重金属超富集植物研究进展

利用重金属超富集植物的吸收,积累环境中的污染物,是近年来发展起来的一种可清除土壤重金属污粢的植物修复技术。本文主要综述砷、镉、镍等几种具有代表性的重金属超富集植物,探讨了超富集植物的富集机理和特征,重点讨论了近年来重金属超富集植物的发展现状和今后的发展趋势。     

锰超富集植物种质资源及耐性机制研究进展

工矿业引起的土壤和水体锰污染问题正引起人们的重视,利用超富集植物清除土壤和水体环境中的重金属和类金属污染的植物修复技术因其潜在的高效、廉价及环境友好性获得政府和企业的广泛关注.超富集植物是植物修复的基础.文章对国内外文献报道的重金属和类金属超富集植物种质资源进行了分类整理,迄今发现超富集植物492种,但绝大多数属于镍超...     

土壤镍污染植物修复的研究概况

随着工业、农业活动的发展,重金属镍污染已引起国内外广泛关注。生物体内积累过量的镍会导致细胞结构和生理过程发生改变,从而阻滞生长发育,对动、植物造成不良影响。植物修复是近年来治理土壤重金属污染的重要手段之一,治理镍污染土壤的主要植物修复方法有植物吸收、植物提取、植物根系过滤和植物-微生物联合修复。而对镍超富集植物收获物的处理方法目前采用多种传统方法的复合工艺,除了克服传统方法的缺点,还能对镍加以回收,提高了资源利用化。     

浅谈土壤铅污染的生物修复技术

土壤铅污染的生物修复技术已成为近年来研究的热点方向。本文对生物修复技术概念、铅污染现状、国内铅超富集植物的有关报道进行了简要回顾,重点综述了土壤铅污染的微生物修复方法和植物修复方法,在此基础上简要探讨了该研究今后努力的方向。     

中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议

植物修复作为一项绿色且有效的原位修复重金属污染土壤技术,在近20年引起了中国学者的关注并取得了一系列成果.通过检索镉超富集植物相关关键词,对过去20 a(2002～2021年)科技文献中报道的中国镉超富集植物的物种特征、野外发现地在中国各植被地带的分布、原生境特征、地质特征和镉的地球化学进行归纳总结,为镉超富集植物的筛选提供建议.结果表明,目前报道的镉超富集植物有45种.在植物物种上,隶属22科,36属,其中菊科(Compositae)植物最多,为14种.由野外调查发现的镉超富集植物有25种,主要发现于亚热带常绿阔叶林区域,其主要生长于铅锌矿周围的高浓度镉土壤上.归纳总结发现,丰富的植物物种资源、高浓度重金属土壤和长时间的驯化共同促进了超富集植物的形成.因此,具备这3点的区域可以视为超富集植物存在的高概率区域,并且超富集植物的野外筛选可以围绕此展开.最后,提出可以通过高概率区域识别和调查、富集能力验证、富集能力逆境习得筛查、生态型筛查、继代遗传检验和修复能力验证这6步,来进行超富集植物的筛选和植物超富集能力的鉴定.     

镉超富集植物筛选研究进展

我国金属矿山、冶炼企业周边土壤镉污染现象十分严重,利用超富集植物修复镉污染土壤有其特殊优势。植物修复方法的关键是选择对镉有耐性和有超富集特性的植物——超富集植物。概述了超富集植物的概念和特征,并对镉超富集植物的筛选工作进展进行了综述。     

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.     

放射性污染植物修复中超富集植物的数值评价

目前超富集植物在放射性污染植物修复评价体系中还没有明确的核素富集量限定值,借鉴辐射环境评价方式,明确放射性污染低剂量概念,推算达干预水准时的植物富集系数,结合放射性废物管理规定,计算富集系数应达到的水平,提出了重要核素的超富集植物评价的新的量值概念;建立修复年限模式,讨论了一定生物量和生物富集系数对修复年限的影响。结果表明,根据上述因素导出的各重要核素的超富集植物最低富集系数略有不同,分别是Cs-137:0.70、Sr-90:0.86、Co-60:2.89、Pu-239:0.26、Am-241:0.21、Cm-244:0.12、U-235:0.18、U-238:0.052。良好的超富集植物,其富集系数应再提高一个数量级。     

重金属污染土壤植物修复法

重金属污染土壤的植物修复技术是近年来发展起来的一种较新的生态技术 ,其中 ,寻找重金属超富集植物是目前世界范围的研究热点。本文简要评述了重金属污染土壤的植物修复法的原理及类型 ,重金属超富集植物的应用潜力与最新展望 ,对国内外在这一领域的研究进展作一简单综述。     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征

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.     

镍/铁二元金属对莠去津脱氯特性的影响

为了考察Ni/Fe二元金属对莠去津的催化还原特性,分别以Fe粉和Ni/Fe体系作为还原和催化剂,在酸性条件下对莠去津的脱氯特性进行比较,并讨论了pH值,Ni/Fe配比以及金属添加量等因素对莠去津脱氯效率的影响.结果表明:与Fe粉比较,Ni/Fe体系对莠去津具有很明显的催化脱氯特性.在pH=2时,1.22%(W/W)Ni/Fe体系30min对莠去津的脱氯效率大于90%,相同条件下用Fe粉还原时,90min脱氯效率仅为22.21%通过Fe粉和Ni/Fe表面形态的比较以及实验结果的分析,对Ni/Fe体系的催化还原脱氯机理进行了初步探讨.     

土壤镍各形态的生物可利用性研究

采用＾６３Ｎｉ示踪法和连续提取技术，并综合运用剔除法，人工模拟法，幼苗试验法和盆栽试验法及统计分析法研究了各形态土壤镍的植物可利用性。结果表明，土壤中水溶交换态Ｎｉ是植物可利用性Ｎｉ的主要形态，碳酸盐盐和有机态Ｎｉ有一定贡献，铁锰氧化物结合态和残留态Ｎｉ对植物几乎无效。     

三峡库区沉积物中镍污染特征评价

截至2017年10月,三峡库区已连续第8年实现175 m蓄水目标.为了研究三峡库区在175 m运行条件下,基于不同水文情势Ni的时空变化,探求水库调度运行对库区内Ni含量的影响,并建立库区水环境中Ni元素污染评价体系.于2015年12月至2017年6月连续4个水期采集水体表层沉积物共173个,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了沉积物中的Ni含量,发现三峡库区4个水期沉积物中Ni的平均含量均高于长江流域沉积物背景值和土壤背景值;从空间变化看,干流Ni含量从上游至下游呈增加趋势,支流Ni含量高于干流,且下游支流的Ni含量明显高于上、中游;从时间变化看,在175 m运行条件下,Ni含量较为稳定,且有降低的趋势,此外沉积物中Ni含量并未因枯、丰水期的影响而产生明显变化;同时建立了三峡库区Ni的地球化学基线模型,连续4个水期沉积物中Ni的基线值分别为47. 0、44. 2、42. 9和41. 9 mg·kg~(-1),位于中、下游的干、支流Ni含量明显受到人类活动的影响;分别以Ni的全球背景值,长江沉积物背景值和地球化学基线值为参考值进行污染评价对比,采用地积累指数法研究发现,三峡库区水环境除干流沿岸的丰都县和秭归县归州镇附近存在Ni的无至中度污染,其余均不存在污染;采用潜在生态风险评价方法发现Ni含量存在轻微潜在生态危害.采用地球化学基线值为参考比采用全球背景值和长江沉积物背景值得到的评价结果更科学,更能适应不同地域的时空变化.     

土壤Mehlich-3可浸提态镍对大麦根伸长的毒性

本研究选择我国具有代表性的11种外源添加镍（水溶性镍盐）污染土壤样品,在模拟田间人工降水（淋洗和非淋洗）处理后,研究了Mehlich-3单次或连续3次浸提态镍对大麦根伸长的毒性.结果发现：结合重要影响因素土壤pH值,Mehlich-3可浸提态镍和外源添加镍具有显著相关关系;基于Mehlich-3可浸提态镍的植物毒性阈值也显著受土壤性质影响（半抑制浓度可相差38倍以上）.通过回归分析发现土壤性质对Mehlich-3浸提镍的生物毒性的影响与Mehlich-3浸提次数有关,主要影响因子分别是铁铝锰氧化物和粘粒含量（单次浸提）或土壤pH值和有机质（3次浸提）.研究建立了基于可浸提态镍对大麦根伸长的毒性阈值预测模型.研究结果证明了重金属的化学浸提态代替全量作为风险评价标准的可行性,为提高土壤中镍的生态风险评估的准确性和科学性提供支撑.     

原位生成Ni颗粒增韧纳米ZrB2基陶瓷的制备方法与微观结构研究

目的提高Zr B2基防热陶瓷材料的韧性,以满足其高抗热冲击性能的需求。方法采用沉淀-共沉积法在纳米Zr B2粉体中原位生成Ni颗粒作为增韧相,经放电等离子烧结后获得分布均匀的Ni-Zr B2纳米复合材料,通过三点弯曲实验、断裂韧性实验以及硬度测试,分别评价不同Ni含量对Ni-Zr B2纳米复合材料力学性能的影响,并通过SEM,XRD对材料微观组织进行分析。结果 Ni颗粒的引入,可有效提高Zr B2的相对密度,增加韧性,同时强度和硬度有所提高。通过不同Ni含量的对比发现,Zr B2-15%Ni力学性能最优,断裂韧性达到7.8±0.3 MPa·m1/2,相对于原始Zr B2材料提升1倍。从微观组织的电子扫描照片也可以看出,Ni颗粒在Zr B2表面均匀分布,断口表现为穿晶断裂和延晶断裂的复合断裂模式,不同于原始Zr B2材料的穿晶断裂。这也是断裂韧性显著提升的主要原因。结论原位生成Ni颗粒的引入,可有效提高Zr B2材料相对密度、强度、硬度以及断裂韧性。对比不同Ni含量的力学性能,Zr B2-15%Ni组分的力学性能最优,这一方法可有效提高Zr B2材料的断裂韧性,进一步满足其高抗热冲击性能的需求。     

Catalytic reductive dechlorination of p–chlorophenol in water using Ni/Fe nanoscale particles

Nanoscale bimetallic Ni/Fe particles were synthesized from the reaction of sodium borohydride （NaBH4） with reduction of Ni^2＋ and Fe^2＋ in aqueous solution. The obtained Ni/Fe particles were characterized by TEM （transmission electron microscope）, XRD （X-ray diffractometer）, and N2-BET. The dechlorination activity of the Ni/Fe was investigated using p-chlorophenol （p-CP） as a probe agent. Results demonstrated that the nanoscale Ni/Fe could effectively dechlorinate p-CP at relatively low metal to solution ratio of 0.4 g/L （Ni 5 wt%）. The target with initial concentration ofp-CP 0.625 mmol/L was dechlorinted completely in 60 rain under ambient temperature and pressure. Factors affecting dechlorination efficiency, including reaction temperature, pH, Ni loading percentage over Fe, and metal to solution ratio, were investigated. The possible mechanism of dechlorination ofp-CP was proposed and discussed. The pseudo-first- order reaction took place on the surface of the Ni/Fe bimetallic particles, and the activation energy of the dechlorination reaction was determined to be 21.2 kJ/mol at the temperature rang of 287-313 K.     

高分子重金属絮凝剂PEX捕集Ni2+及除浊性能研究

以聚乙烯亚胺、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型两性高分子重金属絮凝剂--聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX),研究了其捕集Ni2 及除浊性能,并对几个影响因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Ni2 有很好的捕集功能,Ni2 的最高去除率可达99%以上;(2)pH值对PEX投加量有一定的影响,但对Ni2 的最高去除率影响不大;(3)水中存在碱金属或碱土金属离子时在一定程度上会促进Ni2 的去除;(4)当有Fe3 存在时,在较低pH值下会明显降低Ni2 的去除,但当pH值升高时对Ni2 的去除有促进作用;(5)Cl-与NO3-的存在可促进PEX对Ni2 的去除,而SO42-的存在对Ni2 的去除有抑制作用,需增加投药量才能得到较好的去除;(6)Ni2 和致浊物质共存时,会互相影响彼此的去除.     

邻菲罗啉对蒙脱石吸附镍离子性能影响

利用镍离子能与邻菲罗啉反应生成螯合物的性质,研究了加与未加邻菲罗啉条件下,蒙脱石对金属镍离子的吸附行为,考察了镍离子浓度、吸附时间、温度和溶液pH值等因素对吸附性能的影响.结果表明:加入邻菲罗啉后,蒙脱石对镍的螯合离子的吸附量明显增大;吸附平衡时间约为120min;蒙脱石对[Ni(phen)n]2+的吸附性基本不受pH值的影响.动力学研究表明该吸附过程符合准二级反应动力学模型,吸附量随温度升高而增大.二级动力学参数证明加入邻菲罗啉可显著提高蒙脱石对Ni2+的吸附性.蒙脱石对简单Ni2+的吸附符合Langmuir的单层吸附等温式;而蒙脱石对镍的螯合离子的吸附则符合Freundlich等温式.蒙脱石对Ni2+和[Ni(phen)n]2+的吸附均为自发、吸热和更无序的;XRD及FTIR研究表明,蒙脱石对[Ni(phen)n]2+的吸附以层间的物理吸附为主.     

四乙烯五胺多(二硫代甲酸钠)的合成及其对重金属的去除性能

以四乙烯五胺(TEPA),NaOH和CS₂为原料,在无水乙醇中合成四乙烯五胺多(二硫代甲酸钠,TEPAMDT),采用红外光谱和紫外光谱对其结构进行表征,测定了其对游离和络合Cu2+及Ni2+废水的处理效果,通过扫描电镜和电子能谱考察了絮体的形貌和组成. 结果表明,处理游离Cu2+和Ni2+废水,TEPAMDT中n(CSS-)∶n(Cu2+)和n(CSS-)∶n(Ni2+)分别为1.94∶1和2.00∶1时,去除率分别达99.90%和99.80%以上;处理50 mg/L n(硫脲)∶n(Cu2+)和n(柠檬酸)∶n(Cu2+)均为1∶1的废水,当n(CSS-)∶n(Cu2+)分别为2.05∶1和2.12∶1时,去除率分别达99.98%和99.94%;处理50 mg/L n(硫脲)∶n(Ni2+)和n(柠檬酸)∶n(Ni2+)均为1∶1的废水,当n(CSS-)∶n(Ni2+)分别为2.10∶1和2.19∶1时,去除率分别达99.93%和99.91%. 絮凝和能谱分析结果表明,TEPAMDT中CSS-与Cu2+或Ni2+都按2∶1的化学计量比生成螯合物,TEPAMDT具有较宽的pH适用范围.      

菌株Dyella ginsengisoli LA-4吸附Ni~(2+)的条件优化及特性研究

主要考察了菌株Dyella ginsengisoli LA-4对重金属Ni2+的吸附性能,同时,利用表面响应法对菌株Dyella ginsengisoli LA-4吸附Ni2+的条件(接种量、pH、Ni2+浓度等)进行了优化,并考察了其动力学及吸附等温曲线特性.实验结果表明,菌株Dyella ginsengisoli LA-4吸附Ni2+的最优条件为:接种量10.64 g.L-1,pH为6.50,Ni2+浓度为19.20 mg.L-1,此时的Ni2+最大去除率为99%.动力学分析表明,吸附平衡时间约为30 min,吸附可分为表面快速吸附和缓慢重金属积累两个阶段.利用Langmuir吸附模型能较好地描述菌株Dyella ginsengisoli LA-4对Ni2+的等温吸附行为,最大吸附量为25.81 mg.g-1.