high accumulation of heavy metals was assayed. The results showed that Solanum nigrum and Conyza canadensis can not only accumulate high concentration of Cd, but also strongly endure to single Cd and Cd-Pb-Cu-Zn combined pollution. Thus 2 weed species can be regarded as good hyperaccumulators for the remediation of Cd-contaminated soils. Although there were high Cd-accumulation in Artemigia selengensis, Znula britannica and Cephalanoplos setosum, their biomass was adversely affected due to action of heavy metals in the soils. If the problem of low endurance to heavy metals can be solved by a reinforcer, 3 weed species can be perhaps applied commercially.     

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

中国主要湖泊表层沉积物重金属污染特征与评价分析

为了解我国主要湖泊沉积物中重金属的污染特征,通过搜集整理已公开发表的文献资料数据,分析了我国31个主要湖泊表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属含量的平均值及其分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对其污染程度进行评价。结果显示:我国31个湖泊的沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分别为16.39,0.497,6.29,36.89,0.076,35.37,99.52 mg/kg,大部分元素含量平均值的最大值分布区域较为分散。地累积指数评价结果表明:8种重金属的平均污染程度由高到低依次为Cd>Hg>Cu>Zn>As>Ni>Zn>Cr,Cd和Hg在多个湖泊沉积物中达中度到重污染。潜在生态风险指数评价结果表明:8种重金属的潜在生态风险系数从高到低依次为Cd>Hg>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn。8种重金属的总地累积指数和综合潜在生态风险具有显著的地域差异(P0.05),表明我国主要湖泊具有各自不同的重金属污染特征。     

8种木本植物对矿渣中重金属的吸收与富集研究

研究通过测定栽培在铅锌矿渣中的8种木本植物体内的Pb、Zn、Cu、Cd含量,分析比较了其吸收和富集4种重金属的能力。结果表明:Pb、Zn、Cu、Cd主要富集在植物根部,只有很少一部分重金属转移到植物地上部组织中,8种植物并非超富集植物,实地植物修复中可选取光皮树、黧蒴栲、楠木以及杜鹃作为修复铅锌污染土壤的潜力树种。     

蒌蒿(Artemisia selengensis)对土壤中镉的胁迫反应及修复潜力研究

以洞庭湖湿地新发现的Cd高富集植物——蒌蒿(Artemisia selengensis)为试验材料,采用盆栽方式,系统研究了蒌蒿在生长期内对Cd的性状反应及富集特征.结果表明,大于40mg.kg-1的Cd胁迫对蒌蒿叶片伤害明显,且导致生物量下降,但植株在100mg.kg-1胁迫下可完成生活史,对Cd有较强的耐受能力;土壤中有效态Cd的含量仅占土壤全Cd含量的15.3%～37.1%;相同胁迫浓度下,各生长阶段的植株体内Cd含量差别不大,但由于生物量的原因,幼苗期对Cd的提取量显著小于其他时期,其中40～60mg.kg-1的Cd处理可使蒌蒿地上部分Cd含量达492～588mg.kg-1(成株期),且植株对该浓度范围的Cd污染去除效果最好;蒌蒿可作为对湿地土壤Cd污染较理想的修复植物加以研究和利用.     

湘西花垣矿区主要植物种类及优势植物重金属蓄积特征

矿区重金属污染严重,寻找和发现适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物是矿区植被恢复和污染土壤修复的前提.通过对湘西花垣县锰矿、铅锌矿区植被调查,共记录到高等植物76种,隶属69属,39科.对两矿区的主要优势植物及其土壤重金属含量进行了测定、分析,结果表明,两矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过国家土壤环境质量二级标准阈值,对矿区土壤造成了污染.主要优势植物均能适应矿区土壤重金属元素较高的环境,对重金属具有一定的耐性,但不同植物对重金属的吸收和蓄积特征不同,油茶、芒萁吸收的重金属主要分布在地上部分,属于金属富集型植物,适于修复湘西矿区重金属污染中等且使用价值较高的污染土壤;灰白毛莓、山莓、毛萼莓、魁蒿、蕨吸收的重金属主要累积在根部,属于根部囤积型植物;芒草、白茅、箬竹、飞龙掌血根、茎、叶重金属含量均较低,属于重金属规避型植物.这2种类型的植物适合种植在湘西矿区重金属污染严重、使用价值相对较低、面积较大的矿山废弃地.