重金属污染对土壤生化过程的影响

大多数重金属是作为微量元素而天然存在于土壤中的。一些重金属由于人类的活动而被过多地排入环境中,改变并损害了自然的和人工的生态系统,对人类健康造成威胁。土壤生化过程在维持碳、氮大循环及其它元素的代谢转化、为植物提供可用性养分等方面起着不可缺少的作用。大量重金属在土壤中沉积,破坏了土壤生态系统原有的微量元素的动态平衡,土壤的生物化学过程也随之受到影响,而其中尤以氮的矿化作用、纤维素降解、土壤酶活性和氮固定作用等最为敏感。本文就重金属污染对土壤主要生化过程的影响作一概述。     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

环境修复中锰氧化物与变价重金属交互作用的研究进展

氧化-还原过程是影响重金属环境行为的重要过程.锰氧化物作为重要的天然氧化剂,通过对变价重金属的氧化还原和吸附作用,影响着其在环境中的形态、生物有效性乃至归趋,具有很高的环境修复潜力和应用价值.近年来对锰氧化物和变价重金属元素的研究主要集中在以下几个方面:生物氧化锰的形成与多铜氧化酶体系的关系;锰氧化物与变价重金属的交互作用的机制及其影响因素,尤其锰氧化物的空间结构和作用位点的影响.目前,锰氧化物在环境修复中的应用主要集中在水环境修复方面,土壤体系及土壤微界面还很鲜见.同时土壤体系中影响锰氧化物与重金属交互作用的因素更多,其过程也更为复杂.本文通过总结锰氧化物与变价重金属交互作用的研究进展,对比不同重金属种类之间反应机制的差别,为更好的理解锰氧化物的环境作用提供基础,也期望能够进一步拓展其在污染环境的修复中的应用范围.     

河北曹妃甸某农场农田土壤重金属空间分布特征及来源分析

对唐山市曹妃甸某农场农用地土壤开展详细调查,采集了研究区内325个表层土壤样品,分析了土壤中8种重金属元素的含量,评估了重金属的结构和空间分布特征,并揭示了重金属的主要来源,为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.该研究区土壤中各元素普遍低于河北省土壤背景值,而Cd元素含量较高,超过土壤背景值和风险筛选值.通过8种重金属元素的地质学统计、元素间相关性分析、PMF模型分析和污染源调查,结果表明Cr、Ni、Cu、Zn和As元素在研究区内呈正态分布,受人类影响较小,主要来自成土母质.Cd元素呈偏态分布,土壤含量表现为北低南高的空间特征,主要由农业活动采用污水灌溉所导致.Pb元素存在部分区域含量较高现象,主要来自于大气沉降,而Hg元素则主要与农业产品投入使用相关.     

基于Cokriging的土壤重金属空间变异研究——以昆山市为例

土壤重金属来源及空间分布是土壤学及环境学研究的热点问题。地统计学是土壤元素空间变异研究的有效方法以昆山市土壤重金属分布为例,先利用多元回归分析方法,提取与重金属含量显著相关的因子,再利用协同克里格方法研究了土壤理化性质和土壤重金属含量的相互关系,最后比较协同克里格与普通克里空间预测的精度。研究表明Hg、As、Cu、Pb的精度分别提高了2.75%、2.13%、0.17%和0.43%,cr、Zn和Cd 3种元素空间预测精度没有显著提高。     

贵州黔西北铅锌矿区土壤重金属污染及生物有效性研究

对贵州省黔西北铅锌矿区18个矿渣和污染土壤样品中Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属的总量、生物有效态含量以及对应的植物样(根和茎叶)中的重金属含量分别进行了测定,其测定结果表明:土壤中除Cu污染较轻外,Zn、Pb、Cd均大大超过了土壤环境阀值;土壤中重金属生物有效态含量最高为Cd,占总量的50%,对环境构成了潜在威胁;植物中重金属含量与土壤中重金属总量、有效态重金属含量呈现很好的正相关性,植物根中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关性更为显著,分别为 RZn=0.871 3、 RCu=0.883 3、R Pb=0.783 2、RCd =0.893 7,说明土壤中的重金属已经威胁到植物生长,且在植物中产生了富集,因此在评价土壤重金属的生物有效性和环境效应时,应将重金属总量和生物有效态含量结合起来加以研究,并对土壤中重金属的含量与植物中该元素含量之间作相关分析,根据其相关系数的大小来判断其生物有效性的程度.     

云南寻定几种农作物籽粒中重金属的比较研究

通过对四种农作物（玉米、小麦、水箱、蚕豆）籽粒中八种重金属元素（Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｓ、Ｈｇ）的调查研究。结果表明，四种农作物籽粒中重金属元素量与土壤重金属含量呈正相关，籽粒中重金属的吸收系数大致为Ｃｄ〉Ｚｎ〉Ｃｕ〈Ｐｂ，玉米籽粒Ｃｄ〈Ｚｎ、Ｃｕ，可能由于元素间的交互作用，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ含量均处于较高水平，由于不同农作物和物的生物学特性之间的差异，Ｃｒ，Ｎｉ、Ａｓ、Ｈｇ在     

港湾污水排放对红树林湿地的影响

通过样方调查和采样分析,研究了港湾污水的排放对红树林湿地中水体、土壤和植物3个子系统的影响。结果表明:(1)经过水体自净和红树林湿地的净化作用,随着湿地与排污口距离的加大,水体污染逐渐减轻;(2)港湾污水的排入未改变红树林湿地中土壤的质地,增大了重金属元素的含量;(3)红树林土壤对水体中的重金属元素吸附、积累能力较强,可作为重金属的沉积地;(4)港湾污水的排放对红树林植物群落结构和生长没有造成不良影响;(5)重金属元素被红树林植物吸收后大多积累在根部,避免了通过食物链的传递而影响人类健康。     

路域土壤重金属含量空间变异的影响因子

以纵向岭谷区景洪-思茅段公路沿线为研究区,通过公路不同地点样线布设,对不同土地类型、地形和公路距离下的98个样点进行了野外植被和环境因子调查及土壤采样,在土壤表层0～20cm重金属全量分析的基础上对影响其分布的环境因子做了相关分析,得出研究区路域土壤重金属污染的空间分异特征及其主要的影响因子.研究结果表明,公路沿线不同土地利用类型下土壤重金属元素的含量存在较大的差异,但不同类型下含量的变化趋势较为一致,草地重金属污染最为严重,而次生林,原始林重金属含量较低;土壤养分也受土地利用类型影响,但相关分析表明,除了pH值、总钾、总磷和重金属关系较为密切外,研究区其它土壤养分和重金属之间的含量相关不显著.重金属元素含量之间相关性显著,表明该段道路重金属污染具有同源性,即来自道路.距公路的距离对重金属含量影响较大,农田土壤重金属含量随距离公路增加逐渐降低,而自然土壤中,变化趋势呈波动趋势.进一步对自然土壤中重金属的影响因子做了分析,结果表明,地形影响重金属的含量垂直分异,而典范对应分析也显示研究区距离、地形、土地覆被和土壤特性共同作用于土壤污染的空间变异.影响程度为距离＞土地覆被＞地形＞土壤.     

黔西北土法炼锌区典型植物体内重金属的积累研究

对黔西北土法炼锌导致的重金属严重污染地区生长茂盛的自然植被及其根部土壤进行了重金属分析测试。土壤重金属形态用连续提取法区分为有效态和强结合态,结果发现植物体内的重金属含量与土壤中有效态的重金属含量成正比。所分析的4种植物体内的Pb、Zn、Cd含量表现为Zn>Pb>Cd。接骨草(SambucusChinensis)和柳叶苦荬菜(Ixerisgracilis)在体内富集、运输重金属元素的能力很强,是对污染区生态重建非常有前景的植物。     

矿山土复垦利用试验

利用分层随机取样法取得开滦矿区范矿南矸石回填复土区不同复土方式、不同复土年份、不同土地利用形式及不同深度的矿山土样品,对矿山土的养分状况、酸性污染与重金属污染规律进行了研究．结果表明,矸石回填复土区完全可以种植白菜、白薯、大豆、葡萄、紫穗槐等植物;此类矿山土的酸性污染可以通过条带式复土、全面复土方式得到有效地控制,而穴植法效果不佳,养分状况可通过种植紫穗槐或牧草得到改善;重金属元素含量没有超标,但试验点的矿山土培肥及表土受空气与粉尘污染造成表土的重金属元素含量高于30cm处土壤．     

废旧电池掩埋处理方法初探

以分别种植小叶黄杨和八角金盘的2块试验土地与1块贫瘠裸露土地作为对照,试验植物吸收处理废旧电池的重金属污染的掩埋方法。文章介绍了将废旧电池内部的糊状物分别掩埋在小叶黄杨,八角金盘和贫瘠裸露土地3块试验土中,选用电池内部含量较多的 Zn 等重金属元素为跟踪元素,经一定时间后分析土壤中重金属元素的残留量。测定结果发现,小叶黄杨能很好地吸收掩埋入土的重金属元素,而八角金盘则对重金属没有明显的吸收作用。     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

土壤重金属污染的生物修复技术

随着城市化和工业化的加速,土壤的重金属污染问题日趋严重。生物修复技术作为一种环境友好型治理措施越来越受到关注,其主体主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。文章首先综述了生物修复土壤重金属污染的机理及其研究进展,其中植物修复包括降解、提取、挥发、根系钝化以及固定等,而微生物修复机理主要包括生物富集、生物吸着以及生物转化;其次分析了生物修复技术的局限性,如超富集植物积累重金属的单一性,植物的生长速度慢、积累效率低、适应性弱,微生物的种间拮抗作用等;最后对其发展前景提出展望,认为通过加强国际交流,重视多学科的交叉应用,以及合理配置人才与资源等措施,有利于突破技术瓶颈,发展出更具应用价值的复合修复技术。     

内生菌在修复重金属污染土壤的研究进展

内生菌是生活于植物的各组织、器官内部,但并不使植物表现出有害症状的真菌、细菌或放线菌。因其具有固氮、矿物溶解、光合作用、载运铁、利用1－氨基环丙烷－1羧酸为唯一氮源、传递营养物质等作用,内生菌在修复重金属污染土壤方面具有重要应用潜力。本文综述了内生菌及其抗重金属机理（促进植物生长和拮抗重金属方面）研究进展,以期为修复重金属污染土壤提供新思路。     

北京常见绿化树种叶片富集重金属能力研究

以北京地区常见绿化树种为研究对象,测定叶片和土壤重金属含量,对其季节变化规律和污染程度的相关性进行分析,探究植物叶片对土壤中重金属的富集能力.结果表明:①植物叶片中重金属Cu、Pb、Zn含量随季节变化(由春到冬)呈先下降后升高再下降的变化趋势;Cr含量变化呈先升高后下降的趋势,秋季达最高值;春、夏、秋这3季对Cu富集能力较强的为柳树和国槐,冬季为油松;对Cr、Pb富集能力较强的是国槐和侧柏,冬季为侧柏和白皮松;对Zn富集能力较强的为柳树和白皮松,冬季为侧柏;②由市中心至远郊,4种重金属(Cu、Cr、Pb、Zn)污染程度为:景山(C=2.48,C为污染系数)>奥林(C=1.27)>松山(C=1.20)>水关(C=1.18);③水关长城景区植物叶片中重金属含量变化较大,其它3个研究区域重金属含量排序为:景山>奥林>松山;同一树种叶片对不同重金属富集能力排序均为:Zn>Cu>Pb>Cr,且Zn含量与Cr含量差异极显著(P<0.01);④植物叶片中重金属含量与土壤中相应重金属元素污染程度呈二次多项式关系,除Cu元素外,其余3种重金属元素含量与土壤中重金属污染程度相关性较强,且相关系数均达0.9以上.     

增温和增雨对黄土丘陵区撂荒草地土壤呼吸的影响

明确气候变化背景下脆弱生境地区生态系统土壤呼吸的变化趋势及驱动因素,对理解区域碳循环以及生态系统碳源汇功能转换具有重要意义.以陕北黄土丘陵区自然撂荒恢复12 a的草地为研究对象,采用人工气候箱（OTC）和人工增加自然降雨的方式模拟了气候变暖、降水增加及其交互作用.通过结合野外监测与室内分析,探究了土壤水热、养分和土壤呼吸速率对增温增雨的响应特征,并进一步分析了影响土壤呼吸改变的关键因素.结果表明：（1）增温显著提高了5 cm土壤温度,在整个取样年平均增加1.34℃,而增雨显著降低了5 cm土壤温度,在整个取样年平均降低了0.88℃,同时增加了土壤水分含量,2018年和2019年增雨处理土壤水分含量分别高出对照13.12%和16.45%.此外,与对照相比,增温增雨的交互作用既增加了土壤温度,也提高了土壤水分,增温和增雨在影响土壤温度和水分含量上起到了相互拮抗的作用.（2）增雨显著增加了土壤有机碳、可溶性有机碳和活性有机碳含量,改变了土壤元素计量比以及活性-惰性碳组分的分配特征,而增温对有机碳的影响不显著.此外,土壤全氮全磷以及速效氮磷养分在不同处理间差异不显著.（3）增雨显著增加了土壤呼...     

江西赣州梓山地区富硒土壤重金属元素安全性评价

在江西梓山地区采集土壤样712件、水稻样46件,分析该区土壤、水稻中As、Cd等重金属元素含量及其在土壤—水稻系统中的安全性。研究区土壤环境质量总体优良,清洁和较清洁土壤图斑面积为11 883.06hm2,占全区面积的96.82%;轻微污染的土壤图斑面积为368.66hm2,占全区面积的3.00%;重金属污染的土壤图斑主要分布于富硒土壤区。水稻中As等重金属元素含量较低,均符合国家食品安全标准。水稻对As等元素的吸收富集能力受其土壤总量及其有效性制约,而重金属元素的生物有效性主要受重金属总量与TFe2O3的控制。研究区土壤脱硅富铁铝的特征表明,该区土壤As等重金属元素的生物有效性较低,可开发富硒水稻。     

土壤-水稻体系中污染重金属的迁移及其对水稻的影响

在温室条件下通过水稻盆栽试验,研究了植物对添加Pb、Cd、Cu、Zn等重金属的吸收.结果表明,供试元素的迁移受本身的性质、交互作用、添加量以及土壤吸持强度所影响.植物对Pb、Cd、Cu、Zn的吸收系数与用等温吸附方程所表示的土壤吸附强度和金属元素的第一级水解常数值有关.离子冲量与稻谷产量的关系表明,它有可能作为一种污染总量控制指标,反映了总量控制中“有效态”的重要性.     

植物促生菌在重金属生物修复中的作用机制及应用

重金属污染是导致生态和环境退化的主要因素之一.土壤重金属污染会降低土壤质量、农作物产量和品质,甚至威胁人类健康.因此,优化土壤重金属污染治理措施,对于农业高产优质可持续具有重要意义.诸多国内外学者在重金属污染植物修复方面开展了大量研究,但由于受土壤和气候环境条件的影响,其修复效率受到制约.微生物与植物的协同修复被认为是环境胁迫条件下提高重金属污染修复效率的一种有效手段.耐重金属的植物促生细菌（PGPB）不仅可以促进植物生长,提高对生物胁迫（如病原菌）和非生物胁迫（如干旱、高盐、极端温度和重金属等）的抗性,还可以改变土壤中重金属的生物利用度和毒性,从而提高植物对重金属的修复效率.系统地梳理了耐重金属的PGPB在促进植物生长,增强植物抗逆性和影响重金属生物利用度方面的作用机制,并进一步综述了近年来国内外关于PGPB在生态修复中的应用和研究进展.