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.     

某铀尾矿库土壤核素污染与优势植物累积特征

采用野外采样和电感耦合等离子体质谱仪分析法,测定某铀尾矿库内自然生长的14种优势植物及其根系土壤中核素的含量,并针对植物对核素的耐受性和富集性能进行分析. 结果表明:双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、圆果雀稗(Paspalum orbiculare Forst.)、水莎草〔Juncellus serotinus (Rottb.) C. B. Clarke〕、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)和碎米莎草(Cyperus iria L.)的地上部分及金毛狗〔Cibotium barometz (Linn.) J. Sm.〕的地下部分对铀(U)和钍(Th)均有不同程度的累积. 莎草科的碎米莎草的地上部分对U的富集系数高达6.04,其余植物的富集系数均小于1;一部分植物样对U的转移系数小于1.莎草科的水蜈蚣对Th的转移系数为2.56,其他植物的转移系数均小于0.50.莎草科植物对U的吸收富集性能明显优于其他科植物,碎米莎草对U则表现出超耐受性和超富集性.      

Cd-Pb复合污染条件下3种花卉植物的生长反应及超积累特性研究

采用水培实验方法,研究了3种耐性较强的花卉植物在Cd-Pb复合污染条件下的生长反应及可能的超积累特性.结果表明,花卉植物种不同,其对复合污染的生长反应也不同,它们的耐性大小顺序为:蜀葵(Althaea rosea Cav.)＞凤仙花(Impatiens Balsamina L.)＞金盏菊(Calendula officinalis L.);Cd对植物生长的影响较大、Pb的影响相对较小.3种花卉植物对重金属的积累量都是根部大于地上部;蜀葵对重金属Cd具有很强的耐性和积累性,在Cd、Pb复合污染条件下极具植物修复的潜力.对于这3种花卉植物,Cd-Pb相互作用效应与多种因素有关,包括重金属之间的浓度组合、植物种和植株部位等,表现得极为复杂,不仅仅是单纯的加和、拮抗或协同作用.     

不同植物修复重金属复合污染土壤对土壤中微生物数量与酶活性的影响

本研究选取三叶草(Trifolium repens Linn.)、高羊茅(Festuca elata Keng)、紫花苜蓿(Medicago sativa Linn.)和黑麦草(Lolium perenne L.)作为修复植物在矿区污染土壤进行实验,研究了4种植物对重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)复合污染土壤中微生物数量与酶活性的影响。结果表明:植物修复显著降低了土壤中4种重金属含量,使土壤中微生物种群数量增加,其中真菌数量显著增加;所有土壤样品中均以细菌数量占绝对优势,种植紫花苜宿和黑麦草的土壤中微生物多样性指数显著提高;土壤中的酸性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性均显著提高,其中种植高羊茅的土壤中两种酶活性显著高于其他处理的,不同处理下土壤中的Cu和Cd含量显著相关,土壤中酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性极显著相关,所有处理中的重金属含量与两种酶的活性呈负相关性;4种植物均能对重金属复合污染土壤产生修复效果。     

黑麦草和牵牛花对铬耐受能力和积累效果的指标表征研究

目前土壤中重金属铬(Cr)污染严重,有效筛选植物修复资源迫在眉睫.本文通过盆栽试验分析了Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)胁迫下黑麦草(Lolium perenne L.)和牵牛花(Pharibitis purpurea(L.)Voigt)的生长、生理及Cr积累等指标,探究了两种植物对Cr耐受能力及积累效果.结果表明,生长指标能直观反映出Cr胁迫下植物的受害程度.低浓度Cr(Ⅲ)(250 mg·kg-1)促进植物生长,株高、根长和生物量显著升高(P0.05),而所有浓度Cr(Ⅵ)(≥25 mg·kg-1)均损害植物生长,且植物根长对Cr毒害更为敏感.植物生理指标既表征了Cr对植物的毒害程度,又可反映植物对Cr的耐受能力.Cr胁迫下,植物根系活力降低、丙二醛含量升高,对植物生理损害的表征具有代表性;而脯氨酸含量升高,既表征了植物的受害程度又提高了植物体内渗透平衡;SOD、POD活性升高,则增强了植物的抗氧化应激水平.Cr积累指标是筛选Cr积累植物的主要指标.黑麦草和牵牛花对Cr(Ⅵ)积累浓度大于Cr(Ⅲ),两种植物根部Cr(Ⅵ)积累浓度最高分别可达957.4 mg·kg-1和743.3 mg·kg-1,地上部最高可达394.7 mg·kg-1和340.4 mg·kg-1;黑麦草根部富集能力优于牵牛花,最大富集系数可达15.55,但牵牛花对Cr的转运能力较好.通过指标表征综合说明黑麦草和牵牛花可作为Cr污染土壤植物修复的备选植物.     

滩涂海水养殖生态模式研究

实验采用三种红树植物海桑(SonneratiacaseolarisL.)、秋茄(KandeliacandelL.Druce)和桐花树[Ageicerascomic ulatum(L.)Blanco],按15%、30%和45%三种面积比例构建红树林种植养殖系统,养殖动物为美国红鱼(Sciaenopsocella tus)。1a后,滩涂海水种植养殖耦合系统的不同种植比例不同品种均能有效地降低水体中三氮、磷酸盐含量和细菌数量,增加水体溶解氧浓度;三种红树植物的植株个体形态、生长状况以及生物量变化均呈现增长趋势,氮磷的利用系数和循环系数海桑>桐花树>秋茄;红树林种植养殖耦合系统可以促进养殖动物的健康生长,提高养殖产量。红树林植物与滩涂海水养殖耦合的新型良性循环人工生态系统,能很好的实现生态效益、经济效益与社会效益三者有机的结合,是滩涂海水养殖可持续发展的一种新模式。     

石油输入对河口芦苇湿地根际微生物的影响

以辽东湾双台子河河口芦苇湿地为对象,以石油污染物作为主要的外源性污染物,采用湿地模拟实验装置进行了为期6个月的室外模拟实验,研究了石油的重要组分正构烷烃和多环芳烃在芦苇根区土壤中的时空分布及对湿地植物根际土壤微生物种群数量和群落结构的影响. 结果表明,石油污染物的输入降低了土壤的含氧量,减少了根际细菌的数量,芦苇根际细菌的数量仅为对照的1/4,同时也改变了微生物群落的优势菌群.经过6个月的含油河水灌溉后,形成了以变形菌门(Proteobacterium spp.)和拟杆菌门(Bacteroidetes spp.)为主要优势菌群的群落结构,而厚壁菌门(Firmicutes spp.)、放线菌门(Actinobacteria spp.)和蓝藻门(Cyanobacteria spp.)则受到不同程度的抑制.     

东祁连山高寒草甸鼢鼠鼠丘土壤种子库特征

通过野外植被调查和种子萌发法分析了新鼠丘、 旧鼠丘和天然草地土壤种子库密度、 物种组成。结果表明,新鼠丘土壤种子库中种子密度为176.93±135.51 seeds/m²,旧鼠丘种子密度为1 486.15±900.78 seeds/m²,对照的天然草地种子密度为2 937.01±2 471.60 seeds/m²。新鼠丘土壤种子库中主要有3种植物,分别是萼果香薷(Elsholpzia bensa var.calycocarpa)、 波伐早熟禾(Poa poophagorum)和灰绿藜(Chenopodium glaucum);旧鼠丘土壤种子库中主要有3种植物,分别是灰绿藜、 节裂角茴香(Hypecoum leptocarpum)和波伐早熟禾;天然草地土壤种子库中主要有6种植物,分别是异针茅(Stipa aliena)、 二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、 高原毛茛(Ranunculus tanguticus)、 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、 独行菜(Lepidium apetalum)和蓝翠雀花(Delphinium caeruleum)等。 新、 旧鼠丘土壤种子库密度差异较大,但差异不显著(P>0.05),物种构成差异较小;鼠丘与天然草地间在土壤种子库密度间差异较大,物种构成也较大。鼠丘土壤种子库中多为一年生植物种子,表明鼠丘上植物群落为高寒草甸演替的初期阶段。     

重金属Cd胁迫条件下水生植物生长和吸收特征分析

为探究重金属Cd胁迫对6种水生植物生长及水质净化的影响,文章以金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、美人蕉(Canna indica L.)、黄菖蒲(I. pseudacorus)、水芙蓉(Pistia stratiotes)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum Linn.)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)等6种水生植物为研究对象,测定其对不同浓度Cd污染水体的净化能力及Cd胁迫条件下水生植物的生长特征。结果显示,Cd胁迫下6种水生植物的存活率为100%,Cd胁迫抑制了水生植物的生物量积累和营养元素含量,且低浓度条件下水生植物生物量的平均增长率为最高(24%);Cd主要积累于水生植物的根部,Cd胁迫下水生植物根茎叶Cd的胁迫浓度与植物体内磷元素和钾元素含量呈负相关,胁迫的分界点为1 mg/L。单一水生植物中凤眼莲(85.6%)、水芙蓉(82.7%)和美人蕉(78.8%)的净化率较好;组合水生植物中B4(金鱼藻+黄菖蒲+凤眼莲)和B6(穗花狐尾藻+美人蕉+凤眼莲)的净化效果最佳;结合水生植物在园林景观中的效果,可以将上述植物作为Cd污染修复的潜在物种,应用到人工湿地、生态浮床等设计中去。     

生态修复水生植物根际氨氧化细菌的研究

为研究水生植被恢复对底泥氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)种群的影响,选取在生态修复中广泛使用的4种水生植物,芦苇(Phragmites communis)、窄叶香蒲(Typha angustifolia L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和荇菜(Limnanthemun nymphoides),采用最大可能数法(most pmbable number,MPN)计数AOB的数量,巢式聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(nested polymerase chain reaction-denaturing gradienl gel electmphoresis,nested PCR-DGGE)及条带回收测序的方法分析AOB的主要种类.结果显示,水生植物根际AOB密度显著高于无水生植物的表层底泥,而芦苇(2.8×105cells/g)和菖蒲(4.3×10'celts/g)又明显高于菹草(9.3 x 104cells/g)和荇菜(7.7×104 cells/g).水生植物根际呈氧化环境,而NH 4的浓度低于无水生植物的对照区.DNA测序结果显示尽管不同植物根际AOB主要种类有所区别,但基本属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).此类微生物群落在水生植物根际的聚集对促进生态修复中N元素的循环具有重要作用.     

太湖湖滨带林草复合带草本植物枯落物量的变化特征

为减少湖滨带林带枯落物的产生,有效降低N、P随降水径流进入湖泊水体的风险,采用人工草坪替代林下杂草的方式,建立林草复合带.以5种草坪草为研究对象,设立3种种植密度,采用定位定期采集的方法,研究草坪建植后草本植物枯落物的变化以及不同种植密度对枯落物量的影响.结果表明:①间距15 cm高密度种植易导致草坪枯落物的产生,以白三叶和红花酢浆草较突出;草坪种植后林下草本植物枯落物量大幅度减少,平均枯落物量减少66%～95%.②草坪枯落物量随生长时间变化无明显规律,7—11月植物生长期间,白三叶草坪10月枯落物量最高;麦冬草坪、红花酢浆草草坪以及与其混种的其他草坪枯落物量最高时期均出现于8月.③白三叶高、低密度种植单种草坪产生的枯落物量大于与红花酢浆草混种草坪,而中密度种植则相反,单种草坪小于混种草坪.      

澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性

三峡库区消落带是典型的生态脆弱带,其土壤N循环因受到植物根际效应和季节性淹水的影响而具有特殊性.本研究以三峡库区一级支流澎溪河消落带为例,选择4种植被(狗牙根、香附子、苍耳以及玉米)覆盖区,采集植物根际、非根际土壤,分析根际土壤与非根际土壤理化性质、无机氮形态以及7种N素转化相关酶,并比较了4种植物根际效应强度,以反映不同植物覆盖对消落带土壤N循环过程的影响.研究表明:供试植物根际土壤pH值均低于非根际,有机质、全氮、全磷含量均高于非根际,表明植物根际对消落带土壤养分有富集作用;4种植物根际土壤硝态氮、铵态氮、亚硝态氮及14d可矿化氮含量均高于非根际,且土壤硝态氮、亚硝态氮以及14d可矿化氮含量呈现香附子＞狗牙根＞苍耳/玉米;总体上根际土壤N转化酶活性高于非根际,且狗牙根和香附子覆盖区脲酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺酶、脱氢酶显著高于玉米和苍耳覆盖区;蛋白酶、脲酶、谷氨酰胺酶活性与4种N形态均呈显著相关性,是消落带土壤N转化的主要参与酶类;根际效应分析结果香附子和狗牙根对消落带土壤N转化的根际效应强度大于苍耳和玉米,有利于土壤N素的固定和保持.植物根际效应对消落带土壤N素循环的影响可为消落带植被恢复工程中植被选择提供参考,也为改善消落带土壤退化相关研究提供科学支撑.     

镉在三色堇中的积累及亚细胞与化学形态分布

通过营养液培养实验,研究了在不同Cd浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)处理下,三色堇地下部和地上部中Cd的含量与积累特征,进一步分析了Cd在三色堇体内的亚细胞分布特征和化学形态分布特征.结果表明,三色堇体内Cd积累量随着Cd浓度的增加而不断增加,对Cd具有很高的积累能力,是一种潜在的Cd超富集植物.三色堇地下部和地上部大部分的Cd分布在可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.随着Cd处理浓度的增加,地下部细胞壁中镉的分配比例呈增加趋势.植株中大部分的Cd以乙醇提取态和水取提态存在,随着Cd处理浓度的增加,地上部中活性强、毒性较高的乙醇提取态和水提取态Cd分配比例总和减少,而活性较弱、毒性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态Cd分配比例增加,这有利于降低总镉的相对毒性.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和化学形态转化可能是三色堇应对Cd胁迫的重要耐性机制.     

红枫湖季节性热分层消亡期水体的理化特征

以云贵高原典型的人工河道型水库红枫湖为研究对象,对近2年来4个代表性湖区季节性热分层消亡期水体的理化特征进行了原位监测. 结果表明:红枫湖水体季节性热分层历经发生、发展和消亡的周期性演化过程,对湖泊水环境的变化起着重要的控制作用. 秋季初期,气温骤降易于引起季节性热分层的突发性消亡,表现为水体垂向混匀. 以2010年为例,分层消失使得上层水温由28.6 ℃降至23.0 ℃,ρ(DO)(溶解氧浓度)由9.6 mg/L降至4.0 mg/L,pH由8.8降至7.9,电导率由0.32 mS/cm升至0.36 mS/cm,局部湖区出现鱼类死亡现象;短时间内的剧烈垂直混合,致使沉积物营养盐扰动释放,上部水体ρ(TP)增加了约0.01 mg/L,ρ(TN)增加了0.1 mg/L. 红枫湖水体垂向混合可对湖泊水环境产生重要影响,其影响的水体深度和环境效应一方面与气温变幅等因素有关,另一方面还受湖泊温跃层位置和底层水体的绝对温度等因素控制,在预测该类突发性水质恶化事件及评估其环境影响时需予以考虑.      

Development of biodiversity in field margins recently taken out of production and adjacent ditch banks in arable areas

Taking field margins out of intensive cultivation is a common form of agri-environmental scheme and on-farm nature management. Typically, no nutrients or pesticides are applied in these margins, which may be sown either with a crop or with grasses and native flowering plants. In some cases the margins are mown, while in others they are left alone. Newly established grass margins are less species-rich than field boundaries or road verges with a long history, justifying the expectation that field margins, if properly managed and given time and appropriate seed sources, could develop into relatively species-rich vegetation. We studied the biodiversity of both margins taken out of production and adjacent ditch banks in the years following initial establishment of the margins. To this end we combined the data of three different projects in order to increase the sensitivity of the statistical analyses. The results showed that the plant species richness of the field margins increased in the years following establishment over a period of four years. In addition, shifts in species composition indicated a decrease in soil nitrate concentrations. The species richness of both butterflies and dragonflies may increase. The most striking result was the marked increase in the plant species richness of the adjacent ditch banks in the five years following creation of the margins. Here, too, changes in species composition indicated a decrease in soil nitrate. In the years following establishment of the field margins there was no increase in the cover of agriculturally harmful weeds in these margins. However, the number of harmful nematodes increased. Our results show the short term effect of establishing field margins. Long term effects are still in need for further research.     

河岸草本缓冲带对模拟径流中污染物的净化

选择华北地区3种常见草本植物——狗牙根、虎尾草和天堂草,通过人工配水模拟地表径流,在北京潮白河河岸设置径流试验,研究河岸带宽度、水力负荷和进水浓度对不同缓冲带截污能力的影响。结果表明:模拟径流中污染物均随缓冲带沿程距离增加有降低趋势,且前段下降较快,后段下降逐渐趋缓。SS的去除主要发生在沿程前3 m,TP和COD的去除主要发生在前6 m,TN的去除主要发生在9 m以内。若缓冲带的宽度设置受限,为保证一定的截污效果,宽度不应小于9 m。狗牙根、虎尾草和天堂草缓冲带在沿程15 m处对NH_4~+-N的去除率分别为50.6%、32.0%和40.4%,总体上狗牙根和天堂草对N、P的去除能力优于虎尾草。不同水力负荷和进水浓度下,草本缓冲带均能有效截留径流中的SS,去除率均在70%以上,而NH_4~+-N的去除受进水浓度的影响较大。由于模拟径流中NO_3~--N和溶解性磷(DP)进水浓度低于1 mg/L,缓冲带对两者的去除效果较差,特别是虎尾草缓冲带,出现了出水浓度高于进水的情况。     

东北地区23种杂草对多环芳烃超积累特性研究

采用盆栽试验的方法研究了东北地区23种杂草对土壤中多环芳烃（菲）的积累特性.结果表明,在这23种杂草中,东北蒲公英、委陵菜和白屈菜地上部富集系数均大于1,分别为1.01、4.98、38.24,且地上部菲含量分别为15.18、74.70和573.62 mg/kg,均高于根部的菲含量（分别为2.83、16.34和9.66 ...     

桑沟湾表层海水中重金属含量季节变化及污染分析

桑沟湾海域是我国重要的半封闭海湾规模化海水养殖示范区,重金属是一类具有严重危害的污染物,因此,探明桑沟湾表层海水中重金属污染状况和季节变化规律,对该区域的海水养殖活动和生态环境保护具有重要的参考意义。本研究在桑沟湾海域布设21个调查站位,分别于2019年春季（4月）、夏季（7月）、秋季（10月）、冬季（12月）采集表层海水,调查Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的含量,并分析了其季节变化规律、分布特征和污染程度。结果显示,4种重金属的含量范围（μg/L）分别为Cu（1.14～2.88）、Zn（4.62～6.53）、Pb（0.38～1.55）、Cd（0.18～0.92）,大致呈自西向东先递增后递减的趋势,污染程度依次为Zn相似文献   

广东大宝山矿区锰污染的分布规律和季节影响

以广东大宝山矿区及周边地区为研究区域,对其周边地区的河水、井水中的ρ(Mn2+),土壤和河流(溪)沉积物的w(Mn)进行分析,从水质类型和物理化学风化及季节变化等方面研究了该地区环境中的锰污染分布及季节性变化规律. 结果表明:大宝山及其周边地区存在Ca-SO₄,Mg-SO₄,Ca-Mg-SO₄和Ca-HCO₃ 4种水质类型,其中Ca-SO₄型水质的ρ(Mn2+)最高,达339.003 mg/L,且当水中ρ(Mn2+)大于21.300 mg/L时,ρ(SO₄2－)均超过了2 000 mg/L;水中ρ(Mn2+)与水体酸度相关,同一地点的水样,其酸度越大ρ(Mn2+)就越大.对于不同区域土样的w(Mn)分布变化规律,表现为尾矿库内土壤剖面的w(Mn)在旱、雨季均呈U型分布;旱季库区内溪泥w(Mn)的大小顺序为上游>中游>下游,雨季则完全相反; 此外,库区外的稻田土样中也发现了Mn累积现象.      

南宁市区交通环境空气颗粒物中碳组分的污染特征分析研究

含碳颗粒物是大气颗粒物的重要组成部分,对人体健康产生很大的威胁.分别于2012年夏季及2013年冬季在南宁市选取六条主要交通干道采集了PM10、PM2.5样品,分析测定了其中的碳组分.结果表明,碳组分浓度季节变化明显.碳组分在细颗粒物中占有比重比在可吸入颗粒物中大.存在二次有机碳污染.对8种碳组分丰度分析说明南宁市大气颗粒物中碳组分的主要来源是燃煤、机动车尾气及生物质样品燃烧.