三叶鬼针草幼苗对镉污染的耐性及其吸收积累特征研究

通过盆栽实验研究了镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosaL.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收积累特征.结果表明,当土壤中投加的Cd浓度为≤32 mg/kg时,三叶鬼针草植物的生长和发育没有受到抑制,与对照相比,地上部和根部生物量分别增加了32.4%~44%和29.1%~57.6%,其中,当Cd处理浓度为8 mg/kg时,地上部干重达到最大值,为0.22 g/pot.在不同Cd处理下,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量下降,分别比对照处理降低了23.3%和41.5%;超氧化物歧化酶(SOD)活性随着Cd浓度增加先有所抑制,后逐渐增大;过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量随Cd处理浓度增加而增大,分别比对照增加了1.2~6.6和1.1~1.5倍.然而,当Cd浓度为50~100 mg/kg时,显示出对三叶鬼针草幼苗的生长发育和生理生化特征都产生了一定的负效应,说明三叶鬼针草对Cd污染的耐性能力具有一定的阈值.在梯度实验中,植物体内Cd的富集系数和转移系数都大于1.0.当土壤中Cd含量达到100 mg/kg时,地上部Cd含量达到119.1 mg/kg,具备...     

基于Cd污染土壤修复的天竺葵品种差异性研究

花卉修复重金属污染土壤,既能有效降低土壤重金属污染,又可美化环境,带来一定的经济效益。为探讨不同品种天竺葵(Pelargonium hortorum)对重金属的耐性,通过温室盆栽方式,研究了在土壤Cd污染和添加活化剂EDTA下,不同品种天竺葵对Cd耐性和富集特征。结果表明:(1)在Cd重金属胁迫下,除"迪娃玫粉渐变"外,其余8个品种天竺葵生长均受抑制,土壤添加活化剂EDTA后,对"地平线苹果红色"品种生长抑制最明显,但植株依然能保持生长;(2)9种天竺葵地上部分Cd含量和地下部分Cd含量分别为0.21~1.04 mg/kg和1.12~4.08 mg/kg,其中"迪娃树莓脉纹"和"地平线淡蓝色"地上部和根部Cd含量最高,"地平线淡蓝色"在添加活化剂后,地上部Cd含量相比较污染土上Cd含量增长了0.60 mg/kg;(3)"地平线绯红色"和"地平线玫瑰"地上部对Cd的富集系数达到最大值0.221,"地平线淡蓝色"根部对Cd的富集系数达到最大值1.700,添加活化剂后,"地平线淡蓝色"地上部与根部Cd的富集系数分别达到0.395和1.875;(4)"地平线玫瑰"和"地平线淡蓝色"在2种处理下,地上部Cd累积量达到最大值,分别为0.855μg/株和0.781μg/株,"迪娃玫粉渐变"在2种处理下根部Cd累积量达到最大,分别为3.632μg/株和3.262μg/株;(5)不同品种天竺葵植株内氮、磷、钾含量存在显著差异,Cd污染土壤在一定程度上促进了天竺葵对营养元素的吸收,其中"地平线绯红色"属于吸收氮磷钾较多的品种。综合生物量、Cd富集系数、营养元素分析,"迪娃玫粉渐变"、"地平线杂色"、"地平线玫瑰"和"地平线淡蓝色"4个品种对Cd都具有较好的吸收,不论是污染土壤还是污染土壤+EDTA上,在所筛选的品种中都有很大的优势。     

铀胁迫对2种植物荧光生理及累积特性的影响

针对放射性污染水体富集水生植物的筛选及核素处理能力关键技术问题,通过水培试验,研究了铀胁迫对水芹和铜钱草的生理特性、叶绿素荧光特性及吸收富集能力的影响。结果表明:(1)在55 mg/L铀处理下水芹和铜钱草的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降最为显著,与对照组相比分别下降了52.54%、65.27%、67.89%和63.20%、79.82%、45.19%,与对照组相比水芹和铜钱草最大光化学效率(Fv/Fm)分别下降了2.3%和1.3%,光和性能指数(PIABS)分别下降了24.3%和30.9%;(2)在铀处理下,2种植物的抗氧化酶系统均受到不同程度影响,SOD、POD和CAT活性均呈先升后降的趋势,在55 mg/L的铀处理下MDA含量达到最高,分别比对照上升了118.63%和91.72%。(3)水芹和铜钱草对铀的富集浓度在55 mg/L处理下达到最大,根、茎和叶各部铀浓度分别达到3 637.2、322.9、373.4 mg/kg和2 908.8、262.7、136.5 mg/kg;水芹和铜钱草对铀均有一定的富集能力和耐受性。     

镉超富集植物球果蔊菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉(Cd)-砷(As)复合污染处理对球果蔊菜(Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物)的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大(分别为35.9 cm和2.2 g,盆),叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果蔊菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果薄菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果萍菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果蔊菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

烟草对重金属锰的吸收积累及其相互影响

采用盆栽试验方法,研究了烟草对土壤中重金属锰的吸收、耐性和积累效应。试验结果表明,锰对作物的生长发育有较明显的刺激作用或毒害效应,烟草对土壤中的Mn具有很强的耐性和累积能力。当土壤中Mn处理浓度为1500mg/kg时,虽然烟草生物量与对照相比有所降低,但植株仍能生长。随着生长介质中Mn浓度的升高,烟草叶、茎和根的Mn含量逐渐增加。当Mn处理浓度为2500mg/kg时,烟草仍能完成整个生命周期,烟草地上部分锰积累量达到最大值13501.36mg/kg。当Mn浓度>1500mg/kg时,烟草吸收的锰有76.6%～88.1%被转移到地上部分。说明烟草适合较高程度Mn污染土壤的修复。     

超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉污染农田的修复潜力

为探究超富集植物藿香蓟(Ageratum conyzoides L.)对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定藿香蓟及其根系土壤Cd含量,计算藿香蓟的富集系数和去除率.结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的藿香蓟叶片中Cd含量最大值为77. 01 mg·kg~(-1),盆栽试验中,高含量Cd土壤处理(T2)中,地上部Cd积累量达到69. 71mg·kg~(-1),其地上部Cd富集系数为6. 09,在低含量Cd土壤处理(T1)中,藿香蓟对Cd的富集特性与其在高含量条件下对Cd的富集特性一致.藿香蓟对Cd表现出稳定的积累特性.田间试验中,污染区藿香蓟中地上部Cd含量均值为21. 13 mg·kg~(-1),富集系数为6. 93,使用藿香蓟修复Cd污染土壤每亩地种植三茬藿香蓟的去除率为13. 2%～15. 6%.使用超富集植物藿香蓟修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景.     

铀胁迫对反枝苋生理生化指标的影响分析

为探究铀胁迫下富集植物反枝苋的抗逆机制及铀对反枝苋的毒理效应,通过盆栽控制性试验,研究了土壤不同浓度铀(U)胁迫(0、25、50、100、200、400 mg//kg)对反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)叶片光合色素、蛋白质、丙二醛、脯氨酸含量和抗氧化酶(POD、CAT和SOD)活性的影响。结果表明:土壤铀胁迫对反枝苋叶片光合色素和蛋白质含量表现出低促高抑,25 mg/kg处理下叶绿素a、叶绿素b和蛋白质含量显著高于对照;中低浓度下,抗氧化酶系统被激活,活性显著高于对照,有效清除活性氧自由基;100 mg/kg处理时,SOD活性率先降低,引起CAT和POD活性出现无底物性下降;200、400 mg/kg胁迫下植物产生并积累了大量的自由基,超过了SOD、CAT、POD的清除能力,致使酶活性降低,膜脂过氧化程度加深,MDA含量激增;各处理下脯氨酸含量均显著高于对照,使植物在高胁迫下抗氧化酶系统遭到破坏后仍能起到抗铀胁迫作用。     

水培和盆栽条件下碎米莎草对铀的耐受性及富集特征

碎米莎草(Cyperus iria L.)作为铀的超耐受植物,它的发现为探讨铀污染环境的植物修复和铀在植物体中的吸收和耐受机理提供了一种新的资源. 在Hoagland's营养液中加入铀标准溶液模拟铀污染水环境,以及直接在铀尾沙条件分析不同铀供应水平下碎米莎草对铀的耐受性能和富集特征. 结果表明:①碎米莎草对铀的富集特征依赖于生长介质中铀的供应水平和植物生长期等多重因素. 碎米莎草不同生长期各部位w(U)均高于生长介质中的铀供应水平,根系和地上部分w(U)最高可分别达(48 605±1 266)和(824±856)mg/kg. 根、茎和叶中w(U)基本随着铀供应水平的升高而增加,在开花期时较低,根系吸收的铀有1/10~1/5能转移至茎、叶、花籽部位,ρ(U)<250 mg/L的铀溶液对碎米莎草的生长无抑制作用. ②碎米莎草对铀尾沙具有很强的耐受性,但地上部分的富集系数在某些条件下可大于1;地上部分的w(U)在开花期相对较高,至成熟期时下降;在成熟期添加柠檬酸有助于碎米莎草根、茎和叶将铀转移至籽部位.      

6种植物对锌的耐性和富集能力

土壤重金属污染成为中国严重的环境问题。以刺槐、臭椿、法桐、红花景天、木槿、构树6种常见绿化植物为试验材料,采用盆栽试验,通过栽培基质中填加不同浓度的氯化锌,研究了6种植物对氯化锌的耐性和对锌的富集能力。结果表明,红花景天对土壤中氯化锌很强的耐性和富集能力,可用于土壤Zn2+浓度达到3 000 mg/kg的绿化,是锌污染土壤适宜的绿化和修复植物;刺槐、构树、木槿对氯化锌有较强耐性和富集能力,可作为土壤Zn2+浓度达到2 000 mg/kg时的绿化植物,臭椿可用于1 000 mg/kg Zn2+浓度背景下的绿化;法桐对氯化锌的耐性最弱,不适用于锌污染土壤的绿化。土壤中低浓度的氯化锌可对植物生长起到促进作用,高浓度氯化锌会对植物的成活和生长起到抑制作用,氯化锌对植物生长的抑制作用表现为株高强于地径(冠幅),临界浓度较集中地出现在土壤中Zn2+浓度500~1 000mg/kg。     

菊芋(Helianthus tuberosus)对镉、铅、锌复合污染土壤的修复潜力

菊芋是一种生物量大、生长旺盛、易于栽培的能源作物。为探究菊芋对镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤的修复潜力,利用土培盆栽和原位大田试验,研究菊芋对Cd、Pb、Zn复合胁迫的生长特性、富集特征、去除率及修复潜力。结果表明：随着盆栽土壤中Cd、Pb、Zn含量的增加,菊芋的株高、生物量先降低再升高再降低,SOD酶活性先升高再降低再升高,CAT酶活性先升高再降低,POD酶活性总体表现为逐渐升高。菊芋对Cd的富集系数范围为1.08～1.79,转运系数范围为2.05～6.27,地上部Cd最大积累量达到98.25 mg/kg; Pb富集系数范围为0.77～1.31,转运系数范围为3.41～5.67,地上部Pb最大累积量为585.81 mg/kg; Zn富集系数范围为0.44～0.79,转运系数范围为1.69～3.33,地上部Zn最大累积量为2 668.04 mg/kg。原位大田试验中,菊芋地上部Cd、Pb、Zn含量范围分别为125.79～201.08 mg/kg、1 075.99～1 525.46 mg/kg、6 896.21～7 443.66 mg/kg,每亩受污染土壤种植2茬菊芋对C...     

野外条件下土壤砷浓度对蜈蚣草砷富集特征的影响

以As超富集植物蜈蚣草广泛分布的湖南省郴州市为例,调查了不同As污染程度下植物对As的富集和转运特点.结果表明,在野外条件下根际土壤中As浓度相对较低时(64～1000mg/kg),蜈蚣草地上部As浓度随根际土壤中As浓度的增加而逐渐增加,而在根际土壤中As浓度相对较高(1000～2712mg/kg)时,蜈蚣草地上部As浓度表现为逐渐下降的趋势.在调查的所有样点中,蜈蚣草对As的转运系数介于1.08到6.03之间,显示出超富集植物的典型特征.结果还表明,在污染区土壤As浓度存在很大的空间变异性,根际土壤与非根际土壤之间的As浓度也存在很大差异.因此,在野外调查时最好是直接采取距离植物根部最近的根际土壤.     

碎米荠对硒、镉超富集特性研究

超富集植物在营养元素生物强化及重金属污染植物修复技术领域有重大应用前景。通过野外调查和栽培实验,研究了碎米荠植物对硒镉的吸收富集特征。研究表明:野生碎米荠中Se含量达数百mg/kg,叶片中Se最高含量为1 365 mg/kg。地上部Se的生物富集系数在2.8~43.8的范围内,大部分超过10;生物转移系数在0.46~1.88之间,大部分大于1。地上部Cd含量都超过了100 mg/kg,叶中的Cd含量大部分在400~800 mg/kg之间。富集系数都大于1,且农田及小溪流域植株地上部Cd的生物富集系数高达几十甚至上百,Cd的生物转移系数大部分超过1。露天栽培条件下,碎米荠中的硒镉含量随盆栽土壤中硒镉浓度的上升呈现出先增加后降低的特征,当Se含量为50 mg/kg时植物中的Se含量最高,此时地上部Se含量为995 mg/kg,地下部Se含量1 100 mg/kg。当Cd浓度为80 mg/kg时,植株当中Cd含量最高,地上部和地下部中的Cd含量分别高达550 mg/kg、337 mg/kg。研究认为湖北渔塘坝发育的碎米荠植物是硒镉多元素超富集植物,在硒镉生态环境污染修复方面具有重大应用前景。     

Cd/Sb/Pb复合污染对竺麻生长及吸收富集特征的影响

通过盆栽试验,分析了不同浓度Cd/Sb/Pb复合作用下苎麻的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明,低浓度Cd/Sb/Pb复合处理对苎麻生长及生物量没有产生明显影响,而高浓度条件下则产生明显抑制效应,株高变矮,茎粗变细及生物量明显减少。苎麻体内Cd、Pb和Sb吸收量与污染土壤具有直接相关性,随复合处理浓度增加明显增大。至最高污染浓度处理时,苎麻体内重金属吸收量以Cd>Sb>Pb,地上部含量分别达335.74 mg/kg、157.55 mg/kg和92.31 mg/kg。复合处理下苎麻地上部对Cd、Sb和Pb的富集系数分别在0.67~0.88、0.13~0.17和0.05~0.06之间,均表现为随复合处理浓度增加而减少变化。苎麻Cd、Sb和Pb的转运系数分别为0.81~0.92、0.38~0.46和0.53~0.73,其中Cd、Sb的转运系数随复合处理浓度增加而增大,Pb则随复合处理浓度增加而减少。苎麻对重金属Cd/Sb/Pb复合污染具有较好吸收累积及转运能力,相比生物量小的植物而言,是目前修复重金属Cd/Sb/Pb复合污染的理想植物。     

外加Cd处理下不同作物品种Cd吸收与分配的基因型差异

采用溶液培养法,研究了Cd胁迫下16种云南主栽作物的Cd分配、累积以及根部和地上部对Cd的富集之间的相关性。结果表明:供试作物地上部和根部的Cd含量与溶液中的Cd含量密切相关,供试作物之间对Cd的耐性差异明显。高浓度Cd处理抑制供试作物的生长,其根系能够大量富集Cd。不同供试作物类型对Cd的富集存在差异,各供试作物类型之间对Cd的富集从高到低为烤烟蔬菜类油料类禾谷类,各供试作物品种之间又存在明显的种间差异。低浓度Cd处理5μmol/L时,蔬菜类作物4号作物鲁春白(白菜)地上部分最低Cd的富集浓度为0.31mg/kg,油料作物15号作物花油6号(油菜)地上部分最低Cd的富集浓度为0.30mg/kg,禾谷类作物10号作物云选11-12(小麦)地上部分最低Cd的富集浓度为0.23mg/kg,符合Cd在食品中的国家安全标准,因此上述3种作物在低浓度Cd胁迫下表现出低富集能力,为低Cd污染土壤的安全高效利用提供了依据。     

8种花卉植物对土壤中铀富集特性研究

研究植物对铀的耐受性和富集特性对修复铀污染的土壤具重要意义。该研究采取模拟铀污染土壤的方法,研究在外源铀添加量为150 mg/kg土条件下,比较8种花卉植物(竹柏、金边虎尾兰、五彩芋、豆瓣绿、吊兰、白掌、吊竹梅、绿萝)的生长状况、耐铀性、植物体铀含量、富集系数、转运系数,积累量和铀提取量,并采用赋值法对植物铀富集特性进行综合评价。结果表明:铀对植物的影响因植物种类的不同而存在显著差异,其中白掌耐铀性最强;吊竹梅铀富集特性综合评价值最高,其地上部和根部铀含量最高分别为162.11 mg/kg DW和2 756.55 mg/kg DW,铀富集系数分别为1.08和18.38,单株铀积累量0.39 mg,每公顷受污染土壤铀提取量为506.37 g。8种植物地上部铀含量均显著小于地下部,转运系数均小于0.5,根系是植物富集铀的主要器官。     

圆叶无心菜对Pb的吸收累积特征研究

文章采用盆栽试验的方法,研究了铅锌矿区圆叶无心菜对Pb的累积特征。采用Pb 0、200、500和1 000 mg/kg处理,研究圆叶无心菜在20、40和60 d时,数量性状变化及其对Pb的累积特征。结果表明:(1)Pb处理后,在同一生长时期,Pb导致圆叶无心菜株高、冠幅、根长和生物量显著降低,其中Pb 1 000 mg/kg处理时,降低的幅度最大;(2)随着Pb浓度的增加和生长时期的延长,圆叶无心菜Pb含量不断增加;(3)圆叶无心菜对Pb的滞留率和净化率随着时间延长不断增加。生物富集量系数和转运量系数随着Pb污染浓度的增加有减少的趋势。圆叶无心菜对Pb的转运系数大于1;(4)圆叶无心菜可作为Pb的累积植物,用来修复被Pb污染的土壤。     

镉超富集植物球果菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉（Cd）-砷（As）复合污染处理对球果菜（Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物）的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大（分别为35.9 cm和2.2 g/盆）,叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

锰、砷对枯草芽孢杆菌铀富集的影响

通过单因素实验及多因素实验,研究了枯草芽孢杆菌对铀(U)、锰(Mn)和砷(As)的富集规律及锰、砷对铀富集的影响,并利用红外光谱(FTIR)分析其影响机理。研究表明:铀浓度>75 mg/L、锰浓度>25 mg/L或砷浓度>25 mg/L均会对枯草芽孢杆菌的生长产生明显的抑制;同时,铀、锰浓度在0~100 mg/L范围内其浓度与吸附率呈负相关,砷在0~100 mg/L范围内其吸附率先升高后降低的趋势,且75 mg/L时吸附率最高,达到86.09%。多因素实验发现,砷浓度低于60 mg/L时促进枯草芽孢杆菌富集铀,>80 mg/L则抑制。<40mg/L的锰增加铀的富集,浓度高于60 mg/L锰对其铀的吸附产生抑制作用。锰和砷通过抑制细菌生长、竞争菌体表面负点性基团、改变菌体物质特性等方式影响菌体对铀的吸附。     

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

微塑料对超富集植物少花龙葵Cd累积的影响

为研究微塑料对超富集植物修复重金属污染土壤的影响,文章通过温室盆栽实验,以镉(Cd)超富集植物少花龙葵为研究对象,探究聚乙烯(PE)微塑料颗粒(0、0.01%、0.1%、1%)(以w/w计)以及Cd(0、5、15、30 mg/kg)复合作用对少花龙葵生长及Cd累积影响。结果表明：与单一Cd处理相比,0.1%和1%的PE能显著降低土壤pH,提高Cd的生物有效性;5 mg/kg的Cd与PE复合处理显著降低了少花龙葵的生物量,增加了少花龙葵组织中Cd的含量,且Cd含量随着PE浓度的增加显著增加;但所有处理对少花龙葵Cd的累积量均无显著影响。研究表明,少花龙葵的生长及对Cd的吸收会因PE浓度、Cd浓度的不同而异。深入研究微塑料对超富集植物修复效率的影响,对拓展土壤重金属污染植物修复的实际应用具有重要意义。