铅锌尾矿污染区3种菊科植物体内重金属的亚细胞分布和化学形态特征

通过实地调查分析广西阳朔某铅锌尾矿污染农田自然生长的3种常见菊科植物野艾蒿、胜红蓟和野茼蒿体内的重金属含量,并采用差速离心与化学试剂提取法分析重金属在植物中的亚细胞分布及其存在的化学形态,探究菊科植物对重金属的积累、耐性特征和机制.结果表明,污染区土壤受Cd、Pb、Zn这3种重金属污染严重,其含量分别比国家土壤环境二级标准(GB 15618-1995)超标37.7、5.7和8.9倍,植物体内Cd、Pb和Zn含量都超过正常范围.野茼蒿和胜红蓟对Cd具有较强的迁移能力和富集能力,适用于Cd污染土壤的生态修复.此外,野茼蒿的茎和叶中Cd的含量分别为159.6 mg·kg~(-1)和219.5mg·kg~(-1),超过Cd超富集植物的临界标准,可见野茼蒿完全具有Cd超富集植物的基本特征,是Cd超富集植物.3种菊科植物地下部和地上部的Cd、Pb和Zn主要分布在液泡可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.植株中大部分的重金属以迁移性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和重金属以低活性的化学形态为主可能是3种菊科植物应对重金属胁迫的重要耐性机制.与野艾蒿相比,胜红蓟和野茼蒿茎叶中的Cd更多地贮存在液泡中,且地上部"活性态"Cd的积累比例低于根系,这些很可能是胜红蓟和野茼蒿忍耐和富集镉的重要途径.     

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.      

废弃采石场植被自然恢复过程中物种多样性变化特征

以浙江省舟山市的废弃采石场为例,在对植被情况进行调查的基础上,采用时空互代的方法,探讨废弃采石场植被自然恢复过程中物种多样性的变化规律. 结果表明:随着废弃地自然恢复年限的增加,植物种的组成发生较大变化,由单一的物种组成结构逐渐发展为复杂的物种组成结构,并逐渐趋于动态平衡. 在近50 a的自然恢复过程中,在样方中共出现20科40属42种植物,其中以禾本科和菊科为主. 在整个自然恢复过程中,群落物种多样性指数(H′,D)、丰富度指数(Ma,Pa)和均匀度指数(Jp,Ea)随植被恢复表现出由低至高而后又降低的变化趋势. 均匀度指数(Jp,Ea)在15～<25 a达到峰值,而多样性指数(H′,D)和丰富度指数(Ma,Pa)的峰值则出现在25～<40 a. 根据不同恢复年限群落物种种类的演替特征和物种多样性指数的变化规律,可大致将研究区废弃地植被自然恢复过程划分为初级演替期(<9 a)、初级交替期(9～<15 a)、高级交替期(15～<25 a)、高速恢复期(25～<40 a)以及恢复稳定期(40～50 a)5个演替阶段.      

土法炼锌废渣堆中的重金属及其释放规律

黔西北地区的土法炼锌使生态环境遭受了严重破坏.用原子吸收等方法对土法炼锌废渣的研究表明,废渣堆pH值呈中性、微碱性,重金属含量很高,Pb、Zn、Cu和Cd的最高含量分别达31631,57178,2367和311.5mg/kg.废渣堆中的重金属含量分布与堆放的废渣类型和堆放时间有关,重金属主要滞留在矿渣层中.矿渣层中的重金属含量随堆放时间的增长而降低,可用负指数方程很好地描述矿渣中的重金属(Pb、Zn和Cd)的自然释放过程.废渣中重金属的总量大,释放时间长,对环境构成威胁.     

重金属在土壤-空心菜系统中的迁移分配

通过盆栽试验,研究了Cu,Zn,Pb和Cd单一与复合污染条件下在土壤-空心菜系统中的迁移分配情况.结果表明:单一和复合污染情况下,空心菜地上部重金属的富集系数大体表现为Cd>Zn>Cu>Pb,重金属转运系数则表现为Cd>Zn>Pb>Cu.与单一污染相比较,复合污染条件下,Cu,Zn,Pb和Cd富集系数下降,Cu的转运系数升高,而Zn,Pb和Cd的转运系数降低.单一污染条件下,随着土壤中重金属质量分数的增大,Cu的富集系数和转运系数都相应减小;Zn和Pb的富集系数增大而转运系数减少;Cd的富集系数增大,但转运系数变化很小.整体上看,复合污染条件下,土壤w(Cu)的增加使Zn,Pb和Cd在空心菜中的富集系数明显减小;土壤w(Zn)的增加使空心菜中Cd的富集系数明显减小;土壤w(Pb)的增加使空心菜中Cu的富集系数明显增大;土壤w(Cd)的增加使空心菜中Pb的富集系数明显增大.      

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.     

废弃尾矿库15种植物对重金属Pb、Zn的积累和养分吸收

在废弃的铅锌尾矿库进行人工植被恢复试验.对3年生15种植物重金属积累和养分吸收特性的研究表明,植物对土壤重金属和养分的吸收积累因植物种类、部位、金属种类和种植时间的不同而有显著差异.树木不同器官Pb质量浓度高低的总趋势为根〉叶〉茎,部分树种Zn质量浓度表现为叶〉根和茎;在15种参试植物中,加拿大紫荆根系Pb和Zn质量浓度均处于最高水平（分别为1 803 mg.kg-1和2 120 mg.kg-1）,盐肤木具有最高的茎枝Pb、叶片Pb和Zn质量浓度（分别为280、546和1 507 mg.kg-1）,旱柳具有最高的茎枝Zn质量浓度（729 mg.kg-1）和较高的叶片Zn质量浓度（1 153 mg.kg-1）.枫香、紫花苜蓿对Pb,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿对Zn的转移系数TF值均〉1.植物Pb的富集系数BCF值均小于0.17,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿Zn的BCF值达0.37～0.43.固氮植物体内N含量显著高于其它植物,火炬树、臭椿对P和夹竹桃对K的吸收积累能力强.随着种植时间的增加,植株体内有重金属质量浓度增加、营养元素含量下降的趋势.盐肤木、旱柳等重金属积累树种及紫穗槐、紫花苜蓿、截叶胡枝子、桤木等固氮植物在铅锌尾矿治理中具有应用前景.     

尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属的影响

为研究2001年特大洪水导致的北山铅锌矿尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属含量的影响及其潜在的生态风险,沿大环江自北向南设置了21个样点,共采集沉积物样品77个;分别采用SQG(沉积物质量基准)、PLC(污染负荷指数)和Hankson潜在生态风险指数法,对尾砂库下方大环江沉积物表层及剖面中As、Pb、Cd、Cu和Zn 5种重金属进行了分析和评价. 结果表明:大环江沉积物剖面pH平均值在2.09~7.51之间,其中38.1%的采样点土壤pH低于环江县背景值上限;表层(0~25 cm)沉积物中w(As)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)和w(Zn)的平均值分别是环江谷地土壤平均值的3.2、20.0、59.2、2.1、17.0倍. 沉积物剖面的重金属质量分数分布主要有自上而下先降后升或先升后降2类规律,w(As)与w(Pb)、w(Cu),w(Pb)与w(Cu)、w(Zn),w(Cd)与w(Zn)均呈显著相关. 根据SQG法评估结果,大环江沉积物剖面首层(0~22 cm)w(As)、w(Pb)、w(Cd)和w(Zn)已对水域生物产生严重影响;大环江流域的PLI为2.57,属于极强污染;以环江县土壤背景值为参比值的Hankson潜在生态风险指数分析结果显示,大环江表层沉积物呈现强~极强的生态风险,5种重金属的污染程度为Cd＞Pb＞As＞Zn＞Cu. 尾砂库溃坝导致大环江沉积物中重金属质量分数陡然升高且难以恢复.      

长春市城区重金属大气干湿沉降特征

为弄清长春市城区重金属大气干湿沉降特征,于2006年5月26日—2007年6月12日采用被动采样技术分采暖期和非采暖期共收集大气干湿沉降样品24件,采用全谱直读电感藕合等离子发射光谱法(ICP-AES)和原子荧光光度法(AFS),分析了其w(As),w(Hg),w(Cd),w(Cu),w(Pb),w(Zn)和w(Cr). 结果表明:长春市大气干湿沉降样品中w(As),w(Cd),w(Cr),w(Cu),w(Hg),w(Pb)和w(Zn)分别为38.9,2.24,92.3,76.2,0.27,115.2和462 mg/kg,均明显高于表层土壤,且w(Cu),w(Hg),w(Pb)和w(Zn)在采暖期均显著低于非采暖期;经估算,As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb和Zn大气年干湿沉降量的平均值分别为4.79,0.25,10.67,8.22,0.030,12.31和48.15 mg/(m2·a),明显高于北美和欧洲,且As,Cd和Cr在采暖期的日均干湿沉降量高于非采暖期;根据目前的重金属大气干湿沉降速率估算,重金属大气干湿沉降有可能造成长春市表层土壤中重金属不同程度的累积,其中Zn的累积最为明显.      

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

湘西花垣矿区主要植物种类及优势植物重金属蓄积特征

矿区重金属污染严重,寻找和发现适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物是矿区植被恢复和污染土壤修复的前提.通过对湘西花垣县锰矿、铅锌矿区植被调查,共记录到高等植物76种,隶属69属,39科.对两矿区的主要优势植物及其土壤重金属含量进行了测定、分析,结果表明,两矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过国家土壤环境质量二级标准阈值,对矿区土壤造成了污染.主要优势植物均能适应矿区土壤重金属元素较高的环境,对重金属具有一定的耐性,但不同植物对重金属的吸收和蓄积特征不同,油茶、芒萁吸收的重金属主要分布在地上部分,属于金属富集型植物,适于修复湘西矿区重金属污染中等且使用价值较高的污染土壤;灰白毛莓、山莓、毛萼莓、魁蒿、蕨吸收的重金属主要累积在根部,属于根部囤积型植物;芒草、白茅、箬竹、飞龙掌血根、茎、叶重金属含量均较低,属于重金属规避型植物.这2种类型的植物适合种植在湘西矿区重金属污染严重、使用价值相对较低、面积较大的矿山废弃地.     

复垦铅锌矿尾砂库的植被恢复和基质演变

为探讨铅锌矿尾砂库经植物原位修复的生态恢复效果,以广西阳朔铅锌矿尾砂库综合治理示范工程为研究对象,连续3年(2018—2020)对实地观测植被恢复情况、新增植物生长情况及复垦铅锌矿库区尾砂重金属含量、土壤酶活性及理化性质的观测与测定。结果表明:尾砂库经人工种植的芒(Miscanthus sinensis)和三裂叶葛藤(Pueraria phaseoloides)2种耐性植物对尾砂中重金属存在植物稳定作用;库区植被新增物种逐年升高,且以豆科和菊科植物为主;尾砂的过氧化氢酶、脲酶与磷酸酶活性先增后减,蔗糖酶活性显著性增加;尾砂的肥力和保肥能力均有所提高,其中尾砂的总氮含量从1.14 g/kg增加到2.19 g/kg,有机碳含量从9.50 g/kg增加到21.01 g/kg。由此表明,在相似自然条件的矿山废弃地生态修复中,可考虑从葛属和蒿属的植物中筛选目标植物;植被恢复会加快尾砂库库区植物群落的次生演替;铅锌矿尾砂库经人工植被恢复能加快尾砂基质的演变,使生态系统实现自行恢复并达到良性循环。     

Diversity of free-living nitrogen-fixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings during the process of natural ecological restoration

Biological nitrogen fixing is an important source of nitrogen input in the natural ecological restoration of mine wastelands. The diversity of nifH genes in tailings samples under di erent plant communities in Yangshanchong and Tongguanshan wastelands in Tongling, was analyzed using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) approach. The nitrogen-fixing microorganism community in the upper layer of tailings of Tongguanshan wasteland discarded in 1980 showed higher Shannon-Wiener diversity index than that in Yangshanchong wasteland discarded in 1991. The diversity of nifH genes in Yangshanchong wasteland of copper mine tailings did not display a consistent successional tendency with development of plant communities during the process of natural ecological restoration. Phylogenetic analysis of 25 sequences of nifH gene fragments retrieved from the DGGE gels indicated that there were mainly two taxa of free-living nitrogen-fixing microorganisms, Proteobacteria and Cyanobacteria living in the wastelands investigated, most of which were unique and uncultured. Canonical correspondence analysis (CCA) based on the relationship between band patterns of DGGE profile and physico-chemical properties of tailings samples showed that the diversity of nifH genes in di erent tailing samples was mainly a ected by loss of ignition, water content, pH and available Zn contents of wastelands. The dominant plant species and development period of plant communities by ameliorating pH, reducing the toxicity of heavy metals, increasing organic matter and water content a ected the diversity and structure of the free-living nitrogenfixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings.     

杂草对重金属的生物积累特性的研究

采用小区实验法对东北地区 1 1科 2 2种田间杂草进行重金属累积特性研究。结果表明 :欧洲千里光、巨荬菜、欧亚旋覆花、猪毛蒿、黄花蒿、石防风和柳叶刺蓼 7种植物对 Cd的富集系数最大 ,且地上部 Cd的含量大于根部 Cd的含量 ,具备了重金属超富集植物的基本特征 ;植物地上部重金属含量与植物上部生物量的大小无关 ;以杂草为研究对象 ,有可能筛选出地上部重金属富集量大并且地上部生物量也高的超富集植物。     

湘西铅锌矿区重金属污染评价及优势植物重金属累积特征

矿区土壤重金属污染在中国乃至全世界都是一个普遍的问题。采用现场采样、室内分析的方法,调查研究了湘西花垣铅锌矿区土壤及优势植物重金属含量,采用污染指数法和富集系数法对该矿区土壤和优势植物重金属含量进行了评价。结果表明,该矿区土壤主要受到Pb、Zn、Cd三种重金属污染。其中,Pb以轻-中度污染为主,Zn以中度污染为主,Cd以重污染为主。优势植物重金属含量测定表明,不同植物对重金属的吸收和累积特征不同,油茶属于金属富集型植物,毛萼莓、芒属于根部囤积型植物,飞龙掌血属于金属规避型植物。以上几种优势植物对重金属均具有一定的耐性,可以作为铅锌矿区弃地植物修复的优选物种。     

Vegetation dynamics in abandoned crop fields on a Mediterranean island: Development of succession model and estimation of disturbance thresholds

This case study on the Sifnos island, Greece, assesses the main factors controlling vegetation succession following crop abandonment and describes the vegetation dynamics of maquis and phrygana formations in relation to alternative theories of secondary succession. Field survey data were collected and analysed at community as well as species level. The results show that vegetation succession on abandoned crop fields is determined by the combined effects of grazing intensity, soil and geological characteristics and time. The analysis determines the quantitative grazing thresholds that modify the successional pathway. Light grazing leads to dominance by maquis vegetation while overgrazing leads to phryganic vegetation. The proposed model shows that vegetation succession following crop abandonment is a complex multi-factor process where the final or the stable stage of the process is not predefined but depends on the factors affecting succession. An example of the use of succession models and disturbance thresholds as a policy assessment tool is presented by evaluating the likely vegetation impacts of the recent reform of the Common Agricultural Policy on Sifnos island over a 20–30-year time horizon.     

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。     

广西大新锰矿区土壤重金属污染评价

文章对广西大新锰矿区的土壤进行了调查研究,通过对矿区土壤中重金属元素(Pb、Cr、Zn、Cu、Cd、Mn)含量的系统测定,运用地积累指数法对矿区土壤重金属污染进行初步评价。结果表明:矿区各采样区受到重金属污染严重,其中精矿堆和尾矿区最为严重。就各元素的污染程度来看,Mn和Cd的污染级别达到6级,污染程度为极严重污染,Zn、Pb、Cu为中等污染。各重金属污染程度排序为:MnCdZnCuPbCr。     

Restoration potential of pioneer plants growing on lead-zinc mine tailings in Lanping, southwest China

This study focused on the restoration potential of ten pioneer plants (Artemisia roxburghiana, Artemisia tangutica, Carex inanis, Cyperaceae hebecarpus, Plantago depresa, Cynoglossum lanceolatum, Potentilla saundesiana, Coriaria sinica, Oxyria sinensis, and Miscanthus nepalensis) during the early phase of Pb-Zn mine tailings phytostabilization, in Lanping, China. The concentrations of heavy metals (Pb, Zn, and Cu) and soil fertility (the available N, P, K, and organic matter) in the rhizosphere of these spe...     

滇池底泥堆场次生植被富集污染物调查

对滇池周边3个底泥堆场次生演替恢复过程中主要植物的生态学特征和污染物富集情况进行了调查。结果表明：随着底泥堆场由表流湿地向潜流湿地过渡,植被的整体含水量逐渐减少,种群密度逐渐增加;3个底泥堆场优势种的生物量随着植被恢复时间的增长而逐步减少;植物优势种富集某种重金属的能力与生物量的相关性系数（Zn〈Cu〈Pb〈As〈Cr〈Cd〈Hg）随富集能力的提高而降低,其中Hg的富集与生物量有较高的相关性;水生植物富集污染物的能力高于陆生植物;水生植物富集污染物能力最强的是凤眼蓝,其次是长柱柳叶菜和水烛;陆生植物富集污染物能力最强的是稗、云南莎草和水蓼。