镉锌铅复合污染土壤的超富集植物修复能力研究

在分析某金属矿区周边及试验基地土壤基本特征的基础上,采用正交试验法对超富集植物龙葵及印度芥菜进行镉、锌、铅复合污染的盆栽试验,同时对龙葵及印度芥菜的根、茎、叶样品中镉、锌、铅含量进行测定和方差分析。主要研究结果如下:1)龙葵和印度芥菜对重金属Cd、Zn具有很强的吸纳与耐受能力,且其吸收量随土壤中重金属浓度的增加而增加,但是对Pb的吸纳能力并不强。2)在3种重金属同时存在的情况下,龙葵和印度芥菜地下部对重金属Pb的吸收富集能力分别为地上部的2~4倍和2~12倍;龙葵和印度芥菜地下部对重金属Cd的吸收富集能力略小于地上部;而龙葵和印度芥菜地下部对Zn的吸收富集能力则小于地上部。3)在镉、锌、铅复合污染条件下,龙葵和印度芥菜对3种重金属吸收富集能力的大小依次为Zn>Cd>Pb。龙葵对重金属Cd和Pb的转运系数大于印度芥菜,而印度芥菜对Zn的转运系数大于龙葵。     

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     

叶用油菜和孔雀草间作对植物生长和镉累积的影响

为揭示镉（Cd）低积累作物与超富集植物间作对Cd污染土壤安全利用和提取修复的作用,通过盆栽试验,将两种Cd累积能力不同的叶用油菜（Brassica chinenesis L.,低积累油菜华骏和普通油菜寒绿）与4种孔雀草（Tagetes patula L.,矮杆红花、矮杆黄花、高杆红花和高杆黄花）间作,研究间作措施对两类植物生长、光合作用参数、Cd累积以及土壤有效态Cd和可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,与单作相比,间作后油菜生物量显著降低,孔雀草生物量显著升高.间作处理中油菜叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较单作均显著降低.华骏与矮杆红花间作时,华骏地上部Cd含量较单作显著降低14.5%,矮秆红花地上部Cd含量显著增加36.5%;其余间作处理下油菜地上部Cd含量均显著升高或无显著变化,而孔雀草地上部Cd含量无显著变化.间作处理下,油菜地上部Cd累积量较单作处理显著降低,孔雀草地上部Cd累积量显著升高.间作处理下土壤Cd提取率与孔雀草单作处理无显著差异.油菜地上部Cd含量与土壤有效态Cd以及DOC含量分别呈极显著和显著的正相关关系.总之,Cd低积累油菜华骏与孔雀草矮杆红花间作组合表现最佳,在Cd污染菜地土壤的修复和安全利用中有较好的应用价值.     

不同栽培条件下印度芥菜对重金属的吸收比较

分别以石英砂(砂培)和潮褐土(土培)为栽培基质,以印度芥菜为供试植物,以巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌为强化微生物,开展盆栽模拟试验,探讨印度芥菜在不同栽培基质条件下对土壤中重金属的吸收规律以及微生物对印度芥菜吸收重金属能力的增效. 结果表明:砂培条件下印度芥菜对重金属的吸收量远大于土培基质,其中Cd表现最为明显;砂培条件下印度芥菜地上部w(Cd)为土培基质中的10.99倍,w(Pb)为6.19倍,w(Zn)为1.72倍;地下部w(Cd)为土培基质中的33.95倍,w(Pb)为28.04倍,w(Zn)为10.61倍. 印度芥菜地下部对重金属的吸收富集能力远高于地上部,约为地上部的1~3倍. 经微生物强化处理后,印度芥菜对重金属Cd、Pb、Zn的富集系数分别增加了0.09、0.09和0.12,说明微生物可强化植物对重金属的吸收. 印度芥菜对重金属吸收潜力较大,但土壤中重金属的生物有效性限制了植物吸收的效率,因此采用微生物强化植物修复土壤重金属污染意义很大.      

印度芥菜对土壤中难溶态Cd的吸收及活化

通过根际袋法土培试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd的吸收、活化和体内累积规律.结果表明,印度芥菜能活化、吸收石灰性土壤中的难溶态Cd,随着土壤中加入CdCO₃量的增加,印度芥菜地上部和根系中Cd含量显著增加.印度芥菜吸收的Cd 71%～82%累积在地上部;在土壤中加入难溶态Cd 5～40mg/kg条件下,印度芥菜对土壤的净化率为0.83%～1.25%.     

印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径

为探究印度芥菜(Brassica juncea)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)对Pb污染土壤的修复效能和作用途径,采用Pb污染土壤〔w(Pb)为400~2 000 mg/kg〕进行为期30 d的盆栽试验,分析植物对Pb的耐受性、积累能力和固定效果.结果表明:① 印度芥菜和香根草对Pb的积累主要集中在根部,两种植物根部累积的w(Pb)分别为206.62~902.40和288.42~1 102.47 mg/kg,单株植物的Pb积累量分别为70.75~138.31和99.09~220.49 μg,香根草对Pb污染土壤的修复效能高于印度芥菜. ② 印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的增加而降低,对Pb的固定率则随土壤中w(Pb)的增加而增加,二者对Pb的去除率最大值分别为1.02%和1.78%,对Pb的固定率可达11.22%和16.78%,两种植物对Pb污染土壤修复的主要途径为植物固定. ③ 主成分分析表明,w(脯氨酸)对植物Pb积累过程具有重要作用.研究显示,相比于印度芥菜,香根草更适用于Pb污染土壤的植物修复.      

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法,研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征.盆栽筛选试验表明,蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-zn复合污染的耐性较强,植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1,具备了镉超富集植物的基本特征.以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明,当土壤中Cd投加浓度分别为25、50、100 mg·kg-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(P<0.05),Cd含量均大于其根部Cd含量,且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg-1,达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg-1.可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

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.     

活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的田间研究

为了探究活化剂与植物联合修复Cd污染土壤的效果,文章通过选择5种活化剂,柠檬酸、木醋液、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl3,与经济作物油菜联合,开展低浓度污染农田小区实验,研究活化剂与植物联合修复镉污染农田土壤的可行性。结果表明:5种活化剂均促进了油菜对Cd的吸收,且5种活化剂的促进效果为:木醋液>柠檬酸>FeCl_3>HEDP>PASP。活化剂还促进了植物中Cd从地下部分向地上可收割部分的转移,使油菜中Cd含量从根>茎>籽转变为茎>根>籽,同时使Cd的残渣态向酸溶态和可还原态转化转化,促进植物吸收。此外,由于土壤污染浓度较低,且油菜籽粒对Cd富集较小,所以菜籽油Cd暴露量在安全范围内,食用安全风险低,具有良好的经济价值。     

钝化剂与肥料对油菜和孔雀草间作体系的影响

通过盆栽实验,采用镉（Cd）低积累油菜单作和低积累油菜-超富集植物孔雀草间作两种种植模式,设置施用巯基坡缕石和硫酸钾以及叶面喷施硫酸锰的调控处理,研究不同处理对单作和间作模式下植物生长与Cd累积以及土壤Cd形态的影响.结果表明：施用巯基坡缕石可显著降低油菜和孔雀草地上部Cd含量、油菜Cd累积量、Cd提取率以及土壤有效态Cd含量.施用0.4g/kg的硫酸钾显著增加孔雀草Cd累积量,降低间作油菜地上部Cd含量,使间作油菜根际土壤可交换态Cd比例减少,残渣态Cd比例增加.喷施0.6g/L的硫酸锰使单作油菜地上部Cd含量、Cd累积量以及Cd提取率显著降低.从降低油菜地上部Cd含量保障安全生产,同时不影响Cd植物提取修复角度综合考虑,在间作模式下,施用0.4g/kg的硫酸钾处理调控效果最佳.