湘西花垣矿区土壤重金属污染及其生物有效性

以花垣矿区4个锰矿点、5个铅锌矿点为现场,对湘西花垣矿区的土壤重金属总量及有效态含量进行了测定,采用污染指数法对矿区土壤重金属污染状况进行了评价,在此基础上,结合主成分分析和线性回归分析等统计学方法,探讨了该矿区重金属污染的主要因子,重金属有效态含量与其对应总量的关系.结果表明:①两矿区土壤Mn、Pb、Cd含量较高,分别为湖南省土壤背景值的8.7、21.5和2.9倍,且大多数土样Pb、Cd含量超过国家土壤环境质量三级标准,对矿区土壤造成污染.②重金属污染评价结果显示,目前两矿区土壤受到轻度的Pb污染,中-重度Cd污染.综合污染指数显示锰矿区为轻-中度污染;铅锌矿区为中-重度污染.③两矿区土壤中Pb、Cd有效态含量相对较高,占总量的比例>10%,且DTPA提取态Mn、Pb、Zn、Cd含量与其总量呈极显著正相关(P<0.01).主成分分析结果显示,Mn、Pb、Zn、Cd和DTPA-Mn、DTPA-Pb、DTPA-Zn、DTPA-Cd是导致花垣两矿区重金属污染的主要因子.因此,应采取一定措施对矿区土壤重金属污染进行治理.     

重金属污染河流生态修复区挺水植物对重金属的吸收特性

为了分析比较滇东南选矿区重金属污染河流——小白河生态修复区所种植芦苇和香蒲对重金属的吸收及生态修复效果差异,于2015年4月在小白河西岸野生植物区及东岸生态修复区采集土壤及植物样品,对样品进行烘干、消解,使用电感耦合等离子体发射光谱法测定样品中铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）和镍（Ni）这4种重金属的含量,使用原子荧光光谱法测定样品中砷（As）的含量.结果表明:①小白河东岸生态修复区湿地底泥中As和Zn污染最为严重,但东岸底泥中各重金属含量已明显低于西岸,其中芦苇种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了38.82%和50.53%,香蒲种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了13.54%和21.95%.②芦苇对As、Pb、Zn和Pb、Cr以及Cr、Ni这3组重金属的吸收存在显著的协同作用,香蒲对重金属吸收的协同作用表现在As、Zn、Ni和Pb、Cr这2组重金属中,这种重金属吸收协同作用在芦苇中更明显.③芦苇对Cr的生物富集系数（BCF）较高,对Cr的转运系数（TF）为0.80,属于富集型耐受策略,芦苇对Zn和Ni属于根部囤积型耐受策略;香蒲对Pb、Zn、Ni、Cr这4种重金属的BCF较大,TF均接近1,属于富集型耐受策略,对As属于根部囤积型耐受策略.研究显示,芦苇可作为重金属污染河流生态修复区的先锋植物,香蒲的重金属生物富集效率较高,将重金属富集于地上部的能力较强,可考虑将植物分区种植的模式改为间作种植,并定期收割香蒲地上部,以使生态修复区具有更好的重金属修复效果.      

不同改良剂对黔西北锌冶炼区农用地土壤重金属修复效果研究

为研究不同改良剂对土壤重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）的修复效果,以黔西北锌冶炼区农用地土壤为研究对象,分别将不同比例（1%、2%、5%）的海泡石（H）、石灰（S）和蚯蚓粪（Q）施加于锌冶炼区重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）复合污染农用地土壤,稳定陈化75 d后,分析土壤理化性质（pH、EC、含水率）、有机质、有效态养分（N、P、K）、重金属有效态含量变化特征。结果表明,与对照相比,除低添加量的海泡石处理（H1%）略微降低土壤pH外,海泡石和石灰处理均提高了土壤pH,而添加蚯蚓粪处理则降低土壤pH。除石灰处理分别降低土壤有机质和碱解氮含量外,海泡石和蚯蚓粪均可有效提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,其中蚯蚓粪和石灰处理分别对土壤碱解氮和有效磷的增加效果最为明显,分别增加了36.53%～72.34%和67.96%～144.01%。与对照相比,添加石灰明显降低了土壤中DTPA-Cd、DTPA-Pb和DTPA-Zn含量,分别降低了16.94%～29.87%、8.26%～20.46%、27.91%～51.02%。添加蚯蚓粪则总体上增加土壤中DTPA提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量,而海泡石添加可增加土壤中DTPA-Cd和DTPA-Cu含量,降低DTPA-Pb和DTPA-Zn含量。石灰和海泡石处理都不同程度降低土壤中TCLP提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量,然而,添加蚯蚓粪处理显著地增加TCLP提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量。综合分析表明,石灰对于复合污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的固定效果最佳,其次为海泡石,而蚯蚓粪的添加对土壤重金属具有活化作用。     

组配活化剂及其添加量对杉木提取Mn的影响

通过盆栽试验种植杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.),采用柠檬酸、GLDA(谷氨酸N,N-二乙酸)、IDS(亚氨基二琥珀酸)、皂苷进行复配,并设置不同的添加量研究活化剂施用效果,同时采用EDTA(乙二胺四乙酸)和无添加活化剂的土壤进行对比,以更好的对活化剂施用效果进行评价。通过分析施加活化剂杉木生物量、提取Mn量、土壤Mn含量和p H的变化,以筛选较好的活化剂及其添加量,为Mn污染土壤植物修复提供参考依据。结果表明,土壤施加活化剂可促进杉木生长,且施加组配活化剂1,随着活化剂1的用量增加,杉木地上部生物量增加;施加活化剂有利于土壤Mn向植物体内富集,且施加EDTA富集效果是最好的,富集系数达2.62,是对照处理的1.6倍;活化剂1施加量越大,杉木地上部Mn含量不一定越大,杉木茎Mn含量最大的为活化剂1施加量0.5 g/kg的处理,叶Mn含量最大的为施加量0.25 g/kg的处理,均是低施加量的处理;从环境风险、可生物降解、成本、植物提取Mn效果、土壤Mn含量降低综合考虑,采用组配活化剂1且施加量1.0 g/kg在强化植物修复Mn污染土壤上具有较好的潜力。     

关键生育期施加外源锌灌溉水对水稻镉吸收转运的影响

选取湖南省浏阳市某镉（Cd）污染稻田进行田间试验,研究水稻关键生育期（孕穗期和灌浆期）施加外源锌（Zn）灌溉水对土壤交换态Cd含量、孔隙水Cd浓度以及水稻各部位Cd吸收转运的影响.研究结果表明：①关键生育期施加外源Zn灌溉水可抑制土壤中交换态Cd向孔隙水的释放过程,土壤中交换态Cd含量与对照相比无显著差异,但成熟期土壤孔隙水Cd浓度显著降低16.7%~57.6%.②关键生育期施加外源Zn灌溉水可有效降低水稻各部位Cd含量;其中在孕穗期前和灌浆期前均施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水处理下（BF1）,水稻根、茎和糙米Cd含量分别显著降低56.0%、83.8%和85.2%.③相较于施加含Zn 100 mg·L^-1的灌溉水,施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水各处理显著降低水稻对Cd的吸收与转运,水稻根-茎之间的Cd转运系数（TF）降幅为12.5%~56.3%,其中B1和BF1处理下达到显著水平.上述研究表明,施加外源Zn灌溉水显著降低水稻对Cd的吸收积累,在孕穗期前和灌浆期前均施加含Zn 20 mg·L^-1的灌溉水可有效实现Cd污染稻田安全生产.     

骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒性的研究

采用分级提取的方法研究了施加骨炭对污染土壤重金属的固定效果,结果表明,土壤施加10 mg·kg^-1骨炭后水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb的浓度都显著下降;而加入骨炭后土壤有机结合态Pb的浓度显著上升,表明骨炭可以吸附、固定土壤中的Pb,改变Pb的化学形态,降低Pb的生物可利用性.加入骨炭后土壤中水溶态和交换态Cd的浓度都显著下降,残渣态Cd的浓度明显上升.骨炭处理对土壤中Cu化学形态的影响和Pb相似,表明骨炭可以吸附固定土壤中的Cu.骨炭处理对Zn也有一定的固定效果,降低了土壤中水溶态的Zn.采用植物彗星实验研究了施加骨炭对土壤基因毒性的影响,表明加入骨炭后减轻了污染土壤对洋葱根尖细胞的DNA的损伤,降低了土壤污染对植物的基因毒性.生物评价和化学评价的结果均表明骨炭是重金属污染土壤的有效修复剂,能有效降低污染土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性.     

AMD对岩溶区旱地土壤理化性质及土壤酶活性的影响

煤矿开采产生的酸性矿山废水（ AMD ）已导致周边土壤受到了严重的污染。以贵州典型的喀斯特地区旱地土壤为研究对象,通过添加不同污染浓度的AMD,模拟AMD持续污染下,岩溶区旱地土壤pH、Eh、EC、Fe、Mn、Cu、Zn、SO2-4以及脲酶、微生物量的变化情况,进而评价AMD持续污染对岩溶区旱地土壤的影响。结果表明：随着AMD污染程度的持续增加,土壤Mn、Zn及脲酶活性在较低污染程度下急剧升高,在较高污染程度下则又显著降低,其中土壤Zn、脲酶活性随AMD浓度增加达到极显著水平（ p﹤0.01）;土壤pH有明显下降趋势（ p﹤0.01）,总体维持在6.5以上的较高水平;土壤Eh、EC、Fe、Cu、SO2-4随AMD污染程度的增加呈显著、极显著的增大趋势（ p均﹤0.05）;土壤微生物量则随AMD污染程度的增加呈显著的降低趋势（ p﹤0.05）。综上表明,AMD的持续污染将对岩溶区煤矿周边的旱地土壤造成严重的影响。     

赤泥基纳米零价铁对多金属污染土壤修复效果

为实现重金属复合污染（Pb、Zn、Cu和Cd）土壤同步修复,构建土壤-小白菜体系,探究赤泥（RM）、纳米赤泥（RMn）以及纳米赤泥负载纳米零价铁（RMn-nZVI）这3种不同赤泥基钝化剂对Pb、Zn、Cu和Cd复合污染土壤的修复效果与机制,并考察土壤中Pb、Zn、Cu和Cd形态分布对小白菜积累Pb、Zn、Cu和Cd的控制作用.结果显示,3种钝化剂施用可显著提高土壤pH,降低土壤酸可提取态（F1）Pb、Zn、Cu和Cd含量,增加残渣态（F4）含量,最终钝化效果表现为：RMn-nZVI>RMn>RM.此外,3种钝化剂显著降低了小白菜可食用部分Pb、Zn、Cu和Cd的积累,其中RMn-nZVI处理下降低程度最高,Pb、Zn、Cu和Cd含量分别下降35.11%、45.05%、69.52%和59.63%.结果表明,纳米赤泥负载纳米零价铁新型钝化材料在重金属复合污染土壤修复领域具有一定的应用潜力.     

南京市铅锌矿采矿场土壤重金属污染评价及优势植物重金属富集特征

为了筛选可用于修复土壤重金属污染的植物材料,测定了南京市某铅锌矿采矿场土壤及样地内14种优势植物中Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn的含量,并分析了采矿场土壤重金属的污染状况和14种植物对这6种重金属元素的富集和转运能力.结果表明,矿区土壤中Cd、Mn、Zn、Pb的污染最为严重,单因子污染指数分别达到了45.71、11.68、10.40和4.46;样地的内梅罗综合污染指数为33.45,也达到重度污染级别.尽管各种重金属的含量不同,14种优势植物均表现出了较强的重金属耐受能力,其中井栏边草(Pteris multifida)和络石(Trachelospermum jasminoides)对6种重金属均表现出很高的富集能力.所有植物体内Zn含量均超出了正常范围,但仅马唐(Digitaria sanguinalis)对Zn的生物富集系数大于1,其他植物的重金属生物富集系数均小于1.14种植物对重金属的生物转移系数较高,其中菊芋(Helianthus tuberosus)和野菊(Dendranthema indicum)对6种重金属的生物转移系数均大于1.根据植物对重金属的吸收机制,可将14种植物分为3类:富集型植物,如菊芋(H.tuberosus)、野菊(D.indicum)、垂序商陆(Phytolacca americana)、爵床(Justicia procumbens)、马唐(D.sanguinalis)、山莴苣(Sonchus brachyotus)、龙葵(Solanum nigrum)和狗尾草(Setaria viridis);根部囤积型植物,如井栏边草(P.multifida)和络石(T.jasminoides);规避型植物,如一枝黄花(Solidago decurrens)、蛇莓(Duchesnea indica)、青绿苔草(Carex breviculmis)和贯众(Cyrtomium fortunei).     

铜陵铜尾矿库优势植物对重金属富集特征研究

矿区废弃地定居植物调查与筛选是植物修复研究的重点。通过研究安徽铜陵石灰窑和相思谷尾矿库区土壤重金属含量,以及库区优势植物对Cu、Cd、Zn、Mn、Pb等重金属的转移特征与富集能力,筛选出适应该地区生态修复的先锋植物。通过对尾矿区14种优势植物研究发现,在Cu、Zn、Cd含量比较高的尾矿区,可以选用苏槐蓝、续断菊、苦卖菜和巢菜4种乡土优势植物作为耐性植物联合种植。续断菊对Cd的富集系数与转移系数分别为2.560和1.634,其对Cd具有较强的迁移能力和富集能力,可用于Cd污染严重地区的生态修复。     

改良剂对广西环江强酸铅锌污染土壤的修复作用

广西环江沿岸农田土壤具有强酸、多重金属污染等特点,失去了农业生产能力,为此,本研究试用了土壤淋溶实验探究不同类型改良剂(生石灰、钙镁磷肥、有机肥、聚丙烯酰胺)组合对广西环江沿岸污染土壤的修复效果,土壤重金属迁移规律及对农田适耕性的影响.结果表明,对照组T1土壤酸化严重,降低清洁接触土壤层p H值,而处理方式T2、T3、T4、T5均能显著提高污染土壤p H值(P0.05),对供试土壤p H变化大小分别为2.7~3.2、1.6~2.7,均能达到南方农业生产土壤p H值范围.较对照组T1,在污染土壤0~20 cm处,处理方式T2、T3、T4、T5能有效地活化Pb,钝化Zn的作用;在清洁土壤20~60cm处,各个处理方式对DTPA-Pb、DTPA-Zn的作用不存在显著差异(P0.05).较对照组T1,处理方式T4、T5能为植物提供良好的种植营养物质,以期能为今后结合生物修复等措施提供技术支撑.     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

锰矿修复区泡桐与栾树生长与重金属积累特性

在湘潭锰矿废弃地种植泡桐和栾树,建立了4hm²生态修复示范区.工程区基质Mn平均含量高达20041mg/kg,Pb、Zn、Cu、Cd含量也远超过湖南省和全国的背景值,属复合型重度污染.污染区不覆土,苗木移植前每株根际定量施用了含有自污染区矿渣分离出的抗性菌株的专用有机肥.种植两年后,泡桐和栾树成活率均达到83%以上.泡桐生长状况明显优于栾树,两种植物叶的重金属含量均大于根和茎,泡桐Mn、Cu、Zn的浓度和积累量显著高于栾树.5年生泡桐Mn积累量达到2295g/hm²,转运量系数为2.32.试验证明,采用有机菌肥改良根际环境后,泡桐与栾树均可作为锰污染区的修复树种,而泡桐的生长速率和重金属的耐受和积累性能优于栾树.     

Arsenic uptake by arbuscular mycorrhizal maize （Zea mays L.） grown in an arsenic-contaminated soil with added phosphorus

The effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungus (Glomus mosseae) and phosphorus (P) addition (100 mg/kg soil) on arsenic (As) uptake by maize plants (Zea mays L.) from an As-contaminated soil were examined in a glasshouse experiment.Non-mycorrhizal and zero-P addition controls were included.Plant biomass and concentrations and uptake of As,P,and other nutrients,AM colonization,root lengths,and hyphal length densities were determined.The results indicated that addition of P significantly inhibited root colonization and development of extraradical mycelium.Root length and dry weight both increased markedly with mycorrhizal colonization under the zero-P treatments,but shoot and root biomass of AM plants was depressed by P application.AM fungal inoculation decreased shoot As concentrations when no P was added,and shoot and root As concentrations of AM plants increased 2.6 and 1.4 times with P addition,respectively.Shoot and root uptake of P,Mn,Cu,and Zn increased,but shoot Fe uptake decreased by 44.6%,with inoculation, when P was added.P addition reduced shoot P,Fe,Mn,Cu,and Zn uptake of AM plants,but increased root Fe and Mn uptake of the nonmycorrhizal ones.AM colonization therefore appeared to enhance plant tolerance to As in low P soil,and have some potential for the phytostabilization of As-contaminated soil,however,P application may introduce additional environmental risk by increasing soil As mobility.     

硫脲对酸性红壤 pH值与金属元素有效性的影响

通过实验室模拟,研究了不同浓度硫脲与尿素配施后,对酸性红壤的pH值及其金属元素有效性的影响.结果表明,土壤施加尿素后,其pH值有先升高后逐渐下降的趋势,而硫脲与尿素配施后,其pH值的下降趋势会受到抑制,尤其是当硫脲浓度达到5.0 mmol·kg-1时,土壤pH由最初的4.65上升到6.50以上,并在实验的中后期一直维持在6.0以上.硫脲和尿素配施后,Cu的有效态含量受硫脲浓度的影响较小,Zn、Al的有效态含量随着硫脲浓度的升高而降低,Mn的有效态含量在高浓度硫脲下,其含量保持在一个较高的水平,达到110 mg·kg-1以上.对于Cu、Zn和Al来说,在不同浓度硫脲和尿素配施后,其有效态含量与土壤的pH值呈现出明显的负相关.而对于Mn来说,在单施尿素的情况下,其有效态含量与土壤的pH值呈现出负相关,而在施入硫脲后,其有效态含量与土壤pH并没有呈现出明显的规律性.同时,研究结果还表明酸性红壤Al有效性随着土壤pH的升高而减小,当硫脲与尿素配合使用时,短期内土壤pH上升得更高,从而使得酸性红壤中Al的有效性减小.在硫脲和尿素配施后,土壤中Mn的有效态含量并不简单地取决于土壤的pH值,由于硫脲对Mn的络合作用和氧化还原作用,其含量受到土壤pH值和硫脲的共同影响.     

Chemical fractionations and bioavailability of cadmium and zinc to cole （Brassica campestris L.） grown in the multi-metals contaminated oasis soil, northwest of China

A pot experiment was conducted to study the relationship between distribution of cadmium (Cd) and zinc (Zn) and their availability to cole (Brassica campestris L.) grown in the multi-metal contaminated oasis soil in northwest of China. The results showed that Cd and Zn in the unpolluted oasis soil was mainly found in the residual fractionation, however, with increasing contents of Cd and Zn in the oasis soil, the distribution of Cd and Zn changed significantly. The growth of cole could be promoted by low Cd and Zn concentration, but significantly restrained by high concentrations. There was antagonistic e ect among Cd and Zn in the multi-metals contaminated oasis soil. Stepwise regression analysis between fractionations distribution coe cients of the two meals in the soil and their contents in cole showed that both Cd and Zn in the exchangeable fractionation in the oasis soil made the most contribution on the uptake of Cd and Zn in cole. The bio-concentration factor (BCF) of Cd was greater than Zn in cole, and BCFs of the two metals in leaves were greater than those in roots. The translocation factors of the two metals in cole were greater than 1, and the two metals mainly accumulated in the edible parts in cole. Therefore, cole is not a suitable vegetable for the oasis soil because of the plants notable contamination by heavy metals.     

Heavy metal （Pb,Zn） uptake and chemical changes in rhizosphere soils of four wetland plants with different radial oxygen loss

Lead and Zn uptake and chemical changes in rhizosphere soils of four emergent-rooted wetland plants; Aneilema bracteatum, Cyperus alternifolius, Ludwigia hyssopifolia and Veronica serpyllifolia were investigated by two experiments: (1) rhizobag filled with “clean” or metal-contaminated soil for analysis of Pb and Zn in plants and rhizosphere soils; and (2) applied deoxygenated solution for analyzing their rates of radial oxygen loss (ROL). The results showed that the wetland plants with di erent ROL rates had significant e ects on the mobility and chemical forms of Pb and Zn in rhizosphere under flooded conditions. These e ects were varied with di erent metal elements and metal concentrations in the soils. Lead mobility in rhizosphere of the four plants both in the “clean” and contaminated soils was decreased, while Zn mobility was increased in the rhizosphere of the “clean” soil, but decreased in the contaminated soil. Among the four plants, V. serpyllifolia, with the highest ROL, formed the highest degree of Fe plaque on the root surface, immobilized more Zn in Fe plaque, and has the highest e ects on the changes of Zn form (EXC-Zn) in rhizosphere under both “clean” and contaminated soil conditions. These results suggested that ROL of wetland plants could play an important role in Fe plaque formation and mobility and chemical changes of metals in rhizosphere soil under flood conditions.     

7个柳树无性系在Cu/Zn污染土壤中的生长及对Cu/Zn的吸收

通过盆栽试验来评价7个柳树无性系(旱柳?杞柳和金丝柳)修复Cu/Zn污染土壤或矿砂的潜力.研究了7个无性系在2种污染介质中的生长,叶绿素含量?根系形态及其对Cu、Zn的吸收转移.结果表明,150d后,7个柳树无性系在污染介质中都能生长,其中旱柳和金丝柳生长较好,其他无性系生长受到明显抑制.各无性系叶片出现黄化现象,叶绿素相对含量降低.根系发育受到一定程度的抑制.各无性系对Cu的积累主要在地下部,而对Zn的积累主要在地上部,特别是在叶片中.7个无性系在铜土中更容易积累重金属.各无性系生物富集系数(BCF)Cu.Cu的转移系数(TF)值均<1,Zn的TF值在1.36~2.49之间.旱10?旱34和金丝柳对Cu和Zn有较强的耐性和一定积累能力,适合在尾矿区造林和修复.     

锰矿废弃地重金属污染土壤的评价及修复措施探讨

采用地积累指数及LarsHakanson潜在生态危害指数法对湘潭锰矿废弃地重金属的生态危害进行评价与比较。结果表明,CA、Mn、Pb、Zn、的地积累指数均大于5,达到极严重污染水平,Cu为中等污染水平。5种重金属的潜在生态危害系数和潜在生态危害指数表明,Mn、Pb、CA为极强的生态危害,Zn为中等生态危害,Cu为轻微生态危害,Mn、Pb、CA生态危害系数均高于极强生态危害系数的临界值,为该地区产生生态危害的主要因子。多种重金属潜在生态危害指数表明,该地区重金属污染属于极强的生态危害。两种评价方法对比,潜在生态危害指数法略为保守,两者结合更具实际应用意义。