几种挺水植物对重金属锌的抗性能力及其影响因素

水生植物已被用于重金属污染水体的生态修复,但不同水生植物对重金属的抗性能力存在差异,选择对重金属抗性和吸收能力强的植物有利于提高污水生态修复效果.以4种挺水植物为材料,通过室内培养实验研究挺水植物对重金属锌的抗性能力及其影响因素,结果表明:挺水植物地上部分铁含量显著(p<0.05)低于根和根表铁氧化物胶膜上铁含量,铁主要积累在挺水植物地下部分.加入高浓度锌时,灯心草(Jancus effuses)和菖蒲(Acorus gramineus)对锌的抗性能力较强,而茭白(Zizania ceduciflora)和美人蕉(Canna indica)则较弱.挺水植物对锌的抗性能力与其根表铁氧化物胶膜含量和地上部分铁含量有关,铁氧化物胶膜可作为一个障碍层,而降低锌对植物的毒害,而植物地上铁与锌竞争植物叶中的代谢性敏感位点而降低锌对植物的毒害.灯心草对锌的抗性能力比较强与其根表铁氧化物胶膜和地上部分铁含量较高有关,灯心草可作为一种工程植物用于锌污染水体的植物修复.     

铅锌冶炼厂土壤污染及重金属富集植物的研究

对株洲市铅锌冶炼厂生产区进行了植被和土壤调查。结果表明，该厂土壤污染以镉铅锌(Cd、Pb、Zn)最为严重，尤其是重金属镉在土壤中含量超过背景值高达208倍，分析原因主要是由于大气尘降和雨水淋洗等使得污染加重。实验采集并分析测定了9种植物中重金属富集量，首次报道了土荆芥是一种铅超富集植物，其体内Pb质量分数高达3888mg／kg。另一种植物商陆能大量富集镉，具有地下部向地上部转运能力强、生物量大、富集总量高的特点，有很大研究价值和应用潜力。另外，荨麻对Zn有较强富集能力，这3种植物可分别用于铅、镉和锌等3种重金属污染土壤的植物修复。     

根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形成特殊根际微环境,影响植物重金吸收、转运过程。根际促生菌通过产生植物生长激素类物质促进植物生长,改变根际微环境中重金属元素生物有效性,增加修复植物重金属吸收量,强化重金属污染土壤植物修复效率。近年来,根际促生菌强化重金属污染土壤植物修复效率相关研究文献数量迅速增加,最新研究成果表明:根际促生菌通过菌体表面活性基团吸附,诱导植物系统抗性(ISR),激活植物抗氧化酶活性,分泌高亲和性铁载体(Siderophores)增加根际铁供给量,竞争性抑制重金属元素的根系吸收,改变植物重金属的吸收、转运及胞内分布过程,抑制重金属元素向植物地上部分转运,同时增加农作物产量。文章对根际促生菌影响植物重金属吸收﹑转运最新研究进展进行综述,提出根际促生菌原位定殖,重金属元素亚细胞分布和重金属吸收、转运分子调控机制等方面的深入研究,将有助于进一步阐明重金属污染土壤植物根际促生菌-植物相互作用机制。通过根际促生菌调控农作物可食部分重金属的累积量,为实现中低污染农田安全生产与修复研究提供新思路。     

赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理

重金属对大多数植物具有毒性,可严重影响植物的正常生理代谢,但植物也进化出缓解重金属胁迫的相关机制,如增强抗氧化系统响应、加快光合效率、调整代谢速率、将重金属区隔化等。赤霉素(GA)是一类经典的植物激素,可调控植物生长发育,增强植物对重金属的耐性,并促进其对重金属的吸收。该研究根据近年来国内外相关文献报道,从重金属胁迫下赤霉素与植物生物量、抗氧化、光合系统修复、重金属区隔化和信号传递的关系等方面,综述了赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理,并从重金属胁迫下赤霉素的合成及分解机制、赤霉素提高植物耐受重金属的深入机制、赤霉素在重金属胁迫下植物激素调控网络中的功能以及赤霉素对植物修复效率的影响等方面,对该领域的发展趋势作了展望。     

土壤重金属污染的植物修复中转基因技术的应用

重金属污染的植物修复技术以其费用低廉、不污染环境等优点一度成为环境科学界研究的热点。为了克服植物修复技术中超积累植物生长缓慢和地上部生物量小等带来的限制，近年来研究者通过大量试验研究发展，外源基因在植物体内的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力和修复的效率。本文首先对目前国内外重金属污染土壤植物修复的研究动态进行综述，重点论述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等转基因在土壤重金属污染植物修复中的应用，最后指出在充分考虑到转基因植物给生态环境带来潜在威胁的前提下，转基因技术的研究与开发不仅可以促进多学科的交叉研究和丰富环境科学的研究领域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金属污染植物修复中存在并急需解决的棘手问题，为土壤重金属污染的植物修复提供了更加广阔的应用和发展前景。     

铁循环微生物对环境中重金属的影响研究进展

铁循环微生物包括铁氧化菌(Fe(Ⅱ)-oxidizing bacteria,FeOB)和铁还原菌(Fe(Ⅲ)-reducing bacteria,FeRB),在由它们介导Fe²⁺(Fe³⁺)氧化(还原)的过程中,往往也伴随着一系列重金属元素的迁移转化,对重金属在环境中的生物有效性和迁移性方面有重要作用.本文综述了环境中的铁循环微生物,针对铁循环微生物驱动重金属迁移转化的作用机制,分别从铁氧化菌氧化亚铁生成铁矿物对重金属的固定,铁还原菌介导铁矿物还原溶解及次生矿物生成,以及铁循环微生物代谢耦合重金属形态转化方面进行阐述;进一步通过研究实例综述了铁循环微生物对环境中砷、镉、铬、铜、铅等重金属的作用及修复潜力;未来的研究可关注特定微生物的成矿机制,生物成矿对重金属固定的调控,以及重金属复合污染场地的铁循环微生物修复应用等方面.本文以期为基于铁循环微生物的重金属污染修复提供理论指导和应用依据.     

不同湿地植物的根系酸化作用与重金属吸收

为研究不同湿地植物根系分泌物对水体的酸化能力与重金属吸收积累能力间的关系,选用六种对废水中重金属吸收能力较强的湿地植物进行了盆栽实验.这六种湿地植物分别是:稗(Echinochloa crus-galli)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、茭笋(Zizania latifolia)、鸭舌草(Monochoria vaginalis)、柳叶箬(Isachne globosa)、辣蓼(Polygonum hydropiper).研究结果表明,不同种类的植物对水体的酸化能力存在明显差异,水体pH差异最大可达0.85个单位;不同湿地植物间对重金属的吸收积累能力有显著差异,而且在重金属积累量方面的差异明显高于重金属浓度方面的差异.相关分析表明,不同湿地植物水体pH与植株重金属积累量之间存在较好的负相关关系,相关系数达到或接近P0.05显著水平.研究结果说明,湿地植物对废水中重金属的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系分泌物对水体的酸化能力.     

竹类植物修复重金属污染土壤的研究进展

随着我国经济的快速发展,土壤重金属污染问题也愈加严重.植物修复技术对环境扰动小,修复成本低,是目前土壤修复领域的研究热点之一.竹类植物对重金属有良好的耐受能力和富集能力,且具有生物量大、栽培简单和经济效益高等特点,在修复重金属污染土壤方面有很高的应用潜力和开发价值.结合竹类植物修复重金属污染土壤的研究现状,系统阐述了竹...     

不同季节垃圾填埋场周围重金属污染特征及评价

采集漳州市某生活垃圾填埋场周围冬夏两季的地表水(包括渗滤液)、土壤以及植物样品,分析9种重金属总量的季节性变化.结果表明,冬季地表水中Zn和As,土壤和植物中的Cd和As的含量均大于夏季,而夏季波动性强于冬季;夏季渗滤液中总Hg的含量明显高于冬季,其余变化不明显.地表水重金属含量均低于地表水环境质量Ⅴ类标准限值,渗滤液中所有重金属含量均低于污水排放二级标准限值.土壤中重金属Cd、As和Pb的污染最重,已达到重度污染,冬季的污染明显高于夏季.冬季植物富集能力强于夏季,细叶芒对Cd的富集能力较强,可作为重金属污染修复的先锋植物.     

矿区周围土壤中重金属危害性评估研究

分别用总量法和连续萃取法对广东大宝山矿周围土壤、植物和沉积物中重金属的总量和化学形态进行了详细分析。结果发现，矿山废水流入的横石河沉积物中Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数分别为1841．02、2326．28、1522．61和10.33mg／kg；经此河水灌溉的稻田中重金属(Cu、Cd、Pb和Zn)的质量分数也远远超出了土壤环境二级标准值，其中Cu、Cd超标倍数分别为14．01和4．17倍。结果还表明，生长在矿区周围的植物也受到不同程度重金属的污染且不同植物吸收和积累重金属的能力相差很大。用Tessier连续法对土壤中重金属进行萃取发现，虽然重金属主要存在于残余态中，但在Fe-Mn氧化态、有机结合态中的质量分数也很高．说明这些土壤确实受到了有毒有害重金属元素的严重污染。     

丛枝菌根-植物修复重金属污染土壤研究中的热点

随着菌根研究和植物修复技术的发展,利用丛枝菌根强化重金属污染土壤的植物修复逐渐受到人们的重视。本文系统综述了当前的几个研究热点:(1)菌根植物吸收和转运重金属的分子机制;(2)AM真菌对超富集植物重金属吸收的影响及其机制;(3)AM真菌对转基因植物重金属吸收的影响及其机制;(4)AM真菌与其他土壤生物在植物修复中的复合作用;(5)丛枝菌根与化学螯合剂在植物修复中的复合作用;(6)重金属复合污染土壤的丛枝菌根-植物修复;(7)放射性污染土壤的枝菌根-植物修复;(8)丛枝菌根-植物修复的田间试验研究。在未来的丛枝菌根-植物修复研究中,要筛选优良的宿主植物和与之高效共生的AM真菌,加强相关理论和应用基础研究,并构建高效基因工程菌。     

丛枝菌根对土壤-植物系统中重金属迁移转化的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类在自然和农业生态系统中广泛存在并能与多数陆生植物形成共生关系的土壤真菌,在重金属污染土壤中对宿主植物的生长及吸收累积重金属具有重要影响,因而对污染土壤的生物修复具有潜在应用价值。以重金属从根际土壤进入植物并在植物体内再分配过程为主线,介绍丛枝菌根在这一过程中对重金属环境行为,特别是根际土壤中重金属赋存形态及植物吸收重金属的影响。最后,对丛枝菌根影响植物重金属耐性机制研究前沿和菌根修复技术的应用前景进行展望。     

利用美洲商陆修复锰尾渣污染土壤对后茬植物的影响

采用盆栽法研究用锰超富集植物美洲商陆(Phytolacca americana)修复锰尾渣污染土壤对后茬植物大豆(Glycine max)和绿豆(Phaseolus radiatus)的影响.经美洲商陆修复锰尾渣污染土壤后,后茬植物大豆和绿豆的镉、铅、锌和锰含量降低,污染土壤的毒性减弱,有利于这2种植物生长.经美洲商陆修复2～3 a,可显著减弱污染土壤对大豆的毒性.由此可见,在经美洲商陆修复的污染土壤上栽培大豆,可以增加含氮量,促进其他植物生长,从而维持锰尾渣污染区植被持续发展.     

植物吸收修复对土壤镍及其主要化学性质的影响

采用室内盆栽试验方法,研究了外源镍污染土壤的植物吸收修复对土壤镍形态和土壤主要化学性质的影响。试验用水稻土添加NiSO4·6H2O(100～1600mgkg-1)经过12周的驯化培养后,种植了镍超累积植物Alyssu mmurale,110 d后收获植物并进行了试验土壤镍的形态和主要化学性质的分析,采用再分配系数和结合强度系数对植物修复效果进行了定量分析。结果表明,根区土壤中DTPA提取态镍的数量明显减少,根区土壤DTPA-Ni与非根区土壤DTPA-Ni之比的范围在0.33～0.61之间。每盆植物提取镍量为6.61～31.18mg,植物提取量随着添加镍量增加而增加,地上部分最大镍含量达到12454.1mgkg-1。根区的再分配系数在2.17～4.19之间,而非根区的再分配系数在6.87～15.91之间,再分配系数随着镍添加量的增加而增大;根区的结合强度系数为0.84～0.39,而非根区的则为0.88～0.26,随着土壤中镍添加量的增加,结合强度系数逐渐减小。植物吸收修复后,根区土壤镍的再分配系数降低、结合强度系数增大,表明土壤镍各形态之间的稳定性增加,因此植物修复可以加快外源镍在土壤中的稳定。试验结果也表明,根区土壤中pH随着镍添加量的增加呈下降趋势、但较非根区土壤的高;根区土壤有机碳亦较非根区的高。     

Enhanced Ni phytoextraction by effectiveness of chemical and biological amendments in sunflower plant grown in Ni-polluted soils

A greenhouse study was conducted as a completely randomised design in a factorial arrangement to assess how inoculation of AMF (arbuscular mycorrhizal fungus) and application of EDTA (ethylenediaminetetracetic acid) as biological and chemical amendments can affect the Ni (nickel) phytoremediation in Ni-polluted soils using sunflower plant. The results showed that the inoculation of AMF increased root colonisation while applying EDTA and high level of Ni decreased it. Microbial incubation has a positive effect on both shoot and root dry yields; however, co-application of Ni and EDTA demoted the growth rate. Shoot nutrients uptake of plants decreased as Ni levels increased. In inoculated plants, shoot uptake of Zn, Fe and Mn was higher in all Ni levels than non-inoculated plants. Ni uptake in plant shoots and roots increased with applying both AMF and EDTA. However, the mean Ni concentration and uptake in inoculated plants along with applying EDTA are higher in sunflower shoots than in roots. As Ni levels increased, Ni extraction and uptake efficiencies increased; it can be concluded co-application of EDTA and AMF was effective in increasing phytoextraction potential of sunflower plants in Ni-contaminated sites. This study highlights that AMF could be suitable for cleaning Ni-polluted areas and it could significantly contribute to phytoremediation technology.     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

开阳磷矿10种木本植物叶片重金属富集特征

植物对重金属具有一定的吸附能力,植物修复是生态修复不可或缺的一部分,利用植物减缓和治理重金属污染具有重要意义.选取开阳磷矿马路坪矿区生命周期较长的木本植物及其土壤作为研究对象,探究木本植物受Cu、Zn、Pb、Cd、As等5种重金属污染土壤的效应,对植物重金属含量及其富集特性进行研究分析,筛选出累积重金属的植物,作为矿区...     

Effects of microbial inoculations and surfactant levels on biologically- and chemically-assisted phytoremediation of lead-contaminated soil by maize (Zea Mays L.)

Assisted phytoremediation has been widely used for decontamination of potentially toxic elements contaminated soils. A greenhouse experiment was conducted to evaluate the effectiveness of different microbial inoculations and surfactant levels on the phytoremediation of a Pb-polluted calcareous soil by maize. The results showed that application of surfactant increased both root and shoot dry matter yields. Microbial inoculations, however, had no significant effect on the root or shoot dry matter yield. Mean Pb uptake in maize root or shoot increased only following the application of some surfactant levels. Inoculation with microorganisms significantly increased both mean Pb concentration and uptake in maize root but not in maize shoot. Application of 4?mmol surfactant kg?1 along with inoculation with Priformospora indica was effective in increasing Pb phytostabilisation potential. While the application of 2?mmol surfactant kg^?1 along with inoculation with Pseudomonas fluorescens was effective in increasing Pb phytoextraction potential. The fact that the values of translocation efficiencies were low in all treatments, demonstrated the low capability of maize for translocation of Pb from root to shoot. Inoculation with P. fluorescens was the most effective treatment in increasing metal micronutrient uptake. Microbial inoculation and surfactant levels enhanced Pb phytoremediation mostly through phytostabilisation of this metal by maize.     

Arsenic uptake by plants and possible phytoremediation applications: a brief overview

This review focuses the behaviour of arsenic in plant?Csoil and plant?Cwater systems, arsenic?Cplant cell interactions, phytoremediation, and biosorption. Arsenate and arsenite uptake by plants varies in different environment conditions. An eco-friendly and low-cost method for arsenic removal from soil?Cwater system is phytoremediation, in which living plants are used to remove arsenic from the environment or to render it less toxic. Several factors such as soil redox conditions, arsenic speciation in soils, and the presence of phosphates play a major role. Translocation factor is the important feature for categorising plants for their remediation ability. Phytoremediation techniques often do not take into account the biosorption processes of living plants and plant litter. In biosorption techniques, contaminants can be removed by a biological substrate, as a sorbent, bacteria, fungi, algae, or vascular plants surfaces based on passive binding of arsenic or other contaminants on cell wall surfaces containing special active functional groups. Evaluation of the current literature suggests that understanding molecular level processes, and kinetic aspects in phytoremediation using advanced analytical techniques are essential for designing phytoremediation technologies with improved, predictable remedial success. Hence, more efforts are needed on addressing the molecular level behaviour of arsenic in plants, kinetics of uptake, and transfer of arsenic in plants with flowing waters, remobilisation through decay, possible methylation, and volatilisation.     

Diffusive gradient in thin-film (DGT) models Cd and Pb uptake by plants growing on soils amended with sewage sludge and urban compost

Food contamination by Cd and Pb is of increasing concern because contaminated composts and sewage sludges are used as soil fertilizers. Indeed, Cd and Pb from sewage sludge and compost can be transferred to plants and, in turn, to food. Predicting the quantity of metals transferred to plants is difficult and actual models are unable to give accurate concentrations. Therefore, new techniques are needed. For instance, diffusive gradient in thin-film (DGT) is commonly used to measure metal bioavailability in waters, sediments and soils, but DGT has not been well studied for metal uptake in plants. Moreover, actual models for soil–plant transfer are too complex and require many soil parameters. Here, we simplified the modelization of metal uptake by plants by considering only DGT fluxes and roots surfaces. We grew durum wheat in a greenhouse on sandy soils amended with urban compost or sewage sludge. Results show that Cd uptake was slightly underestimated when whole roots were considered as an absorbing surface. For Pb, the best estimation was found by using root tip surface. Overall, our model ranks correctly the samples but underestimates Pb uptake by 15 % and Cd uptake by 45 %. It is nonetheless a simpler way of modelling by using only DGT fluxes and root system morphology.