内蒙古四种牧草对土壤中汞富集能力与生理响应

随着内蒙古就地煤电转化发展方式的推行,周边土壤中来自大气汞沉降逐步加剧。为了解牧草对汞的富集能力与耐性机理,选取内蒙古草场常见四种牧草:羊草、紫花苜蓿、披碱草和高羊茅进行研究。通过野外汞沉降模拟试验及汞胁迫盆栽种植试验,分别测定土壤、牧草中的总汞含量及牧草的生理生化值,分析被试牧草汞含量与土壤汞含量相关性。供试土壤为砂土,pH在7.43—8.53,当土壤中汞含量不高于1.0 mg?kg~(-1)时,四种牧草富集系数皆大于1。结果表明:不同牧草对汞富集能力不同并且会受土壤中汞含量影响,牧草对汞的富集系数随汞胁迫浓度增高而逐渐下降,汞胁迫下牧草细胞膜脂过氧化程度提高,牧草通过提高抗氧化酶酶活、脯氨酸含量调节细胞是其耐受汞的重要机理。     

土壤中汞胁迫对牧草生理生化的影响

研究紫花苜蓿、披碱草、高羊茅三种牧草,在10个浓度梯度汞胁迫条件下发芽率、植株高度、过氧化物酶与过氧化氢酶活性、丙二醛与脯氨酸含量、可溶性蛋白及可溶性糖含量生理生化指标的变化情况。旨在探索土壤中汞对牧草的影响机理,反映土壤中汞含量富集过多后对草原的影响。     

汞在酸性紫色水稻土的转化与水稻汞富集特征

采用盆栽模拟试验,对汞(Hg)及甲基汞(MeHg)在酸性紫色水稻土中不同水稻生长期的动态变化进行了研究,并分析对比了总汞(THg)和MeHg在水稻体中的富集特征.结果表明:在水稻生长期间,土壤总汞含量变化较小,MeHg含量随时间增加而增加,土壤MeHg/THg值的变化趋势和土壤中MeHg含量变化一致.完熟期THg在水稻中植株的分布状况为:根籽粒茎叶穗壳,MeHg的分布为:籽粒根茎叶穗壳.水稻植株中MeHg/THg均值为24.03%,大于土壤均值3.05%,说明水稻植株中具有较强的MeHg累积能力.在水稻生长周期内,水稻体内MeHg富集系数均值为8.16,远大于THg富集系数的均值2.31,且籽粒中的MeHg富集系数大于根、茎、叶,说明水稻对MeHg的富集能力强于THg,且籽粒更易于富集MeHg.水稻体内的MeHg的转移系数大于THg,且籽粒中MeHg的转移系数大于1,进一步说明MeHg比THg更易在水稻体内转移.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

汞矿区农田中汞形态与作物吸收相关性研究

通过对万山汞矿区污染农田的土壤和稻米采样,结合实验室盆栽小白菜实验,利用BCR法进行形态分级,选取4个浓度汞含量的土壤,研究了小白菜可食部分和稻米对汞的富集以及汞在土壤中的形态分布和作物吸收的相关性。试验结果表明:小白菜和稻米均属于低富集植物,富集系数分别为0.36%和0.07%。土壤中各类汞形态与作物吸收表现出不同的相关性,汞的酸可提取态与两种试验作物均存在较高的线性相关性,相关系数RF1均大于0.97;氧化结合态和有机结合态与酸可提取态间可能存在关联吸收,其中对于小白菜和稻米,RF1+F2及RF1+F3均高于0.961 3;而作物对于残渣态汞的吸收则可以排除,但有机结合态汞与稻米中汞含量也存在相关性,RF3=0.967 4。试验结果可为工程治理提供数据支撑和实践基础。     

富里酸结合叶面硒肥用于油菜修复低汞污染农田土壤

为了提高农作物对低汞污染农田土壤的修复效率,同时保障可食部分的安全,在低汞污染农田土壤中投加富里酸(0,0. 075,0. 15,0. 225 kg/m~2),结合叶面硒肥,研究了油菜植株对土壤汞的富集情况及油菜籽中汞的含量,并分析试验结束后植物生物量和组织内汞含量及土壤总汞、有效汞含量。结果表明:叶面硒肥、富里酸对油菜植株的生物量及油菜籽的产量影响不大;富里酸能提高植株中总汞的含量,促进植物根部汞向地上部分转运,同时促进土壤总汞及有效汞的降低,低投加量下促进效果最好;当富里酸投加量为0. 075 kg/m~2时,修复后土壤总汞含量由0. 45 mg/kg降低为0. 35 mg/kg,土壤有效汞含量由1. 45μg/kg降低为1. 02μg/kg;投加富里酸也可增加油菜籽中汞的含量。喷施叶面硒肥,并未影响油菜植株对汞的富集,但可以降低油菜籽中汞的含量,喷施叶面硒肥的小区,油菜籽中汞均未检出。"油菜+富里酸+叶面硒肥"可作为低汞污染农田土壤边生产边修复的一种潜在模式,既能提高植株对汞的吸收,也能抑制油菜籽中汞的富集。     

汞污染土壤的鉴别

本文利用土壤中二氧化钛作为内参比元素,计算汞等金属元素的富集系数,从而确定汞污染的范围和程度. 一、供试样品和分析方法供试土样系发育在近代沉积物上的石灰性轻度盐化潮土,耕层土壤有机质含量为     

淇澳岛红树林生态系统中重金属含量相关性

采集珠海淇澳岛北部大围湾的红树林区潮间带沉积物和植物组织样品若干,测定各样品中Cu、Zn、Cd和Pb的含量,四种重金属含量在各沉积物中、各植物组织中以及沉积物和植物组织之间的相关性。研究表明,沉积物中Pb和Zn含量呈极强正相关,Pb、Zn与Cd含量之间呈强正相关,其他各类重金属之间的相关性不显著。四种重金属与沉积物颗粒形态相关性均不显著。红树植物各组织对四种重金属的富集系数范围为0.001~0.72,0.006~0.39,0.053~1.97和0.004~0.24,富集能力与林龄正相关,其中对Zn、Cd和Pb的富集系数与土壤中含量呈负相关,表明在过高重金属污染胁迫的环境中红树植物有自行降低富集能力以避免被伤害的趋势。     

速生树种竹柳对镉的吸收、积累与分布特性

通过水培试验,对不同浓度镉(0、5、10、50μmol·L~(-1))处理下竹柳的生长、镉积累与分布情况进行了研究.结果表明,竹柳对镉的耐性较强,高镉(50μmol·L-1)胁迫下竹柳生长不受抑制,可以正常生长;镉胁迫下,竹柳叶片叶绿素含量下降,叶绿素a与叶绿素b比值增大;竹柳根系镉浓度最高,韧皮部次之;竹柳各部分对镉转移能力较弱,转移系数均小于0.5;地上部分对镉具有较强的持续富集能力,地上部位镉含量占植株总积累镉量的47%~77%.试验结果表明,竹柳可以作为一种新型植物修复材料,通过其富集镉的能力帮助移除污染土壤中的镉.     

单一与复合胁迫下油菜对镉、铅的吸收效应

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试植物,通过盆栽试验研究了Cd/Pb单一和复合胁迫下其在油菜体内的吸收和富集特征,并解析了油菜条件下Cd、Pb的交互作用.结果表明,Cd/Pb单一和复合胁迫下油菜体内Cd、Pb的含量均随着其胁迫浓度的增大而增大,但复合胁迫下油菜对Cd、Pb的吸收互为拮抗作用(Cd最大胁迫浓度<7mg.kg-1,Pb最大胁迫浓度<1 500 mg.kg-1);Cd单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力均随着其胁迫浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Pb单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力则均随着其胁迫浓度的增加而持续减小;复合胁迫降低了油菜对Cd、Pb的富集能力和Pb在油菜体内的迁移能力,但提高了Cd在油菜体内的迁移能力;油菜对Cd的吸收能力和其在油菜体内的迁移能力均远远大于Pb;油菜对重金属Cd、Pb的吸收和迁移模式均符合二次方程.     

3种杨树对土壤锶污染的富集特征与能力比较

为了探讨木本植物对土壤锶污染的修复潜力,该试验比较了青杨、白杨和俄罗斯杨这3种杨树在不同浓度土壤锶污染条件下(10 mg/kg Sr~(2+)、100 mg/kg Sr~(2+))的富集特征及其富集能力差异。结果表明:低浓度Sr~(2+)胁迫能够促进白杨、俄罗斯杨和青杨幼苗的生长其中对青杨促进最为显著,株高、株茎和叶面积分别增加26.21%、23.81%、7.11%;高浓度Sr~(2+)协迫对白杨的生长表现出明显的抑制作用,对青杨和俄罗斯杨的生长仍表现出一定促进作用。3种杨树对Sr~(2+)耐受能力表现为:青杨俄罗斯杨白杨。3种杨树对锶的富集能力与土壤锶的处理浓度显著相关,土壤锶浓度越大,杨树对锶的富集量也越大,在高浓度处理条件下杨树对锶富集量表现为白杨俄罗斯杨青杨且各器官富集能力表现为叶根茎。此外,3种杨树对Sr~(2+)转运能力也具有显著差异,低浓度Sr~(2+)胁迫下俄罗斯杨的转运能力最强,高浓度Sr~(2+)胁迫下青杨的转运能力最强,但转运系数都1,表明杨树用于土壤锶污染的植物修复具有较大的潜力。     

三峡水库消落区土壤、植物汞释放及其在斑马鱼体的富集特征

利用室内模拟试验,探讨了三峡水库消落区淹没后土壤、植物汞释放特征及其在斑马鱼体的富集水平.结果表明,随淹水时间的延长,淹没土壤中总汞(THg)含量下降;水体THg浓度总体明显升高.淹没土壤及水体中甲基汞(MMHg)含量总体明显上升,其中稗草+土壤处理水体中增加尤为明显,淹水21 d后,其浓度是土壤处理的2.52倍.表明消落区土壤、植物是水库水体汞的一个重要来源.供试稗草淹水分解造成水体pH及溶解氧(DO)含量下降、溶解性有机碳(DOC)含量上升,对土壤MMHg含量无明显影响,对水体MMHg影响较大.供试斑马鱼头部、内脏及肌肉中THg含量总体明显上升,与水体中THg浓度具有显著相关性(P<0.01).鱼体头部、内脏及肌肉中均出现不同程度的MMHg富集现象,以头部与肌肉最为明显.淹水21 d后,添加土壤处理的鱼体头部、内脏及肌肉MMHg增加的含量分别是对照的1.75~6.25、3.53~8.38、2.22~3.36倍;稗草+土壤处理的分别是土壤处理的3.57、2.37、1.52倍.可见,淹没土壤是鱼体MMHg增加的重要来源,淹没植物改变原水环境条件影响其向水体释汞过程能提高鱼体中MMHg含量.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

绿洲土Pb-Zn复合胁迫下重金属形态特征和生物有效性

通过对Pb-Zn复合胁迫下干旱区绿洲土壤中油菜种植进行盆栽试验模拟,探讨了重金属复合污染对油菜生长的影响及其各形态之间的转化规律和生物有效性.结果表明,低浓度Pb、Zn处理下,油菜生长得到促进,茎叶生长优势大于根系.随着外源重金属的投加,土壤中Pb、Zn主要赋存形态较对照均由紧结合态向松结合态转化,重金属生物有效性提升;可交换态Pb、碳酸盐结合态Zn分别是油菜不同部位吸收Pb、Zn的主要贡献形态.油菜在低浓度胁迫水平对Pb、Zn的富集能力和转移能力强于高浓度胁迫水平,且油菜对Pb、Zn的富集、迁移系数均随土壤中对应元素或共存元素生物有效态含量的增大而减小.所有处理中,油菜茎叶中的Pb含量均超出了食品安全限量指标,建议在此类土壤种植叶菜类蔬菜前进行相关指标检测.     

旱柳(Salix matsudana Koidz)对Pb的耐性、富集、转运与胁迫响应研究

耐性机理的系统解析对于旱柳在土壤Pb污染控制上的应用具有重要意义.为了明确旱柳对Pb的耐性机理,通过盆栽试验研究了旱柳对Pb的耐性、富集、转运特征,采用STEM、EDAX、FTIR分析了旱柳对Pb的胁迫响应机制.结果表明:低含量(≤600 mg·kg-1)Pb对旱柳生长有促进作用,高含量(≥1000 mg·kg-1)Pb明显抑制旱柳的生长;旱柳对Pb具有很高的耐性,耐性指数TI(%)可达108.32,属Pb高耐性植物;旱柳对Pb的富集能力较强,富集系数均值可达7.5773,而对Pb的转运能力较弱,转运系数均小于1;低含量Pb胁迫不影响叶绿素的合成,也不会促生丙二醛(MDA),而高含量Pb胁迫明显抑制叶绿素的合成,促使MDA大量生成,导致严重的细胞膜脂过氧化和膜损伤;抗氧化酶(POD、CAT、SOD)及可溶性蛋白能够对低含量Pb胁迫做出积极有效的响应,但无法清除高含量Pb胁迫所产生的毒害;扫描透射电镜(STEM)分析表明,Pb胁迫使根系发黑、萎蔫,茎部破败、堵塞,叶片褶皱、卷曲,破坏气孔结构;傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Pb胁迫使导致膜脂过氧化和膜损伤的自由羟基增多,而使对Pb具有络合、螯合作用的连生羟基、巯基、羰基数量减少;能谱(EDAX)分析表明,Pb胁迫抑制了Ca、K的吸收,同时干扰其他矿质元素的吸收利用.     

向日葵对锶的富集特征与耐受机制研究

为探明向日葵(Helianthus annuus L.)对金属锶的富集特征和耐受机制,本试验施加不同浓度锶(25、150、750和1500 mg·kg-1)土培处理30 d,研究了向日葵幼苗体内锶的富集和分配特征及对植物生长和膜脂过氧化产物MDA(丙二醛)含量、SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)活性的影响.结果显示:(1)向日葵幼苗的根长、株高、根生物量和地上生物量随着土壤中金属锶浓度的升高呈先增加后降低的趋势;(2)向日葵的根、茎、叶均能富集金属锶,不同器官表现为根叶茎.向日葵的生物富集系数与不同器官金属锶富集浓度呈显著负相关,且根部金属锶浓度与富集系数的相关性最强;(3)MDA含量随着锶浓度升高呈先减少后增加的趋势,而抗氧化酶SOD、POD和CAT活性均随着锶浓度升高呈先增加后减少的趋势.SOD和POD活性在高浓度金属锶处理中受到了抑制,而高水平的CAT活性表明向日葵清除活性氧的能力增强.以上结果表明,向日葵的根、茎、叶均能积累锶,根部的富集能力最强,且根部的抗氧化酶系统对金属锶胁迫更为敏感,其中较高的CAT活性表明在向日葵耐受锶胁迫机制中起到关键作用.此研究为金属锶污染土壤的植物修复以及向日葵对锶的耐受机制提供理论依据.     

葫芦岛地区汞在土壤-植物-昆虫系统中的生物地球化

通过研究葫芦岛地区土壤、植物及不同食性昆虫的汞含量.探讨了汞的生物地球化学迁移.结果表明,汞污染使植物汞含量增加,生物吸收程度大大提高·植物及昆虫灰分基汞含量均高于汞在地壳的克拉克值.不同食性昆虫灰分基汞含量存在显著性差异.表现出肉食性>杂食性>植食性的规律.汞能够沿着食物链由植食性昆虫向肉食性昆虫进行传递,土壤-植物、植物-植食性昆虫、植食性昆虫-肉食性昆虫系统中,汞的富集倍数分别为(1～n)x10-1、(1～n)×10、(1～n)的水平,土壤汞污染可以通过食物链传递造成昆虫体内汞的富集.     

某市工业区土壤重金属污染及富集植物的研究

为了促进某市工业区土壤重金属污染的治理,对该区土壤和野生的主要四种植物,用原子吸收的方法测定了金属Cr、Cu和Ni的含量。结果表明：土壤中三种金属的X含量是533．14mg／ks,923．252mg／kg,310．928mg／kg。是国家土壤环境质量三级标准的533．1、2．3和1．55倍,说明污染严重;植物体内的金属含量高出正常土壤环境下的含量,经过对植物转移系数和富集系数分析,蒲公英Taraxacum ohwianum Kitam．对三种金属积累和富集最强;其次菊芋Hellanthus tuberofus L．对Cr能力较强;龙葵Solarium nigrum L．对Cu能力较强;小蓟Cirsium segetum Bunge对Ni能力较强。使利用植物积累和富集还原和净化土壤重金属污染成为可能。     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.