石油污染土壤的植物修复的探讨

近年来,油气田开发对土壤的污染越来越严重,采用植物进行修复已经成为一个新的趋势。文章以中原油田(濮阳市采油区)土壤为研究基地,选择了多年生紫花苜蓿和黑麦草开展了初步治理工作,同时也采用本地生植物狗芽根、芦苇培养进行比较。通过一年(18月)植物对石油污染土壤的修复,发现:四种植物与微生物联合修复组合修复能力大小顺序是,苜蓿组合>向日葵组合>狗牙根组合>高丹草组合,其中紫花苜蓿与微生物构建的联合修复组合去除土壤石油污染的能力超过它们单独修复之和,去除率达到62%。     

复垦红壤中牧草根际微生物群落功能多样性

通过盆栽试验研究了浙江省诸暨铜矿区复垦红壤牧草根际微生物生物量及群落功能多样性的变化.结果表明,种植不同牧草使矿区土壤根际微生物生物量碳发生了显著的变化,其影响大小因矿区土壤污染程度而异.无污染和轻度污染土壤根际微生物生物量碳变化表现为黑麦草+三叶草>三叶草>黑麦草>未种植土壤,处理间差异均达显著水平(P<0.05),重度污染环境下各处理间差异不明显.Biolog数据分析显示,种植不同牧草的矿区土壤根际微生物群落结构和功能多样性也发生了相应改变,根际土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)均显著高于未种植牧草土壤,处理间差异达极显著水平(P<0.001).典型变量分析揭示了不同牧草根际微生物群落利用碳源种类和数量存在明显差异.     

铜尾矿白羊草重金属含量对叶际和根际真菌群落的影响

植物的叶际和根际微生物与宿主植物之间存在复杂的相互关系,能促进植物的生长,增强宿主植物对逆境胁迫的耐受性.本实验选择铜矿区主要恢复植被白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,分析白羊草叶际和根际真菌群落结构与多样性差异,探究白羊草叶片和根部富集的重金属含量对叶际和根际真菌群落特征的影响.结果表明,在白羊草的根际和叶际区域,子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）均为优势菌门.白羊草根际真菌群落的多样性和丰富度显著高于叶际真菌.白羊草植株叶际和根际真菌多样性受到不同重金属的影响,白羊草叶际多样性主要受到叶片Zn和Cu含量的影响,而根Pb含量是影响根际真菌群落多样性的关键因子.此外,叶际子囊菌门的孢菌科与叶片Cd含量有极显著正相关关系,根际丛赤壳科与根Zn含量显著正相关,可作为重金属污染区域生态恢复的指示菌种.本研究为铜尾矿生态恢复过程中发掘和利用叶际或根际真菌资源提供科学依据,也为筛选重金属污染区生态修复的植物-微生物共生体提供基础.     

3种工业有机废弃物对铅锌尾矿生物化学性质及植物生长的影响

开展野外田间试验,在铅锌尾矿中添加3种工业有机废物(酒糟、中药渣、蘑菇渣)作为改良剂,从植物生长、营养元素、土壤酶活性、尾矿及植物重金属含量等方面研究其对铅锌尾矿的改良效果.结果表明:①添加酒糟、中药渣、蘑菇渣处理后尾矿中DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb和DTPA-Zn含量分别降低了24.2%~27.3%、45.7%~48.3%、18.0%~20.9%和10.1%~14.2%;有机质、铵态氮、有效磷含量分别增加了2.27~2.32倍、12.4~12.8倍和4.04~4.74倍;土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶活性分别提高了5.51~6.37倍、1.72~1.96倍、6.32~6.62倍和2.35~2.62倍.②添加酒糟、中药渣、蘑菇渣促进了植物种子萌发和种苗生长,植被盖度分别到达了84%、79%和86%;其中,黑麦草的生物量增加了4.2~5.6倍,狗牙根的生物量增加了15.7~17.3倍;黑麦草和狗牙根地上部分重金属含量均显著降低.③植被盖度、生物量与尾矿基质营养元素和土壤酶活性呈极显著正相关,与尾矿重金属有效态含量呈极显著负相关;植物地上部分重金属含量与尾矿基质营养元素、土壤酶活性呈极显著负相关,与尾矿基质重金属有效态含量呈极显著正相关.综合分析表明,可以将酒糟、中药渣、蘑菇渣作为改良剂用于铅锌尾矿废弃地的生态恢复.     

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。     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.     

铜尾矿库坝面土壤微生物群落动态的驱动因子

随机过程和确定性过程对群落动态的影响机制及重要性是群落生态学研究的中心课题,也是目前群落生态学最具争议的问题.微生物群落在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用,对其结构动态的研究不仅为阐明群落构建机制提供重要的数据支持,而且为预测环境胁迫条件下微生物群落结构的动态提供理论依据.本研究通过Illumina MiSeq测序的方法,分析了中条山十八河尾矿库坝面不同恢复阶段细菌和真菌群落结构特征.结果表明,研究区尾矿坝不同恢复年限土壤理化性质发生梯度变化,植物群落结构呈现一定的演替趋势,植物群落多样性与土壤养分显著相关,而与土壤重金属含量无相关性.不同恢复年限的土壤微生物群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteria）;优势真菌主要有子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）.微生物群落组成主要受到土壤养分和重金属含量的影响,而植物多样性对微生物群落结构的影响不明显,表明在局域小尺度环境胁迫条件下,土壤环境因子是微生物群落结构动态变化的主要驱动力.     

多氯联苯污染土壤的豆科-禾本科植物田间修复效应

选择豆科植物紫花苜蓿、禾本科植物黑麦草和高羊茅作为供试植物,初步探讨了这3种植物在单作和间作条件下对多氯联苯污染土壤的田间修复效应.结果表明,经过270 d的田间原位修复后,所有种植植物的处理中土壤多氯联苯的去除率均高于对照组,其中紫花苜蓿单作处理土壤中多氯联苯的去除率最高,达到59.6%.土壤多氯联苯同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都降低了土壤中二氯联苯的比例.3种植物中紫花苜蓿的生物量最大,其根部积累的多氯联苯含量最高可达355.1μg/kg,显著高于黑麦草和高羊茅根中的含量.各处理对土壤中多氯联苯的提取修复效率依次为:紫花苜蓿单作紫花苜蓿-黑麦草-高羊茅间作紫花苜蓿-黑麦草间作黑麦草单作紫花苜蓿-高羊茅间作高羊茅单作.豆科植物紫花苜蓿是多氯联苯污染土壤田间原位修复的理想材料.     

植物滞留系统草本植物对人工模拟雨水中锌的富集及去除效果研究

采用沙培实验,探讨4种草本植物(黑麦草、地毯草、早熟禾、高羊茅)对人工模拟雨水中重金属锌的吸收富集和去除效果,为植物滞留系统筛选草本植物提供科学依据。实验分析测定不同植物滞留系统介质、不同入口浓度情况下,植物地上部与根部锌含量及锌的去除率。结果表明:4种草本植物对人工模拟降雨径流中的锌均有较好的去除效果,锌的平均去除率为84.65%~91.12%。不同草本植物去除人工模拟降雨径流中锌的能力,从强到弱的顺序依次为:早熟禾>黑麦草>地毯草>高羊茅。其中,4种草本植物对锌的去除率随入口浓度的增加而增加;对于同一种草本植物同样的入口浓度情况下,沙土Ⅰ为最佳土壤介质,具有最佳去除锌能力。4种草本植物地上部和地下部锌累积量分别为419.19~960.98μg和569.61~1 024.11μg;其中黑麦草锌累积总量最高,其次是地毯草,最低为早熟禾。综合考虑污染物去除率和锌在植物体内的累积量,交替种植早熟禾和黑麦草可提高植物滞留系统去除锌的能力且有利于延长植物滞留系统寿命。     

不同植物物种及其组合对铅锌尾矿库修复效果研究

通过田间试验,采用生物有机肥为改良剂,设置8个处理分别为:对照、白三叶、金鸡菊、百喜草、月季、毛杜鹃、桂花+百喜草、湿地松+毛杜鹃+白三叶,研究不同耐性植物及其组合对植被恢复的影响,及植被恢复后尾砂自身性质的变化。结果表明:种植植物半年后,各小区的优势植物大都以禾本科草本植物为主,除对照处理外,植被覆盖度均大于90%,植物种类达14种,且桂花+百喜草处理、湿地松+毛杜鹃+白三叶处理,物种较单一种植高;狗牙根、白三叶、金鸡菊、百喜草、鬼针草均可作为矿区植被恢复的先锋草种,毛杜鹃可作为矿区植被恢复的先锋灌木;矿区植被恢复可以有效控制重金属的淋洗;同时,可以降低重金属的有效态含量,使重金属的活性降低,有效修复重金属尾矿库。     

Accumulation of heavy metals in four grasses grown on lead and zinc mine tailings

A field experiment was conducted to compare the growth and metal accumulation of Vetiveria zizanioides, Paspalum notatum, Cynodon dactylon and Imperata cylindraca var. major on the tailings, amended with 10 cm domestic refuse complex NPK fertilizer(Treatment A), 10 cm domestic refuse(Treatment B) and complex NPK fertilizer(Treatment C) respectively, and without any amendment used as control (Treatment D). The results indicated that V. zizanioides was a typical heavy metal excluder, because the concentrations in shoots of the plants were the lowest among the four plants tested. The most of metal accumulated in V. zizanioides distributed in its root, and transportation of metal in this plant from root to shoot was restricted. Therefore, V. zizanioides was more suitable for phytostabilization of toxic mined lands than P. notatum and C. dactylon, which accumulated a relatively high level of metals in their shoots and roots. It was also found that I. cylindraca var. major accumulated lower amounts of Pb, Zn and Cu than C. dactylon and P. notatum, and could also be considered for phytostaliUsaton of tailings. Although the metal(Pb, Zn and Cu) concentrations in shoots and roots of V. zizanioides were the lowest, the total amounts of heavy metals accumulated in shoots of V. zizanioides were the highest among the four tested plants due to the highest dry weight yield of it. The results indicated that V. zizanioides was the best choice among the four species used for phytoremediation (for both phytostabilization and phytoextraction) of metal contaminated soils.     

铜矿尾矿库修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属形态研究

香根草是一种能在极端环境中生长的草本植物。对安徽铜陵冬瓜山铜矿水木冲尾矿库生态修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属Cu、Zn、Mo和Cd进行了赋存形态分析。香根草根际尾矿砂中四种元素形态绝大部分是残渣态,但Cu和Cd的有效态含量远高于香根草正常生长所需,是主要胁迫元素。香根草的生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)均小于1,表明它严格限制这四种重金属元素在根-茎叶中的迁移。乙醇提取态和去离子水提取态是植物体中活性较高的重金属形态。香根草地下部分Cu、Zn、Mo和Cd的乙醇提取态和去离子水提取态之和占各形态总和的比例分别为10%、23%、51%和16%;地上部分相应的比例为24%、26%、47%和12%。不同重金属元素表现出不同形态分布特征,这与香根草对它们的吸收和转运方式有关。香根草根际尾矿砂及其体内重金属形态决定了它对重金属的耐受性,表明香根草是有色金属矿山尾矿库理想的生态修复植物。     

EDTA调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染土壤的修复潜力

采用盆栽试验,研究了不同质量摩尔浓度EDTA(b(EDTA))调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染土壤的修复潜力.结果表明:当b(EDTA)为0.125～2.000 mmol/kg时能显著促进生长在铅锌尾矿污染土壤中灯心草和龙须草地上部生物量的增产,分别在0.500和1.000 mmol/kg时达到最大值.EDTA对2种草地上部生物量的影响大于地下部,分别通过影响株高和分蘖数实现,且对灯心草的影响程度大于龙须草.添加EDTA可以显著提高2种草对各重金属的富集能力,尤其以Pb, Cu最为明显.同时发现,EDTA对植物积累重金属能力的促进作用存在植物种类和重金属元素种类之间的差异.灯心草和龙须草分别在重金属积累、转运和生物量上存在优势,在EDTA调控下将2种植物合理搭配种植在铅锌尾矿污染土壤中能取得良好的重金属去除效果.      

湖南某铅锌矿土壤重金属形态分析及淋溶液pH值对其淋滤的影响

为了解有色金属矿区土壤重金属形态及pH值对其迁移的影响,选取对土壤环境影响较大的Hg、Pb、Zn、Cr、Cd、Cu元素进行研究。采用欧共体参比司的三步连续提取法研究了某铅锌矿区周边农田10个土壤样品中重金属的形态分布,根据重金属形态中酸可提取态重金属的百分比,可得6种重金属的迁移能力大小顺序为Cd>Zn>Cr>Cu>Pb>Hg;用2.3、4.1、5.6、7.2四个不同pH值的淋滤液淋溶尾砂矿柱50 d,检测数据显示,酸度的提高可以显著促进尾矿砂中重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的溶出;除Zn元素外,其他元素在50 d内的溶出量均随时间的推移而降低。根据不同检测时间段内淋溶液溶浸出的重金属元素含量分析可知,重金属对酸性淋滤的敏感程度顺序为Cu>Pb>Zn>Cd。综合分析得出该农田重金属污染严重程度顺序为Zn>Cd>Pb>Cu>Hg>Cr。     

北京市密云水库上游金铁矿区土壤重金属污染特征及对比研究

不同金属矿山选冶活动造成的矿区及周边土壤中重金属的分布累积特征不同.为了解密云水库上游金矿和铁矿矿区土壤中重金属地球化学特征的异同及污染状况,对区域内典型的金矿和铁矿矿区进行土壤样品采集,应用地球化学方法研究了2种土壤中重金属的污染特征,并应用地累积指数法评价了其污染状况.结果表明,2种土壤中除As外的其它重金属含量明显高于北京市土壤重金属背景值,金矿矿区土壤重金属含量普遍高于铁矿矿区.相关性分析表明,金矿矿区土壤中Cu含量与Pb、Zn(p<0.01)及Cr、有机质(OM)含量(p<0.05)之间显著相关,pH值与Pb含量(p<0.01)及Hg含量(p<0.05)呈显著负相关,而铁矿矿区土壤中重金属含量之间的相关性不显著.金矿尾砂中重金属含量明显高于铁矿尾砂,与矿区土壤污染状况一致.地累积指数法评价结果显示,金铁矿区土壤中重金属的污染程度均已十分严重,金矿矿区土壤污染程度高于铁矿,金矿矿区土壤重金属的污染程度由高到低依次为:Pb>Hg>Cd>Cr>Cu>Zn>Co>As;铁矿矿区土壤重金属的污染程度由高到低依次为:Pb>Cd>Cr>Co>Cu>Zn>Hg>As.该研究数据可为同一区域内不同金属矿区重金属污染的有效监控与治理提供科学依据.     

Bacterial diversity in soils around a lead and zinc mine

Five samples of soil collected from a lead and zinc mine were used to assess the effect of combined contamination of heavy metals on soil bacterial communities using a polyphasic approach including characterization of isolates by culture method, community level catabolic profiling in BIOLOG GN microplates, and genetic community fingerprinting by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rDNA fragments amplified by PCR from community DNA （PCR-DGGE）. The structure of the bacterial community was affected to a certain extent by heavy metals. The PCR-DGGE analysis of 16S rRNA genes showed that there were significant differences in the structure of the microbial community among the soil samples, which were related to the contamination levels. The number of bacteria and the number of denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） bands in the soils increased with increasing distance from the lead and zinc mine tailing, whereas the concentration of lead （Pb） and cadmium （Cd） was decreased. Heavily polluted soils could be characterized by a community that differs from those of lightly polluted soils in richness and structure of dominating bacterial populations. The clustering analysis of the DGGE profiles showed that the bacteria in all the five samples of soil belonged to three clusters. The data from the BIOLOG analysis also showed the same result. This study showed that heavy metal contamination decreased both the biomass and diversity of the bacterial community in soil.     

Effect of combined pollution by heavy metals on soil enzymatic activities in areas polluted by tailings from Pb-Zn-Ag mine

Some enzymatic activities were determined in the areas polluted by tailings from Tiantai Pb-Zn-Ag Mine in Zhejiang Province of China. The results indicated the soil enzymatic activities decreased significantly with increase of concentrations of heavy metals or the distance away from mining tailing center, especially dehydrogenase and urease activities. Multivariate regression analysis between heavy metal contents and soil enzymatic activities indicated that single dehydrogenase activity was very significantly correlated to combined effect of soil heavy metals in mine area. Moreover, single urease, protease and acid phosphatase activities were significantly related to the combined effect of heavy metals. The results suggest it is feasible to use soil enzymatic activities to indicate the pollution situation by combined heavy metals in the soil of mine area.     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.      

生物炭负载氧化石墨烯对离子型稀土矿区土壤中重金属的阻控效应

以脐橙皮渣和天然石墨为原料,采用改进Hummer-共热解法制备了生物炭负载氧化石墨烯(BGO)材料,利用土壤钝化实验考察了 BGO复合材料对稀土矿区土壤重金属形态的影响,土柱淋溶实验探讨了淋滤液重金属含量变化特征以及土壤重金属垂向迁移规律,确定了淋溶条件下重金属的累积释放模型.结果表明,添加BGO复合材料提高了土壤pH...