铜胁迫对3种草本植物生长和重金属积累的影响

采用盆栽试验,研究了不同浓度Cu胁迫对3种草本植物弯叶画眉草、象草和苏丹草生物量、根系耐性指数、Cu积累量、富集系数、转运系数的影响。结果表明,弯叶画眉草和象草生长随着Cu胁迫浓度的升高呈现"上升-下降"趋势,胁迫浓度低于100 mg·kg~(-1)时促进生长;苏丹草生长随着Cu胁迫浓度的增加而下降;弯叶画眉草、象草和苏丹草的Cu耐性指数分别是130.63、149.15和75.81。3种植物对重金属Cu均以根系积累为主,积累量随着Cu处理浓度的增加显著升高;对Cu的吸收和富集能力为象草苏丹草弯叶画眉草,Cu从根系转运到地上部的能力为弯叶画眉草象草苏丹草,转运系数均小于1。可见,象草耐性较强,可用于Cu污染土壤植物修复;弯叶画眉草转运能力较强,可用于Cu污染土壤生物净化。     

铬在三种湿地植物中的积累与分布

铬污染是最常见的水体污染.随着电镀业、制革业、制药业和印染业等工业的发展,大量的含铬废水进入地表径流,造成水体污染.过量的铬对植物有很强的毒害作用,也是公认的致癌物质.很早以前人们就认识到一些水生植物(如水葫芦、浮萍等)能够吸收污染水体中的重金属.我国在重金属污染废水的湿地处理技术研究还不够深入.目前对于重金属污染水域的修复主要集中于采用水面漂浮植物.     

植物根系分泌物分析及对湿地微生物群落的影响研究

植物是人工湿地的重要组成部分,其通过根系分泌物对湿地中的微生物群落结构产生影响。本研究分析了美人蕉（Canna indica）、茭白（Zizania caduciflora）、千屈菜（Lythrum salicaria Linn）等3种湿地植物的根系分泌能力及分泌物组成。3种植物的根系分泌物主要组成物质相似,均含有小分子有机酸、酚类、芳香族蛋白质,但各组成比例有所差异。分泌能力则随生长周期持续下降,千屈菜的分泌能力远强于美人蕉和茭白。本研究利用醌指纹研究人工湿地中微生物群落结构,结果发现不同湿地植物对湿地中微生物的组成和多样性产生显著影响。     

磷胁迫对高原湿地浮水植物大藻根系分泌物的影响

目前湿地水体富营养化越来越严重,其自净能力逐渐下降.通过研究湿地典型浮水植物大薸根系分泌物在磷胁迫下的适应机制,以期为高原湿地污染修复的根际调控措施提供科学依据.实验采用营养液水培方式,研究不同磷浓度胁迫对大薸根系分泌物的影响.结果表明,大薸根系分泌物主要有烷烃、酯、醇、胺、苯和酸类化合物,无磷处理分泌物中烷烃类、酸类和胺类的相对含量较大,分别占总检出面积的41.02%、24.74%和12.11%,其中三类化合物中分泌量最多的物质分别为环戊硅氧烷8.47%,邻苯二甲酸20%,萘胺6.39%;在磷胁迫下,大薸根系分泌物的种类和对应的相对含量差异较大且分泌物的种类逐渐减少,其中邻苯二甲酸的含量在每一种胁迫条件下相对含量均较高;磷胁迫下的大薸根系分泌物有机酸总的相对含量均高于无磷胁迫状态,且随着磷浓度的增加,有机酸的种类和相对含量减少;邻苯二甲酸、苯二羧酸和环己硅氧烷在6种磷胁迫下的根系分泌物中相对含量显著差异且随着磷浓度的增加均出现先增加后减少的变化趋势;磷胁迫浓度与邻苯二甲酸间有极显著的负相关关系,与苯二羧酸存在显著的负相关关系,其中邻苯二甲酸与苯二羧酸间存在极显著的正相关关系.本研究表明磷胁迫下大薸根系增加邻苯二甲酸的分泌是响应环境胁迫的一种重要机制.     

底泥氧化还原环境对苦草(Vallisneria natans)生理生态及重金属元素摄取的影响

有机物降解消耗溶解氧导致的底泥厌氧环境会显著影响水生植物的生长和水生植物对某些重金属的吸收。在模拟底泥厌氧条件下,以苦草(Vallisneria natans)为研究对象,研究了受重金属污染底泥在厌氧条件下对苦草的胁迫作用,以及对苦草吸收重金属的影响。结果表明:重金属污染底泥在厌氧条件下会降低苦草叶绿素含量、可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性,提高可溶性糖含量,但一定程度的厌氧环境则会促进植物生物量的积累,同时增加苦草对Cr、Ni、Pb和Cu的吸收。厌氧条件下苦草地上部分Cr、Ni、Pb和Cu含量分别是非厌氧条件下的2.2、5.4、3.0和1.5倍;与之相反,底泥厌氧环境不利于植物吸收Zn,厌氧环境下苦草地上部和根系Zn含量只有非厌氧环境下的64%和81%。底泥的厌氧环境会影响沉水植物对底泥重金属的吸收量,这种影响因重金属元素种类不同而有所差异。     

根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展

植物通过调节根分泌物的组成来改变根际状态以适应外界环境。在重金属胁迫下,植物根系分泌物种类和量会发生显著变化。根系分泌物可通过溶解、螯合、还原等作用活化土壤重金属,提高重金属的植物有效性,或固定和钝化重金属,降低重金属的移动性。文章就根系分泌物对土壤重金属形态、有效性及其在重金属吸附解吸中的作用,根系分泌物活化土壤重金属的影响因素等国内外研究进展作了综述,并对该领域今后的研究方向进行了探讨。     

几种湿地植物对重金属镉胁迫的生理生化响应

通过水培试验研究了不同质量浓度的重金属镉(0、20、30、40、50、60 mg·L-1)胁迫对水生美人蕉(Canna glauca)、红蛋(Echinodorus osiris)、风车草(Cyperus alternifolius)、彩叶草(Coleus blumei benth)等湿地植物体内丙二醛、脯氨酸、镉的含量以及细胞膜的透性变化的影响,探讨了镉胁迫下不同湿地植物对镉的生理生化响应和耐受能力,为应用人工湿地处理含镉废水提供依据.研究结果表明,在镉胁迫下4种供试植物叶片的丙二醛含龟和膜透性增加,并且试验条件下,培养液中镉质量浓度越高植物叶片中阿二醛细胞膜透性也越高;植物叶片中脯氨酸质量分数变化则有所不同,培养液中镉质最浓度处于0～40 mg·L-1时,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度增加而增加,镉质量浓度高于40 mg·L-1,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度的增加而降低.不同湿地植物对镉胁迫响应也显著不同,丙二醛含量、脯氩酸质量分数和细胞膜透性大小为:彩叶草>风车草>红蛋>美人焦.由此可见,4种供试植物耐受镉害的能力依次为:美人蕉>红蛋>风车草>彩叶草.美人蕉和红蛋在含镉废水人工湿地生态上程修复中具有很好的应用前景.     

垂直流-水平潜流复合人工湿地深度处理电镀废水的效果

采用垂直流-水平潜流复合人工湿地对金华清湖电镀厂排放的电镀废水尾水进行深度处理,研究复合人工湿地对电镀废水的深度净化效果,并对复合人工湿地在低(30 cm·d-1)、高(55 cm·d-1)水力负荷条件下的去除效果进行对比试验,探讨水力负荷对复合人工湿地处理能力的影响.复合人工湿地主要由调节池、垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和集水池四部分组成,电镀厂化学沉淀处理后的尾水先经一级垂直流人工湿地的基质和植物根系的过滤、吸附作用,刺激微生物活性,再流入水平潜流人工湿地完成二级处理,依靠植物、微生物、基质三者的联合作用从而使电镀废水得到深度净化.其中,垂直流人工湿地种植凤眼莲(Eichhornia crassipes)、稗草(Echinochloa crusgalli)和空心莲子草(Herba Alternantherae)3种水生植物,潜流人工湿地种植藨草(Scirpus triqueter)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、芦苇(Phragmites communis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)5种水生植物.结果表明,复合人工湿地对电镀废水的净化效果非常显著,对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属和COD具有很高的去除率,处理后Zn、Cu、Cr、Mn和COD的质量分数分别为15.9%、12.4%、15.2%、28.5%和32.9%.其中,Cu、Mn和COD出水符合<污水综合排放标准>(GB8978-1996)一级标准,而Zn、Cr虽有很高的去除率,但并未达到标准.研究同样表明,复合人工湿地对电镀废水的去除效率存在一个最适宜的处理时间,过短和过长的处理时间都不利于污染物的去除.低、高水力负荷对比试验研究表明,水力负荷对COD的去除效果影响较大,对Zn、Cu、Cr、Mn的影响较小;在高水力负荷条件下,复合人工湿地对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属仍然具有很高的去除率,其质量分数分别降到32.3%、27.7%、30.8%、43.2%.     

不同浓度植物根系分泌物微生态效应研究

探讨夹竹桃(Nerium oleander)根系分泌物对土壤微生物量碳、呼吸强度等微生物学特征及土壤微生物群落功能多样性的影响,深入揭示夹竹桃根系分泌物的微生态效应,通过向土壤中添加植物根系分泌物溶液的方法,研究了不同浓度(CK,15 mL去离子水作为对照;LC,5 mL分泌物+10 mL去离子水;MC,10 mL分泌物+5 mL去离子水;HC,15 mL分泌物)的外源植物根系分泌物对土壤理化性质、土壤微生物群落功能多样性、微生物量碳、微生物熵、基础呼吸和代谢熵的影响。结果表明,不同浓度根系分泌物处理pH值显著低于CK(P<0.05);有机碳、含水量、全氮、碱解氮、速效磷含量显著高于CK(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK;而土壤全磷无明显差异(P>0.05)。细菌、真菌、放线菌和微生物总数均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。微生物量碳、微生物熵和基础呼吸均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。土壤代谢熵表现为HC>MC>LC>CK,HC和MC差异不显著(P>0.05)。平均吸光值、物种丰富度指数、Mcintosh指数均显著高于对照(P<0.05),不同处理之间差异均显著(P<0.05),其大小表现为HC>MC>LC>CK。不同处理间优势度指数差异不显著(P>0.05)。主成分分析表明:中浓度根系分泌物处理的土壤与CK土壤微生物群落代谢特征相近,其明显不同于高浓度根系分泌物处理的土壤,说明它们对单一碳源的利用能力不同,其群落代谢特征存在差异。总体来看,高浓度的根系分泌物能够显著改变土壤微生物学特性及群落功能多样性。     

梭鱼草和芦苇人工湿地对重金属和营养的去除率比较

为探讨梭鱼草(Pontederia cordata L.)作为人工湿地植物的应用潜力,通过在室外用瓷盆(上直径80 cm,底直径50 cm,高45 cm)构建单种潜流湿地,比较了梭鱼草与常用的人工湿地植物芦苇(Phragmites australis Trin.e x S t e u d.)在人工湿地中对营养物质和重金属Cd2+和Pb2+的去除率.结果显示,梭鱼草对总氮(TN)和生化需氧量(BOD5)的去除率显著高于芦苇(P<0.05).两种植物湿地对Cd2+和Pb2+的去除率无显著差异.两种植物体内Cd2+和Pb2+的含量均是根>茎>叶,根部为主要的富集器官.污水停留2 d和停留7 d,两种湿地对营养物质的去除率差别不大,而对重金属的去除率,停留7 d显著高于停留2 d,表明人工湿地对重金属的去除比对营养的去除要慢一些.研究表明,梭鱼草是一种具有良好景观效果和较高去污率的湿地植物,在人工湿地中具有较好的应用潜力.