转录组分析植物促生细菌缓解高粱微塑料和重金属复合污染胁迫机制

微塑料能成为其它环境污染物（比如重金属）潜在的转运载体,因此微塑料与重金属的复合污染越来越受到研究者的重视.为探究植物促生细菌VY-1缓解高粱微塑料和重金属复合污染胁迫机制,通过水培实验分析菌株接种对高粱生物量和重金属积累的影响,通过转录组学分析接菌对高粱基因表达的影响.结果表明,聚乙烯（PE）和镉（Cd）复合污染相比单一Cd污染使高粱地上部和地下部干重分别下降17.04%和10.36%,表现出复合污染对植物生长毒性效应增强的症状.接种植物促生细菌VY-1能缓解Cd-PE复合污染的毒性,高粱地上部和地下部长度分别增加33.83%和73.21%,干重分别增加56.64%和33.44%.转录组测序结果表明,接种VY-1后高粱根部有904个基因上调表达.促生细菌VY-1接种能上调表达生长素、脱落酸、黄酮类和木质素生物合成通路中多个基因,促进了高粱在Cd-PE复合污染胁迫下的耐受能力,提高其抗性.以上研究结果表明植物促生细菌在微塑料和重金属的复合污染中能通过调节植物基因表达缓解所受到的胁迫,为重金属与微塑料复合污染植物-微生物联合修复提供了参考.     

金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展

金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,同时污染农作物,威胁到人类的健康。目前,修复重金属污染土壤的方法很多,包括物理、化学、生物等方法。其中生物修复法近年来得到了特别的重视,并取得了显著进展。文章全面介绍了目前各种生物修复技术:植物修复、微生物修复以及微生物-植物联合修复,包括修复原理、进展、优缺点等。矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量重金属,结合目前生物修复技术及其应用,对金属矿山重金属污染土壤的整体修复提出设想,并进一步指出发展方向:将基因工程引入植物的重金属修复;构建菌根-植物-微生物修复体系,促进土壤重金属污染的生物修复。     

土壤重金属污染的生物修复技术

随着城市化和工业化的加速,土壤的重金属污染问题日趋严重。生物修复技术作为一种环境友好型治理措施越来越受到关注,其主体主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。文章首先综述了生物修复土壤重金属污染的机理及其研究进展,其中植物修复包括降解、提取、挥发、根系钝化以及固定等,而微生物修复机理主要包括生物富集、生物吸着以及生物转化;其次分析了生物修复技术的局限性,如超富集植物积累重金属的单一性,植物的生长速度慢、积累效率低、适应性弱,微生物的种间拮抗作用等;最后对其发展前景提出展望,认为通过加强国际交流,重视多学科的交叉应用,以及合理配置人才与资源等措施,有利于突破技术瓶颈,发展出更具应用价值的复合修复技术。     

生物表面活性剂强化植物修复重金属污染土壤的可行性

利用有机配体强化植物修复重金属污染土壤是提高植物修复效果的常用措施．但大部分有机配体会引起二次污染而限制了其在土壤重金属修复中的应用。如果能将生物表面活性剂强化植物修复不仅会弥补这一不足．而且还能降低费用。生物表面活性剂在重金属污染土壤修复中的应用以及生物表面活性剂去除重金属的机理表明,将其强化植物修复是完全可行的,并且可以增加植物细胞膜透性,更好地促进植物对重金属的吸收。     

生物炭与丛枝菌根真菌联用对镉固化效果研究

生物炭因其制备简易、经济高效等优点被视为目前最有效的土壤修复剂之一。但单独使用生物炭进行土壤修复的实际应用中存在瓶颈,并且过度使用生物炭对植物有毒害作用。使用生物炭与其他修复方式联用是一种能有效发挥生物炭优势并且减少其弊端的理想修复手段,丛枝菌根真菌作为土壤中与植物接触最紧密的微生物,具有降低重金属迁移性、提高植物抗重金属胁迫的能力,但如果作为外源微生物进入土壤,其生长会受到一定限制,影响其修复效率。该研究将常被用于土壤重金属修复的生物炭和可提高植物重金属胁迫能力的丛枝菌根真菌联用,研究该联用体系对土壤Cd的固化性能和以及对生菜Cd含量和抗氧化能力的影响。结果表明,使用生物炭与丛枝菌根真菌联用能够降低土壤中可交换态Cd的比例,可交换态Cd比例由CK组62.9%降低至43.22%,剩余态比例上升至15.61%,Cd的迁移性显著降低。土壤CaCl2浸提Cd浓度显著降低,Cd的生物利用性显著下降。此外,生物炭与丛枝菌根真菌联用可以显著增加植物生物量和根长,增加SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性同时减少植物体内MDA含量,植物的抗氧化能力显著增强。研究结果可为生物炭与丛枝菌根真菌联用技术的应...     

低分子有机酸强化植物修复重金属污染土壤的作用与机制

植物修复是利用植物的物理、化学作用去除污染土壤中重金属的技术方法,可以减少二次污染物的产生,具有经济可行性.低分子有机酸（LMWOAs）具有生物降解性和环境友好性,在重金属污染土壤植物修复中具有较强的应用潜力.综述了LMWOAs在植物修复中的作用机制,主要包括：①调控根茎叶发育,增加植物生物量,强化植物富集效果;②增强光合作用,提升植物抗性,提高对重金属的耐受能力;③改变根际土壤性质,提高根际微生物活性,促进对重金属的吸收;④改变重金属形态,减轻重金属毒性,提高转运效率.最后阐述了LMWOAs强化植物修复重金属污染土壤的优缺点及应用,提出了LMWOAs在重金属污染土壤植物修复中的研究方向,这对LMWOAs在未来植物修复中的研究和应用具有科学意义.     

污染土壤生物联合修复机制研究进展

土壤污染的生物修复方法因具有独特的生态价值被广泛认可. 单一种类生物修复易受复杂环境影响,而利用多种生物进行联合修复则可借助种间关系提高修复效果. 本文通过整理近年来土壤中微生物、植物、动物单独修复和物种间联合修复污染的研究成果,梳理了生物联合修复过程中微生物、植物、动物三类生物的功能,明确了微生物在发挥自身污染修复能力的同时也可以减轻其他物种受到的环境胁迫;植物通过根系构建修复功能区域并与附近其他物种及环境进行物质与能量交换;动物通过自身移动和摄食行为优化土壤和微生物结构的作用机制. 其中,“微生物-植物”联合修复可强化微生物与植物的共生关系、增强微生物去除污染物的能力;“植物-动物”联合修复可通过动物或其排泄物的作用改善土壤环境、促进植物生长,同时通过植物根系改善动物的生存环境;“微生物-动物”联合修复可在动物搬运摄食、消化排泄等过程中强化微生物的生长代谢能力. 目前,“微生物-植物”联合修复是最主要的土壤生物联合修复方法,其修复机制较为明确,今后应进一步加强“微生物-植物-动物”联合修复机制研究,为三者联合修复土壤污染奠定基础.      

氮素对苜蓿植物修复垃圾堆场镉-多环芳烃复合污染土壤及土壤细菌群落结构的影响

面向我国村镇垃圾存量治理的需求,非正规垃圾填埋场的治理是关键.但目前对富含氨氮的垃圾堆场重金属有机污染物复合污染土壤植物修复效率的研究尚少见报道.选取耐性植物紫花苜蓿,通过盆栽试验研究不同施N水平处理（0、10和50 mg ·kg^-1）对Cd-PAHs复合污染土壤植物生长、污染物的去除及土壤细菌群落结构的影响,以此评估N在植物修复垃圾堆场污染土壤过程中的作用.结果表明,高污染条件下［ω（Cd）为10 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为400 mg ·kg^-1］,苜蓿生物量随施N水平的提高而增加,分别为不加N处理的6.0和6.3倍;低污染条件下［ω（Cd）为1 mg ·kg^-1和ω（PAHs）为100 mg ·kg^-1］,低N水平处理能促进苜蓿的生长,但差异不显著,而高N水平处理显著抑制其生长.植物修复中,苜蓿对低污染组中Cd的修复效率在5.58%~7.49%,N的添加显著提高高污染组中苜蓿修复效率,由0.95%提高至3.02%;与菲（Phe）相比,N对土壤中芘（Pyr）去除的促进作用更明显.此外,苜蓿可促进土壤中Phe和Pyr的去除,其中通过促进微生物对PAHs的降解作用占主导地位,而植物吸收作用的贡献小于0.21%.基于Bray-Curtis距离的冗余分析（db-RDA）显示PAHs和Cd是影响土壤微生物群落结构的主要因素,高N水平处理对单一Cd污染和高污染组中细菌群落分布影响更大,促进具有生物修复作用的菌属成为土壤优势细菌群落,如节杆菌属（Arthrobacter）、细杆菌属（Microbacterium）和新鞘脂菌属（Novosphingobium）等.研究结果可为我国垃圾堆场和非正规填埋场污染土壤生态修复提供理论依据.     

重金属污染河流生态修复区挺水植物对重金属的吸收特性

为了分析比较滇东南选矿区重金属污染河流——小白河生态修复区所种植芦苇和香蒲对重金属的吸收及生态修复效果差异,于2015年4月在小白河西岸野生植物区及东岸生态修复区采集土壤及植物样品,对样品进行烘干、消解,使用电感耦合等离子体发射光谱法测定样品中铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）和镍（Ni）这4种重金属的含量,使用原子荧光光谱法测定样品中砷（As）的含量.结果表明:①小白河东岸生态修复区湿地底泥中As和Zn污染最为严重,但东岸底泥中各重金属含量已明显低于西岸,其中芦苇种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了38.82%和50.53%,香蒲种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了13.54%和21.95%.②芦苇对As、Pb、Zn和Pb、Cr以及Cr、Ni这3组重金属的吸收存在显著的协同作用,香蒲对重金属吸收的协同作用表现在As、Zn、Ni和Pb、Cr这2组重金属中,这种重金属吸收协同作用在芦苇中更明显.③芦苇对Cr的生物富集系数（BCF）较高,对Cr的转运系数（TF）为0.80,属于富集型耐受策略,芦苇对Zn和Ni属于根部囤积型耐受策略;香蒲对Pb、Zn、Ni、Cr这4种重金属的BCF较大,TF均接近1,属于富集型耐受策略,对As属于根部囤积型耐受策略.研究显示,芦苇可作为重金属污染河流生态修复区的先锋植物,香蒲的重金属生物富集效率较高,将重金属富集于地上部的能力较强,可考虑将植物分区种植的模式改为间作种植,并定期收割香蒲地上部,以使生态修复区具有更好的重金属修复效果.      

物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

土壤重金属污染危害及生物修复技术研究

文章阐明了土壤重金属污染的危害与污染土壤的生物修复技术研究现状扣国外生物修复技术的最新研究内容和方法。系统介绍了重金属污染土壤生物修复的概念、生物修复特点及其机制、类型,重点论述了植物、微生物、动物对重金属污染土壤的修复技术方面的研究进展。最后对生物修复的发展前景进行展望,并在此基础上提出了一些见解和看法,为今后该方面的研究提供参考。     

不同螯合剂对两类Cd和Ni污染土壤的淋洗修复对比

选择了2种生物可降解螯合剂柠檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)与常规淋洗剂乙二胺四乙酸(EDTA)对矿区重金属污染黄棕壤和红壤进行化学淋洗实验,对比不同淋洗剂对不同类型土壤中Cd、Ni的去除效果,以及不同淋洗处理对2类土壤中残留重金属的形态分布、潜在环境风险及土壤酶活性的影响.结果表明:EDTA和GLDA对...     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

陕西潼关冶金污染土壤的修复评价及应用潜力

为了科学评估客土法、石灰和磷酸钙作为重金属钝化剂的原位稳定化修复技术在实际重金属污染土壤改良中的应用潜力,以潼关县安乐乡土壤重金属污染修复示范工程为例,从"三小"冶金土壤污染现状、工程修复技术的筛选、稳定化的修复效果以及修复后土壤农业生产安全性评价等角度进行了系统分析.结果表明"三小"冶炼行为对于周边土壤造成了严重的污染,主要污染物为Cd、Pb和Hg,矿渣是主要的污染源.采用潜在生态危害指数法进行评价,该区域潜在生态危害指数(RI)范围为668~10 969,具有很强的生态危害.通过对重度污染和轻度污染土壤分别采用客土法及原位固化的修复方法,土壤中重金属的总量以及有效态含量均有了显著的下降.除Cd外,土壤中重金属的总量均低于土壤二级标准中的限值.尽管土壤稳定化修复取得了一定的效果,但部分农作物中重金属的累积量高于国家食品安全标准中规定的限值,继续种植存在一定的风险.因此,在重金属污染修复后的土壤上不建议立刻进行粮食生产,应改变原有生产模式同时持续监测,在确保粮食安全后再进行生产.     

海泡石对镉-铅复合污染钝化修复效应及其土壤环境质量影响研究

通过盆栽试验,开展了海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染土壤对p H、重金属形态含量、水稻体内重金属累积特征以及土壤酶活性和微生物数量的影响研究.结果表明,添加海泡石提高了土壤p H值,污染土壤中Cd和Pb由活性较高的可提取态向活性低的有机结合态、铁锰氧化物结合态以及残渣态转化,可溶态Cd和Pb含量分别较对照降低了1.4%~72.9%和11.8%~51.4%.水稻体内各部分重金属含量总体上随海泡石含量增加而减少.与对照相比,水稻茎、叶、糙米和稻壳中Cd含量最大可降低39.8%、36.4%、55.2%和32.4%,而相对应部位的Pb含量最大降幅也分别达到了22.1%、54.6%、43.5%和17.8%.添加海泡石后在一定程度上改善了土壤环境质量,过氧化氢酶和脲酶活性、细菌和放线菌数量有所增加,蔗糖酶活性和真菌数目较对照有所降低,但不显著(P>0.05).p H、可溶态Cd、Pb含量以及脲酶和蔗糖酶活性与水稻体内Cd、Pb含量之间存在显著的相关关系,可以用来评价土壤Cd-Pb复合污染钝化修复效率.     

浙江海宁电镀工业园区周边土壤重金属污染特征及生态风险分析

以海宁市电镀工业园区周边土壤为对象,研究土壤重金属污染特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价.结果表明,海宁市电镀工业园区附近土壤中平均重金属含量低于我国土壤环境质量标准的二级标准,对植物和环境不构成危害性影响.尽管土壤平均重金属浓度较低,但是仍有6个采样点重金属浓度超出土壤环境质量标准的二级标准,超标率达13%,且超标点位置主要位于路边.统计分析结果显示,路边土壤中的Cu和Cd含量显著高于非路边(P<0.05),这说明海宁电镀工业园区周边土壤重金属的累积与道路运输存在密切联系.海宁电镀工业园区附近平均土壤潜在生态危害指数为46.6,表明海宁电镀工业园区附近土壤平均重金属污染程度较低,存在轻微生态危害.然而局部重金属超标采样地块潜在生态危害指数达到220~278,存在中等生态危害,尤其是Cd的生态危害最为严重.     

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

重金属污染土壤修复技术及其研究进展

土壤污染已经成为一个全球性的环境问题之一,而重金属污染在土壤污染中占有很大的比重,对人类生产和生活以及植物生长造成很大的威胁。本文从物化修复、化学修复、植物修复以及微生物修复等几个方面分别阐述了重金属污染土壤的修复技术及其研究进展。同时还介绍了复合污染中重金属的研究进展,指出了重金属复合污染土壤修复的研究方向。     

淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放及环境风险

淋洗修复后残留土壤中的重金属会因外界环境的改变可能会发生再释放过程而使环境风险增加,淹水是农田土壤常见的管理模式之一,然而淹水介导的土壤环境条件的改变对淋洗修复后残留农田土壤中重金属的再释放和环境风险的变化影响尚不清楚.因此,本研究开展了持续淹水培养（180 d）对经柠檬酸（CA）、EDTA、FeCl₃和HCl淋洗修复后残留土壤中Cd、Pb和Zn的有效性、形态分配和环境风险的影响研究.结果表明随着培养时间的延长,经CA、EDTA和HCl淋洗后土壤中有效态Cd含量呈先增加后减少的趋势,有效态Pb含量增加,有效态Zn含量减少.经FeCl₃淋洗后土壤中有效态Cd、Pb和Zn含量随培养时间延长而增加.形态分析结果表明,淹水会使土壤E_h降低而致使铁锰氧化物的溶解,因此导致可还原态Pb含量向弱酸提取态Pb转移是有效态Pb含量增加的原因;土壤弱酸提取态Cd含量变化与土壤有效态Cd含量变化基本一致;淹水对淋洗修复后Zn形态的影响较小.基于改进的潜在生态风险指数法评价结果表明淹水使CA、EDTA和HCl淋洗后土壤Cd、Zn环境风险和重金属环境总风险减少,使Pb的环境风险增加.淹水后FeCl₃淋洗后土壤Cd、Pb和Zn环境风险及重金属环境总风险增加.由于FeCl₃淋洗后的土壤重金属污染状况较低且环境总风险（低风险）明显小于其它3种淋洗剂淋洗的土壤,因此,FeCl₃可成为Cd-Pb-Zn复合污染土壤的淋洗剂选择,但是需关注其淋洗修复后残留土壤中重金属的再释放并采取调控措施.本研究结果可为农田重金属污染土壤合适淋洗剂的选择和淋洗法修复重金属污染农田土壤的效果评估提供更为合理的指导思路.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.