Pb、Zn、Cu、Cd的超富集植物研究进展

我国矿产资源丰富,矿区重金属污染十分严重,Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属的污染在我国极其严重。利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤,较传统方法而言是一种可靠经济安全的技术。综述了Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属超富集植物,分析了可用于的我国重金属超富集植物的分布情况和生活环境,为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。     

矿区周边土壤重金属污染治理的优势植物筛选——以关中西部某铅锌冶炼区为例

通过对关中西部某铅锌冶炼区周边实地调查、采样和室内样品分析,采用原子吸收分光光度计测定铅锌冶炼区周边地区长势良好的13种优势植物对Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的吸收与富集能力及其富集特征。结果表明,矿区土壤均受到Pb、Zn、Cd 3种重金属的污染,13种植物体内的Pb、Zn、Cd的含量比正常植物的含量高出数倍,白蒿、蒲公英、播娘蒿、牛舌草和秃疮花这5种植物对于Pb、Zn、Cd这3种重金属的转移系数均大于1,从植物体内重金属含量、转运系数和富集系数3个指标来看,白蒿和蒲公英可作为首选的2种先锋植物。此结果为利用本土植物治理铅锌矿区土壤重金属污染提供一定的参考依据。     

磷尾矿堆积区常见植物对重金属的吸收和富集特征研究

调查分析贵州福泉川恒磷尾矿堆积区土壤中重金属Pb、Zn、Cu、Cd的含量,采集矿区常见植物,对比植物对Pb、Zn、Cu和Cd的吸收、转运和富集特征.结果表明,磷尾矿区土壤未受四种重金属污染,植物体内金属含量也都在正常范围值内,体内重金属含量均未能达到超富集植物的含量标准;在调查的植物中,对Cd的富集系数值均大于1,禾本科雀麦、菊科野菊花体现了对Pb、Cu、Cd等多金属的富集优势,禾本科雀麦对Pb、Cu、Cd的富集系数为3.47、1.58、2.9,野菊花为1.86、0.86、4.02;迁移系数分别为雀麦2.82、2.16、0.67,野菊花3.98、1.28、0.74;对于元素Zn两者的TF值均大于1,因此这两种矿区植物都展现出了对重金属良好富集与迁移特征,对污染土壤的植物修复具有潜在的应用价值,应该通过实验室水土试验加以确认.     

北京道路尘土与土壤植物中重金属形态分析与评价

以北京市航天桥道路尘土、附近道路土壤及绿化植物(大叶黄杨)叶片,玉渊潭公园土壤及绿化植物(大叶黄杨)叶片为研究对象,采用改进的BCR连续提取法、HCl-HNO3-HF-HClO4湿法消解和ICP-MS对Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb 7种重金属进行形态分析和含量测定。结果表明,样品中重金属Zn的总量最高,Cd的总量最低,细颗粒样品中的重金属含量除Cr和Cu均高于粗颗粒样品。7种重金属中Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd均以残渣态为主,Pb以可还原态和残渣态为主。样品的重金属总量相关性分析表明不同样品的重金属可能均来自交通污染源,总量与形态相关性分析表明总量与残渣态呈显著正相关性。内梅罗污染指数及风险评价法(RAC)结果均表明,道路尘土的重金属污染最为严重。植物对重金属Cd的富集效应最大(富集系数达0.962),路边植物对重金属的富集效应基本均大于公园植物。     

铜陵铜尾矿库优势植物对重金属富集特征研究

矿区废弃地定居植物调查与筛选是植物修复研究的重点。通过研究安徽铜陵石灰窑和相思谷尾矿库区土壤重金属含量,以及库区优势植物对Cu、Cd、Zn、Mn、Pb等重金属的转移特征与富集能力,筛选出适应该地区生态修复的先锋植物。通过对尾矿区14种优势植物研究发现,在Cu、Zn、Cd含量比较高的尾矿区,可以选用苏槐蓝、续断菊、苦卖菜和巢菜4种乡土优势植物作为耐性植物联合种植。续断菊对Cd的富集系数与转移系数分别为2.560和1.634,其对Cd具有较强的迁移能力和富集能力,可用于Cd污染严重地区的生态修复。     

4种牧草植物对红枫湖底泥中重金属污染的植物修复研究

为研究牧草对红枫湖底泥中复合重金属的修复潜力,采用盆栽试验考察了4种牧草植物对红枫湖底泥中Zn、Cu、Pb、Cd的吸收能力和底泥修复效率的差异。结果表明:种植4种牧草植物后,底泥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量均有所降低。高羊茅对Zn的吸收能力较强,且主要积累在地上部分;黑麦草对Cu和Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;4种植物对Cd的吸收能力相差不大,除菊苣的Cd主要积累在地上部分外,其余植物都积累在根系。黑麦草对底泥中Cu、Pb和Cd的修复效率高于其他3种植物,分别为38.69%、17.12%和31.68%;高羊茅对底泥中Zn的修复效率相对较高,为55.03%,且其Zn的转移系数大于1,反映出其对红枫湖底泥中Zn具有植物提取的潜力。     

皂河湿地植物对多种重金属污染湿地的修复研究

通过测定皂河湿地香蒲、芦苇、黑麦草和基质中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的浓度,分析植物对受6种重金属污染湿地的修复能力。结果表明:芦苇具有较高的重金属综合富集能力,香蒲具有较高的重金属综合转移能力;聚类分析表明:芦苇湿地受重金属污染程度最小。皮尔森相关性表明:Cd,Pb在香蒲与基质中呈极显著正相关(P<0.01);Cd、Cu、Pb分别在芦苇与基质中呈显著正相关(P<0.05);Cr、Cu、Zn分别在黑麦草与基质中呈显著正相关(P<0.05)。这表明可用植物指示湿地基质受重金属的污染程度。     

湿地植物芦苇(Phragmites australis)的重金属富集能力与评价

以江苏盐城海岸带的原生湿地植物芦苇(Phragmites australis)为研究对象,检测了Hg、As、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd、Cr共8种重金属在其茎叶和根系部分的含量。结果表明,芦苇植物体对重金属的生物富集能力各异,其根系对Hg和Cr的富集能力较大,其茎叶则表现为对Hg的富集能力较大;芦苇植物体对于8种重金属的转运系数均小于1,其中转运系数最大的是Cd,达到0.88。基于国家药用植物行业标准《中华人民共和国外经贸行业标准药用植物及制剂进出口绿色行业标准》,评价了该湿地植物芦苇的入药情况。结果表明,该湿地芦苇不符合药用植物入药标准。芦苇滩土壤中,Cd和Cu含量超出了土壤环境质量标准的要求,存在一定程度的Cd和Cu污染。因此,就目前芦苇开发利用状况而言,收割芦苇的行为有利于高效、经济地从湿地中转移出各种重金属污染物。芦苇可以作为受污染滨海湿地生态系统的修复植被,利用其高生产力,通过秸秆收割来达到净化湿地环境的效果。     

青海重金属废弃地常见植物土壤修复能力研究

生物学方法典范的植物修复法对修复重金属污染土壤具有不可替代的优势,治理过程对原来的土壤扰动较少,能够逐渐减少甚至清除其中的重金属,且成本低廉,是真正？＂绿色＂且标本兼治的方法。本文以骆驼蓬的根、茎、叶为原料,采用高温硝化法处理样品,经火焰原子法对Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Cr、Cd元素进行测定。通过本实验的测定,发现骆驼蓬不同器官重金属的平均含量由高到低分别为根〉叶〉茎,不同地区采集的骆驼蓬重金属元素的含量差别很大,而且通过测定发现骆驼蓬的根对于Zn,Pb,Cu,Cr有很好的富集作用,适合作为Zn,Pb,Cu,Cr污染地区的恢复植物。     

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。     

铅锌矿区及周边土壤铅、锌、镉、铜的污染健康风险评价

从点、线、面3个角度利用指数和健康风险2个评价模型对东关镇铅锌矿区土壤中Pb、Zn、Cd、Cu的含量进行健康风险评价.结果表明,点、线和面土壤中Pb、Zn、Zd、Cu的平均含量都表现为Pb>>Zn>>Cu>>Cd;点和线土壤中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素的平均含量远远大于对应面中的含量,其中以Pb、Zn含量最为明显;土壤点、线、面中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素空间分布很不均匀;土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu含量所引起的成人与儿章平均个人风险均是Pb>>Cd>Cu>Zn;儿童比成人更易受到土壤重金属含量的影响,总的健康危害风险是成人的3倍左右;东关镇全镇土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu环境质量现状尚属安全,但越靠近矿区重金属污染的土壤对周围居民人体健康的危害风险越大.     

湖南采矿区和冶炼区水稻土重金属污染及其潜在风险评价

对湖南省9个县市采矿区和冶炼区附近的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb进行了调查和分析.结果表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb的含量呈对数正态分布.单因子污染指数法评价表明,在所调查的区域中,有6个县市矿区和冶炼区附近的水稻土受到Cd的严重污染,其它地区的水稻土分别受到Cd、As、Cu、Zn和Pb不同程度的污染,其中衡阳常宁市水口山铅锌矿区和株洲清水塘冶炼区附近的水稻土受到重金属的严重污染.潜在风险评价表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中Cd潜在风险参数最高,其次是Pb和As.衡阳常宁水口山铅锌矿、株洲清水塘冶炼区、娄底冷水江锡矿和湘潭锰矿附近的水稻土中重金属的潜在生态风险参数很高,具有很高潜在风险程度;永州道县冶炼区水稻土中重金属的潜在生态风险程度为较高程度;郴州柿竹园铅锌矿.常德石门雄磺矿、益阳赫山区金矿区和岳阳临湘铅锌矿区附近的水稻土的重金属潜在生态风险为中等程度.     

北京部分地区降雪重金属污染现状分析

为调查北京部分地区降雪中重金属金属元素的污染状况,采集了北京部分地区2011年初2场降雪样品,测定了降雪中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等6种重金属含量,分析了其污染状况,计算了6种元素的富集系数。结果显示:雪样中重金属含量高低排序为Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>Cd,含量最高的元素Zn的浓度范围为:224.50～3 031.25μg/L;含量最低的元素Cd的浓度范围为:6.18～75.35μg/L。Ni、Cd和Pb元素高于地表水质V类标准,Cd和Pb元素高于污水排放标准限值并且污染严重。文章选取Al作为参比元素分析6种元素的富集系数,其均值显示:Cr和Ni的EF710,主要为自然来源,Cu和Zn的EF介于10～500之间,说明其除有自然来源外还有人为干扰,而Cd和Pb的EF值远远大于500,这与机动车燃料中含Pb的情况也基本相吻合,说明生活燃料和机动车燃料的燃烧对于大气环境的恶化有着重要影响。     

Risk assessment of heavy metal contaminated soil in the vicinity of a lead/zinc mine

Heavy metal contamination of soils through anthropogenic activities is a widespread and serious problem confronting scientists and regulators throughout the world. In this study we investigated the distribution, chemical species and availability of lead, zinc, cadmium and copper in nine surface（0 to 20 cm） soils from near an abandoned lead/zinc mine tailings located in Shaoxing, Zhejiang, China. Total heavy metal contents ranged from 5271 to 16369 mg/kg for Pb, 387 to 1221 mg/kg for Zn, 3.0 to 9.3 mg/kg for Cd and 65 to 206 mg/kg for Cu. In general, all heavy metals exceeded China National Standards for Soil Environmental Quality of Heavy Metals by a factor of 3-65 times. Comparison of the heavy metal concentrations（Pb, Zn, Cd and Cu） with clay content revealed a strongly significant relationship while significant relationship（ P 〈 0.001 ） was also obtained between Cd ＋ Zn and Pb ＋ Cu. Solid phase speciation of the soils using Tessier procedure showed that the heavy metals were distributed in the order： residual 〉〉 organically complexed-Fe-Mn oxides occluded 〉 carbonate bound 〉 exchangeable 〉 water soluble. In the organic matter fraction, the ratio of Pb（29.1% ） to its total concentration in the soils was higher than those of Zn（4.70% ）, Cd（3.16% ） and Cu（9.50% ）. The percentages of the water soluble and the exchangeable fractions of Pb（1.80% ） and Cd（2.74% ） were markedly greater than those of Zn（0.10% ） and Cu（0.15% ）, suggesting that Pb and Cd are relatively more mobile and hence more toxic in the contaminated soils. Strongly significant relationships between H20-Pb, H20-Zn and H20-Cu, strong positive correlations between H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu and organic matter in soil were found. The content of H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu was negatively correlated with pH values. The similar negative relationships between pH values and exchangeable heavy metals were also recorded. It is suggested that increasing soil pH or liming the soil could decrease bioavailability of heavy metals in the soil.     

鄱阳湖湿地重金属形态分布及植物富集研究

研究了鄱阳湖湿地土壤中Cu,Zn,Pb和Cd形态与植物富集的关系. 结果表明:鄱阳湖土壤中Cu,Pb和Zn主要以有机态和残渣态为主,水溶态和离子交换态等生物有效性态含量很少;而Cd则主要以水溶态和离子交换态等生物有效性态为主,因此Cd的生态危害较大. 相关分析和偏相关分析均显示:植物中重金属含量与其生存环境中重金属水溶态或离子交换态含量直接相关,这与理论上植物只能吸收重金属水溶态相符. 植物对重金属的富集能力表现出Zn＞Cu＞Cd＞Pb的趋势. 用重金属水溶态或离子交换态进行植物富集研究,更具有可比性和科学性.      

模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征

以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值（3.0,4.5,5.6和7.0）模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466-2010）限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO₄谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd （2.50%~15.8%）> Zn （0.41%~2.13%）> Pb （0.06%~0.10%）> Cu （0.0003%~0.11%）的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.     

福建省兴化湾大气重金属的干湿沉降

在兴化湾周围采集1年的大气颗粒物及降雨样品,测定分析了Cd,Pb,Zn和Cu 4种重金属的含量及其大气干湿沉降通量随季节的变化规律,并利用Pb同位素对大气颗粒物的来源进行了解析.结果表明:大气重金属的干沉降通量随季节变化不大,而湿沉降通量随季节变化明显.大气干沉降通量中,Cd,Cu随季节变化很小,而Pb,Zn有一定的季节变化,主要是因为降雨对大气颗粒物的去除作用.大气湿沉降通量中,所有重金属元素受降雨量影响显著,另外还与季节和风速有关.除Pb外,Cd,Zn和Cu的湿沉降通量均大于干沉降通量,说明湿沉降在大气对兴化湾重金属的输入过程中起主导作用.而Pb的输入则以颗粒态为主.根据Pb稳定同位素分析,兴化湾大气颗粒物中的重金属主要来源于工业活动.      

泉州湾红树植物中重金属元素的分布与储量

用ICP-AES测定了泉州湾洛阳江河口红树植物桐花树(Aegiceras corniculatum)和秋茄(Kandelia candel)根际沉积物中重金属总量和有效态含量,以及这2种植物体内重金属的含量,探讨了该红树林湿地重金属元素的分布、富集和储量情况。结果表明,2种红树植物根际沉积物中重金属总量均表现为:Fe>Mn>Zn>V>Pb>Cr>Cu>Ni>Co>Cd,有效态含量均表现为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>V>Cr>Ni>Co>Cd,部分重金属具有一定潜在的有害生物效应;Fe、V在2种红树植物根部的含量最高,Mn在叶中的含量最高,其余重金属未有明显的统一规律;相关性分析表明,2种植物根中Cu和Zn,Pb和V、Co、Ni,Cr和Zn,Zn和V,V和Co、Ni,Co和Ni之间互有明显协同作用;除Mn在叶中存在较强的富集能力(富集系数大于1),2种红树植物对其余重金属元素的富集能力均较小,远达不到超富集植物的要求;秋茄和桐花树对Mn从根向叶的迁移能力最强,Cu、Cr、Zn在2种植物中的迁移系数均大于1,Cd在桐花树中的迁移系数也大于1,说明2种植物都有将这些元素向叶中输送的趋势,应注意其通过食物链富集作用引起的危害。2种红树植物中重金属总储量大小表现为:Mn>Fe(秋茄则Fe>Mn)>Zn>Cu>Cr>Pb>V>Ni>Co>Cd,其中Mn和Fe的总储量之和分别占到了总储量的97.7%(桐花树)和99%(秋茄)。     

珠江三角洲冲积平原土壤重金属元素含量和来源解析

利用全国地球化学基准计划在珠江三角洲地区的22个点位上采集的44件冲积平原土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8个重金属元素的含量特征,并利用多元统计分析方法和铅同位素示踪技术研究了重金属元素的来源.结果表明,珠三角地区冲积平原土壤8个重金属元素含量均高于全国土壤背景值,Hg在表层土壤中显著富集,As、Cd、Cu、Pb、Zn在表层土壤的含量略高于深层土壤中含量,Cr、Ni在表层土壤和深层土壤中含量相当.因子分析结果显示,土壤Cu、Cr、Ni主要受地质背景控制,Zn、Cd的高含量既与地质背景有关,也受人类活动影响,As、Pb、Hg的异常则受人为活动影响较严重.富集因子法得出8个重金属元素受人类活动影响程度大小排序为：Hg > As > Cd > Cu > Pb > Zn > Cr > Ni,当深层土壤某元素有外源输入时,会导致其富集因子偏低.铅同位素示踪结果显示,表层土壤铅含量与²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb呈显著的负相关关系,根据二元混合模型推测表层土壤中有超过30%的外源铅输入.综合来看,珠三角地区冲积平原土壤Hg、Cd、As、Pb受到较为严重的人为污染.     

济源市平原区农田重金属污染特征及综合风险评估

铅锌冶炼区农田重金属污染问题受到广泛关注.本研究通过区域调查和空间分析明确济源市东部平原区农田土壤-小麦重金属污染特征,应用富集因子、潜在生态风险指数法和Monte Carlo模拟方法评估区域土壤重金属生态风险以及小麦Cd和Pb健康风险.结果表明：土壤Cd、Pb、Cu和Zn平均含量分别为1.51、97.1、29.0和79.5 mg·kg^-1,均高于河南省土壤元素背景值.其中74.2%和10.8%的样点Cd、Pb含量分别超过农田土壤风险筛选值,61.3%和40.9%的样点小麦Cd、Pb含量分别超过国家食品安全限量标准.富集因子研究结果表明土壤Cd污染程度最高.高风险区主要分布在西南部、西北部和中东部以铅锌冶炼为主的工业区.健康风险评估结果显示研究区小麦Cd非致癌风险和致癌风险高于国际推荐安全值的概率分别高达27.5%和100%.济源市小麦田Cd、Pb累积显著,需引起当地有关部门足够关注.空间分析与风险评价结果相结合,可以有效辨识高风险区域,进而为研究区污染防治和管控提供理论依据.