Lelliottia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染

利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长发育，导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌(Lelliottia sp.Kz9)和100 nm纳米零价铁(nZVI₁₀₀)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结果表明：nZVI₁₀₀在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸收(p<0.05),nZVI₁₀₀在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸收(p<0.05);联合施用Kz9和nZVI₁₀₀对不同浓度镉污染土壤印度芥菜叶片中叶绿素含量和铁吸收均有显著促进作用(p<0.01);不同浓度镉污染土壤中印度芥菜受Kz9和nZVI₁₀₀的正向影响依次为nZVI₁₀₀处理组>Kz9与nZVI₁₀₀联合处理组&...     

镉耐性菌对黑麦草生长特性及镉吸收的影响

本研究以土壤投加镉的方式,通过接种镉耐性菌Cdq4-2(Enterococcus sp.)的处理,进行为期40d的室内培养试验,最终以黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,抗氧化酶活性(SOD、POD),黑麦草镉以及土壤镉含量等指标的测定比较,探究镉耐性菌对黑麦草生理、生化特性及对镉污染土壤修复效果的影响.试验共设计5个处理,C1-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)、C1B-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)+镉耐性菌、C2-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)以及C2B-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)+镉耐性菌,并以未添加Cd土壤为对照(CK).结果表明,接种镉耐性菌Cdq4-2的C2B处理中黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量比未接菌的C2处理分别增加39.57%,171.88%和50.15%; C1B处理中黑麦草的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量比C1分别显著增加了29.81%, 29.65%和29.77%; C1B的黑麦草POD活性比C1显著提高150.75%、C2B比C2显著提高146.51%;C1B的黑麦草地上部镉含量比C...     

螯合剂和泥炭对苎麻吸收土壤镉的影响

通过生物盆栽试验研究了施用螯合剂(EDTA、柠檬酸)与泥炭对强化苎麻修复重金属镉污染土壤的作用.结果表明,施加泥炭能改善土壤的理化性质,增加苎麻的生物产量,泥炭单施、螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合措施的相对产量分别为1.23、1.13和1.41,因此泥炭和柠檬酸配施处理更有利于植物生长.就植物吸收镉能力来说,螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的配施处理能更好地促进苎麻对镉的吸收,其土壤交换态镉所占镉形态质量分数为61.6%和58.3%,具有强化植物修复的效果.螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭2种组合方式的地上部富集系数分别为1.33和1.32,大于单施(EDTA、柠檬酸和泥炭)处理1.11、1.11和1.05,具有较好的富集效应,同时螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合处理对土壤镉的净化率分别达到了1.13%和1.22%,而柠檬酸和泥炭配施具有较大的生物量,使植株总镉量略高于EDTA与泥炭的组合处理,因而更有利于镉污染土壤的修复.因此,利用螯合剂和泥炭的组合修复措施对强化苎麻修复镉污染土壤能取得更佳的效果.     

叶面喷施铁肥对菜心重金属累积的影响

盆栽试验的方法研究了叶面喷施硫酸亚铁(FeSO4)、柠檬酸铁(FeC6H5O7)和EDTA二钠亚铁(EDTA·Na2Fe)3种铁肥对芸薹属叶菜类蔬菜菜心(Brassica parachinensis)Cd、Pb、Cu和Zn累积的影响。结果表明,与未喷施铁肥的清水(CK)处理相比,喷施铁肥使菜心Cd、Pb和Cu浓度分别降低4.30%~35.5%、6.17%~50.3%和8.34%~33.4%,Zn浓度变化为-27.1%~19.6%,Fe浓度提高42.6%~90.2%。柠檬酸铁和硫酸亚铁处理菜心产量比CK处理分别提高6.95%和18.2%,而EDTA二钠亚铁处理降低16.0%。叶面喷施铁肥可降低菜心Cd、Pb和Cu积累,并可提高Fe含量,其中以EDTA二钠亚铁处理效果最佳。     

氮肥和钾肥强化龙葵修复镉污染土壤

采用室外盆栽实验,研究了施用氮肥[(NH4)2SO4]和钾肥(KCl)对镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)的生长和吸收累积Cd 的影响.结果表明,(NH4)2SO4 虽不能显著提高龙葵地上部Cd 含量,但可显著提高龙葵地上部干重,因而显著提高了龙葵地上部Cd 的积累量,最大可提高2.8 倍;KCl 在高浓度处理时可以显著提高龙葵地上部Cd 含量,然而它对地上部干重有抑制作用,最终没能提高龙葵地上部Cd 的积累量.施用(NH4)2SO4 可显著降低土壤pH 值,但对土壤有效态Cd 含量无显著影响;施用KCl 可使土壤pH 值显著提高,同时使土壤有效态Cd含量显著增加. (NH4)2SO4 的强化龙葵修复效果较好.     

生物炭和锌对土壤镉赋存形态及小麦镉积累的影响

为探讨生物炭单独施用及其联合锌施用对镉污染土壤安全利用的可行性,采用污灌区镉污染土壤种植小麦盆栽试验,结合小麦生长参数、抗氧化酶活性、相关基因表达,研究单独施用0、1.0%、1.5%和2.0%小麦秸秆生物炭以及与锌混施(在上述4个处理组土壤中施加30 mg/kg七水合硫酸锌)对镉胁迫下土壤镉形态特征和小麦镉积累特征的影响. 结果表明:①施用生物炭可促使土壤可交换态、碳酸盐结合态向稳定性强的有机结合态和残渣态转化,且随着生物炭施用量的增加,转化比例显著增加,但锌施用对土壤镉形态没有显著影响. ②土壤施加1%~2%生物炭能够显著降低小麦籽粒镉含量29%~57%,且施用2%生物炭可将籽粒镉含量降至0.1 mg/kg以下,土壤同时施用生物炭和锌可在单施生物炭基础上降低籽粒镉含量21%~39%,具有协同效应. ③施用生物炭和锌均可促进植物生长,提高小麦产量,并通过调节小麦丙二醛(MDA)和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性提升小麦根系细胞抗氧化能力,以及调节镉转运基因(TaNramp5、TaLCT1、TaHMA3和TaHMA2)的表达,降低小麦根系从土壤吸收镉以及向地上部分转运,从而减少小麦对镉的吸收和积累. 研究显示,向土壤添加生物炭和锌对污灌区小麦的安全生产具有参考和指导意义.      

螯合剂对用芥菜型油菜修复镉污染土壤镉形态转化的影响

采用盆栽实验研究了不同浓度的三种螯合剂对用芥菜型油菜修复镉污染土壤的强化作用,比较了草酸、EDTA和EDDS对土壤中镉总量去除的影响,并采用Tessier连续提取法研究了各处理土壤中镉形态.结果表明,螯合剂的强化顺序为:EDTA＞＞EDDS＞草酸,EDTA的最佳浓度为3 mmol/kg,去除率可达74.58％;只有EDTA能显著活化土壤中镉,改变土壤中Cd的形态分布,提高Cd的生物活性,从而促进植物对镉的吸收.     

施肥对向日葵吸收积累Cd的影响

利用盆栽试验研究了不同施肥处理下(CK、N、NP、NPK) 3种向日葵品种(食用葵、观赏葵、油葵)对北方污染农田土壤镉(Cd)吸收和转运的影响.结果表明,施肥可显著提高观赏葵、油葵生物量及地上部Cd富集量,施NPK肥处理对植物促进效果最为显著.施NPK肥食用葵、观赏葵、油葵地上部Cd富集量分别可达6. 89、8. 92、6. 97 mg·kg~(-1),施肥处理显著提高了向日葵对Cd的富集能力,食用葵、观赏葵、油葵的富集系数(BCF)分别为2. 63(对照)～3. 10(NPK)、2. 80(对照)～4. 02(NPK)、2. 11(对照)～3. 14(NPK).对向日葵叶片亚细胞结构中Cd分布研究发现,将吸收的Cd富集在金属富集颗粒和细胞碎屑中是向日葵耐受Cd胁迫的主要解毒机制.综上所述,向日葵可作为Cd污染土壤的植物修复材料,合理施用NPK肥可明显提高植物对土壤Cd的修复效率.     

印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响

在石灰性土壤加入CdCO3条件下 ,通过温室土培盆栽试验研究印度芥菜和油菜互作对各自吸收土壤中难溶态镉的影响 .试验结果表明 ,印度芥菜和油菜互作时 ,印度芥菜对养分的竞争能力强 ,地上部干重高于单作时的 ;而与之互作的油菜由于根际土壤溶液中的有效态镉含量增加或对养分的竞争能力弱 ,地上部干重低于单作时的 .印度芥菜的根系有很强的活化能力 ,和油菜互作时可提高植物提取修复难溶态镉污染土壤的能力 ,和单作相比 ,互作对印度芥菜吸收镉的能力无显著影响 ,但却可以显著增加油菜植株体内的镉含量 ,在土壤相同镉量的条件下 ,印度芥菜和油菜互作时植株的吸镉量和对土壤的净化率均高于单作     

镉污染土壤施硒对植物生长及根际镉化学行为的影响

采用根箱培养的方式,研究了在不同镉污染水平(0.5 mg·kg-1、5 mg·kg-1土壤)的酸性黄棕壤中施用外源硒对小白菜生长、光合特性及根际土壤中镉的化学行为影响.结果表明:镉污染土壤中施硒可显著增加小白菜的生物量,增强小白菜叶片的光合速率和蒸腾速率;镉污染严重时,施硒还可提高小白菜的气孔导度;施用适量硒(0.25 mg·kg-1)可显著降低小白菜地上部镉含量,其中镉污染浓度较低(0.5 mg·kg-1)时,该效果达显著水平.在镉污染程度低(0.5 mg·kg-1)的土壤施用适量硒(0.25 mg·kg-1),可显著降低土壤交换态镉含量,其中,根际和非根际土壤交换态Cd含量分别降低了22.20%和43.79%.外源Se有效地降低了土壤Cd的生物有效性,这种作用在Se的施用浓度较低时表现更加明显;当Cd污染浓度较高时,土壤Cd形态分布相对稳定,外源Se对根际和非根际土壤Cd形态分布的影响不显著.研究结果为深入揭示Se对菜地Cd污染的调控机理提供理论参考.     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

Characteristics of Cd uptake and accumulation in two Cd accumulator oilseed rape species

Two pot experiments were conducted under greenhouse conditions to investigate the characteristics of Cd uptake and accumulation by two Cd accumulator oilseed rape varieties and one Indian mustard grown on a loamy soil that had been artificially contaminated by different amounts of CdSO4 (0, 20, 40, 60, 80, 100 mg/kg soil). The relationship between shoot Cd uptake of the two oilseed rape cultivars and the soil Cd concentrations could be simulated via quadratic equations. The curve showed that maximum shoot Cd uptake of Indian mustard was 314.7μg/pot at soil Cd concentration of 87.8 mg/kg, while maximum uptake of the variety Xikou Huazi was 543.3 μg/pot at soil Cd concentration of 69.1 mg/kg and that of the variety Zhongyou Za-lhao was 576.7 μg/pot at soil Cd concentration of 84.0 mg/kg, suggesting that shoot Cd uptake ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was significantly higher than that of the Indian mustard. Xikou Huazi had higher phytoremediation potential for Cd contaminated soil. Shoot Cd accumulation ability of the two Cd accumulator oilseed rapes was correspond and Cdwas easier translocated to the shoot than hyperaccumulator Indian mustard as comparation plant. Shoot Cd distribution pattern showed consistent and significant reduction from older leaves to younger ones of two oilseed rapes and Indian mustard. Cd uptake by oilseed rapes in growth prophase was higher than that of growth anaphase.     

Distribution of cadmium in oilseed rape and Indian mustard grown on cadmium contaminated soil

Heavy metal distribution in the specialized accumulating plants was important for phytoextraction technique. Hydroponic and pot experiment were conducted to investigated Cd phytoextraction ability and Cd distribution in the plant of oilseed rape species. The results showed that oilseed rape Chuanyou Ⅱ-10 was more effective in phytoexetraction Cd among 21 varieties of oilseed rape and indicator plant Indian mustard. Cd concentration in the shoot of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard gradually decreased with an increase in growth period, while the amount of Cd uptake increased with the increase of growth period. There was constantly decrease in Cd concentration from the base leaves to the top leaves of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard, the percentages of Cd uptake in older leaves were higher than those of younger leaves. Older leaves of Chuanyou Ⅱ-10 and Indian mustard extracted more Cd for the Cd contamination soil, leaves should as far as possible develop before they reached the soil and the older leaves were harvested in priority.     

Speciation and bioaccessibility of lead and cadmium in soil treated with metal-enriched Indian mustard leaves

Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern.) has shown good potential for the phytoremediation of soil contaminated with heavy metals. However, there is little information about the speciation and bioaccessibility of heavy metals in soil during the decomposition of metal-rich Indian mustard leaves. Incubation experiments (1-, 3-, and 6-month) were carried out in Beijing and Hunan soil with metal-rich Indian mustard leaves addition (1% and 3%) and the e ects of mustard leaves addition on the speciation and bioaccessibility of heavy metals were studied. The results showed that the addition of mustard leaves led to significant increases in pH and DOC in the Hunan soil. Both 1% and 3% of mustard leaf amendment caused the percentage of the exchangeable (F1), precipitated with carbonates (F2), bound to Fe/Mn oxides (F3) and bound to organic matter (F4) fractions of Pb and Cd to increase dramatically, while the percentage of the residual fraction (F5) of Cd and Pb significantly dropped in both Beijing and Hunan soils. Mustard leaf addition caused the bioaccessibility of Pb to decrease in the gastric phase, whereas the values increased in the small intestinal phase. The Cd bioaccessibility increased with mustard leaf addition in both the gastric and small intestinal phases. In conclusion, the metal-enriched mustard leaves addition induces Pb and Cd concentrations and their mobility increasing in the Beijing and Hunan soils. Therefore, heavy metal risk in metal-enriched plant leaves should be considered in phytoremediation system in which heavy metal might be brought back to soil and changed over time.     

钙镁磷肥对土壤Cd生物有效性和糙米Cd含量的影响

通过水稻盆栽试验,研究了施用钙镁磷肥对Cd污染稻田中Ca、Mg、Cd生物有效性的影响和种植水稻(湘晚籼12号、威优46号)后水稻各部位Ca、Mg、Cd含量的差异.结果表明,施用钙镁磷肥能显著提升土壤pH值,降低土壤TCLP提取态Cd含量,且降低效果随着水稻生育期的延长逐渐增强.与对照相比,施用0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,使湘晚籼12号种植土壤和威优46号种植土壤TCLP提取态Cd含量在熟化期、灌浆期、分蘖期、成熟期分别下降了12.7%、15.6%、21.5%、61.9%和12.7%、72.6%、42.1%、59.7%.施用钙镁磷肥能显著增加水稻种植土壤中TCLP提取态Ca、Mg含量,降低TCLP提取态Cd含量,同时显著增加水稻各生育期各部位Ca、Mg含量并降低其Cd含量,水稻各部位中Ca、Mg含量与Cd含量均呈现负相关关系,表明外源Ca和Mg的加入对水稻累积Cd产生了拮抗作用.施用钙镁磷肥能显著降低水稻糙米中Cd含量并提高水稻产量.与对照相比,施用0.2~0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,水稻湘晚籼12号和威优46号糙米中Cd含量分别下降了36.8%~52.6%和53.3%~75.6%.威优46号比湘晚籼12号更易将土壤Cd向水稻籽粒中转运.     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉（Cd）问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁（Fe₂O₃）、氢氧化铁[Fe（OH）₃]及拜耳法赤泥（B-RM）3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe（OH）₃可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3%~27.7%,投加量为0.5%时降Cd效果最优.Fe（OH）₃能够显著降低小麦幼苗根部向茎叶的Cd转运,投加量为10%时富集系数及转运系数最低.小麦幼苗根际土壤Fe/Cd、Cu/Cd及Zn/Cd是影响小麦幼苗茎叶Cd积累的关键因子,当Fe/Cd>25000、Cu/Cd > 50或Zn/Cd > 100时,根际土壤元素比与茎叶镉含量呈显著负相关.该比值的确定对于大田应用中钝化剂材料投加量的确定具有指导意义.     

无机钝化剂对镉污染酸性水稻土的修复效果及其机制

以浙江南部重金属镉（Cd）轻度污染酸性稻田为对象,以当地应用最广泛的3种无机钝化剂（硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰）为材料,通过田间试验研究了不同用量（750、1500和2250 kg ·hm^-2）钝化剂阻控土壤酸化与稻米Cd积累的效果与化学机制.结果表明,3种钝化剂可有效地改良土壤酸化和降低水稻稻米Cd积累,施用2250 kg ·hm^-2硅钙镁钾肥、钙镁磷肥和石灰分别增加土壤pH值0.62、0.65和0.86单位,减少交换性酸总量67%、69%和78%,降低糙米镉含量73%、68%和77%.施用2250 kg ·hm²钝化剂可使Cd轻度污染稻田上种植水稻糙米中ω（Cd）低于0.2 mg ·kg^-1,达到国家食品安全标准;与对照比较,3种钝化剂均显著降低土壤中DTPA提取有效态镉含量,降低弱酸提取态（F1）和可还原态（F2） Cd含量,增加残渣态（F4） Cd含量;相关分析表明糙米Cd含量与土壤pH与交换性阳离子含量呈显著负相关,与DTPA-Cd、F1-Cd、F2-Cd和交换铝含量呈显著正相关.应用最小二乘路径模型分析了糙米Cd含量、Cd有效性和化学形态与土壤性质的关系,土壤交换性阳离子对糙米Cd含量、有效镉和水稻产量直接影响的路径系数分别为-0.566、-0.866和0.873,土壤pH主要通过直接影响有效镉而间接影响糙米镉含量.田间试验证明,这3种钝化剂是实现镉污染酸性水稻土水稻安全生产的有效技术,它们主要通过影响土壤交换性阳离子而直接影响土壤镉生物有效性,进而影响糙米中镉的积累,研究结果可为受污染耕地水稻安全生产和酸化土壤改良提供科学依据.     

施加盐基离子调控水稻Cd的吸收与累积

盐基离子含量是土壤肥力的重要指标,也是决定土壤Cd生物有效性的重要因素.为探明盐基离子对稻田系统中Cd迁移、转运与累积的影响,本研究通过水稻盆栽试验,按照土壤中盐基离子的物质的量比施加不同浓度梯度KCl、CaCl_2、NaCl和MgCl_2到模拟制备的轻度(0.5 mg·kg~(-1))和中度(1.5 mg·kg~(-1))Cd污染土壤,分析盐基离子对土壤CaCl_2提取态Cd含量和水稻吸收累积Cd的影响.结果表明:施加盐基离子能够增加土壤阳离子交换量(CEC),在轻度和中度Cd污染土壤中,土壤CaCl_2提取态Cd含量分别下降了24.6%～56.1%和17.0%～71.1%,糙米Cd含量分别降低了9.1%～60.5%和7.2%～36.0%.在轻度和中度Cd污染土壤中,糙米Cd含量与土壤CaCl_2提取态Cd含量之间存在线性正相关关系,根、茎、叶Cd含量与Ca含量均呈线性负相关.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.