水生植物生态修复重金属污染水体研究进展

综述了挺水植物、漂浮植物、浮叶植物、沉水植物等4种水生植物在生态修复重金属污染水体领域的进展,重点阐述了水生植物对重金属的蓄积效果以及生态修复的影响因素,总结了水生植物生态修复的适用范围和不足,并简要介绍了水体中的重金属通过水生植物进入食物网的生态过程,最后展望了提升水生植物蓄积重金属能力的研究方向。     

污染水体的生物修复技术研究进展

详细介绍了污染水体生物修复技术的特点 ,综述了近年来国内外水体生物修复技术的研究和应用现状 ,并评述了水体生物修复技术存在的问题以及污染水体生物修复的发展方向     

水体重金属的污染危害及其修复技术

近年江河湖泊重金属含量呈逐年上升趋势,同时累积于蔬菜、肉类、鱼类、海鲜中,富集于动植物体内,已严重威胁着人们的健康,而对于水体重金属污染的修复尚未引起人们的足够重视,因此,针对目前中国水环境的污染现状,介绍其修复对策.     

水体铯污染的生物效应与修复植物筛选

研究铯对水生植物的生物效应,筛选对铯富集能力强的水生植物,能够为水体铯污染的修复治理提供方法依据。设计铯污染浓度为0、0.5、2.5和10 mg/L,9种水生植物,3次重复,研究铯对不同水生植物生物效应(BE)和不同水生植物对铯的吸收和富集情况。结果表明,不同植物对水体铯污染有不同的反应。就增加鲜重而言,绿萍、水花生、轮叶狐狸藻、水蓼、水葱增加鲜重大于对照;眼子菜、水葫芦、水稻增加鲜重小于对照;不同植物的铯含量不同。平均铯含量依次为水花生 >水蓼 >水稻 >水葫芦 >水葱 >眼子菜 >轮叶狐狸藻 >绿萍,其中水花生为935.12 mg/kg DW,水蓼为825.93 mg/kg DW,水稻为723.38 mg/kg DW;不同植物清除水体铯污染的能力不同。收获时水体铯浓度降低最多至最少的依次是水蓼、水花生、水稻、轮叶狐狸藻、水葱、水葫芦、绿萍和眼子菜。根据生物效应、植物铯含量、水体铯减少情况,水花生、水蓼、水葫芦和水稻可以作为铯污染水体修复植物。     

3种含铁材料对重金属和砷复合污染底泥稳定化处理

选用3种含铁材料FeCl3、Fe(OH)3和FePO4,开展重金属和砷(As)复合污染底泥的稳定化处理实验,并用毒性浸出测试(TCLP)的结果和底泥交换态重金属(Pb、Cd、Cu、Zn)及As的含量来评价其稳定化效果。结果表明,(1)FeCl3和FePO4降低了底泥pH值,Fe(OH)3轻微地提高了底泥pH值。(2)FeCl3活化了底泥中Pb、Cd、Cu、Zn,使其浸出量和交换态含量增加,对As浸出量的影响不大,但使底泥中As交换态含量明显降低,且在最大添加量(8.00 g/kg)时As交换态含量未检测出;Fe(OH)3降低了Cd交换态和浸出量,稍增加了As交换态和浸出量,但对Pb、Cu、Zn交换态和浸出量影响不明显;FePO4明显降低了Pb的浸出量和交换态含量,略微降低了交换态Cd、Zn含量,对交换态Cu影响不大,但明显增加了As的浸出量和交换态含量。综上,FeCl3对As具有较好的稳定化效果,但明显活化了底泥中的4种重金属;Fe(OH)3亦对底泥中Cd有一定稳定化效果;FePO4对Pb的稳定化效果较好,但明显活化了底泥中的As。显然,3种含铁材料都不能实现底泥中重金属和As的同时稳定化。     

水生植物修复氮、磷污染水体研究进展

氮、磷是引起水体富营养化、导致水质恶化的重要因素,因此去除氮、磷一直是污水处理的重要任务.鉴于传统物理、化学方法存在的操作难、成本高、易产生二次污染等问题,人们越来越多地将目光转向利用水生植物去除氮、磷营养物质、净化水质上.介绍了近年来国内外应用水生植物修复氮、磷污染水体的方法、效果及其影响因素,探讨了水生植物净化污染水体的机制.针对目前研究中的不足,提出今后应在不同植物种类开发、植物组合优化以及植物的净化机制等方面加强研究.     

利用芦竹修复重金属污染湿地的研究

研究了芦竹（Arundo donax linn）对Cu^2＋、Ni^2＋、Cr^6＋重金属污染湿地的响应和对该污染湿地的影响。实验结果表明，芦竹对这3种重金属离子有一定的耐受性，并有不同程度的吸收，Cu^2＋、Ni^2＋和Cr^6＋去除率分别为63．8％，42．3％和34．4％。芦竹在100mg／kg浓度的Cu^2＋、Ni^2＋污染湿地中生长正常，在低浓度（55mg／kg）Cr^6＋污染中能存活，但生长速度较慢。在100mg／kg浓度Cr^6＋污染湿地中，出现急性中毒现象，半月后致死。在重金属污染环境中，芦竹普遍出现失绿现象，但除高浓度cr。’（100mg／kg）以外，都能正常存活，表现出较强的适应性。     

Sm-Gly-VB6对Pb-Cd胁迫下五种树木若干生理生化指标的影响

采用叶圆片法研究了模拟 Pb- Cd胁迫污染对 5种树木若干生理生化指标的影响。结果表明 ,Pb- Cd胁迫 ( Pb70 0 m g·L-1 ,Cd2 0 m g/ L)使 5种树木的叶绿素含量、质膜透性、过氧化氢酶活性、叶片内 Pb和 Cd的富集量均产生明显变化。经 Sm- G ly-VB6处理的 5种树木 ,上述各项指标的变幅明显减小 ,说明 Sm- G ly- VB6对重金属伤害植物有一定的缓解作用     

利用芦竹修复重金属污染湿地的研究

研究了芦竹(Arundodonaxlinn)对Cu2+、Ni2+、Cr6+重金属污染湿地的响应和对该污染湿地的影响。实验结果表明,芦竹对这3种重金属离子有一定的耐受性,并有不同程度的吸收,Cu2+、Ni2+和Cr6+去除率分别为63.8%,42.3%和34.4%。芦竹在100mg/kg浓度的Cu2+、Ni2+污染湿地中生长正常,在低浓度(55mg/kg)Cr6+污染中能存活,但生长速度较慢。在100mg/kg浓度Cr6+污染湿地中,出现急性中毒现象,半月后致死。在重金属污染环境中,芦竹普遍出现失绿现象,但除高浓度Cr6+(100mg/kg)以外,都能正常存活,表现出较强的适应性。     

受污染景观水体的生物修复

应用生物刺激剂BIOE1对受污染的人工景观池水进行生物修复试验。现场试验的结果表明,生物刺激剂BIOE1能有效地对受污染的景观池水进行生物修复,处理后的池水清澈,水体中的溶解氧浓度显著提高,CODCr、氨氮、总磷和浊度的去除率分别为68%、93%、75%和83%。所用生物刺激剂不含外来微生物,对人体和鱼类无毒性。     

有效微生物菌与水生植物联合净化珍珠蚌养殖废水

以无有效微生物(EM)菌与水生植物的珍珠蚌养殖水体(NSE)作为对照组,对EM菌(EM)、苦草+菹草(VP)、水芹菜+水葱(OS)、苦草+菹草+EM菌(VPE)以及水芹菜+水葱+EM菌(OSE)净化珍珠蚌养殖废水的效果进行了对比研究。实验结果表明,EM、VP、OS对珍珠蚌养殖水体N、P均有较好的净化效果,VPE与OSE去N、P效果更佳。净化28 d后5组合中VPE对NH4+-N的去除效果最好,去除率达98.79%;OSE对NO2-N与TN的去除效果最佳,去除率分别达88.09%和91.53%;TP的去除率VPE最高,达91.75%;而COD的去除率以VP最高,达94.97%,效果好于VPE与OSE;EM池水体DO质量浓度第8天达到峰值(9.88±0.61)mg/L,VP、OS、VPE与OSE均在第16天左右达到峰值。实验数据还表明,EM净化水体效果与VP、OS、VPE和OSE均存在显著性差异,对照组NSE对水体的净化效果不明显。     

3种水生植物及其组合吸收去除水中氮磷的比较

选取苦草(Vallisneria natans)、菖蒲(Acorus calmus)和凤眼莲(Eichhornia crassipes)为研究对象,研究了水生植物及其组合去除污染水体中氮磷的性能及机理,采用常规耗竭法探究了3种水生植物养分吸收动力学特征。结果表明：3种水生植物对${ {\rm{NH}}_4^ +} $-N的最大吸收速率(I_max)显著高于${ {\rm{NO}}_3^ - }$-N,菖蒲和凤眼莲对$ {{\rm{NO}}_3^ - }$-N的吸收能力强于苦草,苦草对$ { {{\rm{H}}_2}{\rm{PO}}_4^ -} $的吸收速率较大。7组植物组合对水中${ {\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除率均大于98.29%,苦草+菖蒲+凤眼莲组对水中$ { {\rm{NO}}_3^ -} $-N、TN和TP去除率最高,分别为79.79%、80.34%和97.50%;苦草+凤眼莲组对TN和TP的植物同化比去除率最高,分别为29.53 mg·(kg·d)⁻¹和2.46 mg·(kg·d)⁻¹。各植物系统中同化是植物修复去除水中氮磷的主要途径,其对氮和磷的总去除率分别为25.61%~64.33%和22.03%~81.04%。水生植物组合显著提高了对氮磷的协同吸收能力和去除效果。     

模拟水生生态系统中沉水植物对水体营养物质消减的影响

研究了模拟水生生态系统中沉水植物对水体营养物质消减的影响.在水体、底泥和沉水植物所组成的模拟生态系统中,沉水植物的生长对于水体中的营养盐浓度具有显著影响.沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,比如直接吸收、促进沉降吸附和促进硝化反硝化作用等.沉水植物的存在降低了模拟水生生态系统中水体营养盐的平衡浓度,同时温度对营养盐的归趋也有重要影响,温度的降低会减缓营养盐从水体中的去除,而温度升高,则会加速这一过程.     

三峡库区垃圾渗滤液-城镇污水合并处理时的重金属含量研究

应用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定三峡库区垃圾渗滤液、渗滤液城镇污水合并处理厂进、出水以及剩余污泥中重金属元素的浓度。结果表明,合并处理后,除5个污水厂出水Ni超标（浓度为59.79～104.30 μg/L）外,其余重金属元素均低于GB 18918-2002污水排放标准;剩余污泥中的总重金属含量在15.31～27.73 g/kg之间,各元素含量均远低于污泥农用标准。因此,在目前各合并处理厂的运行条件下,控制渗滤液与城镇污水比例在1∶2 700～1∶50（V/V）范围内,渗滤液汇入生活污水进行合并处理是解决渗滤液重金属污染的有效方式。     

Exotic gene expression in transgenic plants as a tool for monitoring environmental pollution

Environmental monitoring can benefit from the application of molecular and biochemical techniques as biomarkers. In principle, molecular biomarkers may have some advantage over more classical, organismal level markers because of their sensitivity, efficiency and reproducibility. Nevertheless, some disadvantages such as the cost, resource requirements and lack of specificity have limited their widespread use. Molecular genetics and recombinant DNA technologies, however, allow to improve simplicity and cost, together with reliability, efficiency and sensitivity, of molecular biomarkers. The stress inducible promoter of the barley gene Hvhspl7, which is induced by a number of environmental stress (including some heavy metals), has been fused to the reporter gene GUS in a plasmid. This plasmid was used for stable transformation of tobacco. Some of the transgenic plants obtained after selection showed enhanced GUS expression after exposure to some heavy metals. Maintenance of the plants for three generations, and the analysis of the response to treatments, suggest that these transgenic plants may be utilised as an affordable biomarker for monitoring heavy metal pollution.     

不同种类水生植物分解过程中溶解性有机物的释放特征

为研究水生植物分解对水体有机物污染的影响,对不同生物量(0.1、0.5、1.0 g·L⁻¹)下金鱼藻、菹草、浮萍和睡莲凋落物分解过程中溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)的释放特征进行了研究。结果表明,不同生物量下4种水生植物分解过程中上覆水DOM质量浓度变化趋势相似,0~15 d迅速增加,15~60 d缓慢下降直至相对稳定。有机物释放量为浮萍>睡莲>菹草>金鱼藻,DOM芳香化程度为菹草>睡莲>浮萍>金鱼藻。0~15 d,DOM以易降解的类蛋白有机物为主,此时COD释放量显著增加;30~60 d,难降解的类富里酸和类腐殖酸有机物含量逐渐增加,对COD贡献不明显。DOM质量浓度随着生物量的增加而逐渐增加。高生物量(≥0.5 g·L⁻¹)凋落物分解体系易降解的类蛋白物质(0~15 d)与难降解的类富里酸、类腐殖酸有机物(30~60 d)含量显著增加。分析发现植物凋落物生物量、种类以及凋落物分解时期可影响DOM质量浓度和特性,进而可能影响水体有机物的污染状况。因此,为避免大量植物凋落物分解造成的潜在风险,应及时控制水体中植物凋落物量。     

鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对水质净化效果的原位围隔实验

在野外原位围隔模拟条件下,研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明：鲢鳙鱼比例对水质有较大影响,当鲢鱼（Hypophthalmichthys molitix）与鳙鱼（Aristichthys nobilis）的比例为3：1时,TN和NH3-N的去除率分别为69.26%和66.39%,4：1时,NO3-N的去除率可达73.65%;当鲢鱼与鳙鱼的比例为5：1时,TP和PO43-的去除率可达66.73%;鲴鱼（Plagiognathops Microlepis Bleeker）对水体中磷元素的去除效果显著,TP和PO43-的去除率可分别提高13.89%和7.91%,但不利于氮的去除;150 g·m-2密度螺（Bellamya aeruginosa）和蚌（Hyriopsis cumingii）的投加对TN的去除率可达72.60%,但对其他营养盐的削减效果不佳;水生植物蕹菜实验组与无植物组相比TN去除率提升6.83%,NH3-N提升6.44%,NO3-N提升12.14%,效果优于菱,但却不利于磷的去除。实验结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。     

苔藓植物运用于大气重金属污染监测的研究进展

分析了苔藓植物适用于大气重金属污染监测的特殊生理特征及其生理响应,总结了利用苔藓植物监测大气中重金属污染的优势,探讨了苔藓植物对重金属的吸收机制及其重金属富集途径,并综述了国内外采用的相关监测方法。最后,还指出了存在问题及发展方向。     

层次分析法与地理信息系统在农田土壤重金属污染评价中的应用

以《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准作为评价标准,采用以改进层次分析法确定权重的加权平均法对南京市郊典型蔬菜地的土壤重金属污染状况进行了评价。结果表明,研究区土壤中Cu、Pb、Cr的单因子污染指数平均值均小于1,含量超标率均不超过10.32%,而Cd的单因子污染指数平均值达2.15,含量超标率为84.13%,急需对该区土壤和受体做进一步的Cd污染深入调查或风险评估;研究区土壤重金属综合污染指数平均值为1.28,属玷污水平;利用ArcGIS 8.3软件进行土壤重金属污染的空间分布特征分析结果表明,研究区各元素的污染程度为Cd>Pb>Cu>Cr,各元素的污染格局较为相似,城市化活动对土壤污染贡献较大;研究区有81.16%的土壤重金属污染级别为玷污,3.78%处于本底级,15.06%处于安全级。