铜陵狮子山矿区尾矿库及周边17种乡土植物重金属含量及富集特征

矿区废弃地定居植物调查与筛选是植物修复研究的重点.通过研究安徽铜陵狮子山尾矿库及周边土壤重金属含量,以及库区乡土植物对Cu、Cd、Zn、Mn、Pb、Ni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.研究结果表明,选择的17种优势植物根系土壤中重金属含量Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Mn的平均浓度均超过铜陵市土壤背景值.刺槐、苦卖菜、蒲公英、白茅、野茼蒿、野豌豆、刺儿草、葛根、酸模、商陆、苜蓿草、油菜、节节草、黄花菜、鼠鞠草都表现出对2种以上的重金属转移系数大于1,可作为潜在的富集植物予以考虑.刺槐、苦卖菜、野茼蒿、葛根、苜蓿草等5种植物对重金属Cd的富集系数和转运系数都大于1;白茅、刺儿草对重金属Cu、Pb、Zn和Mn的转运系数大于1,但富集系数却小于1,说明这两种植物能够将根部吸收的Cu、Pb、Zn和Mn元素转移至植物地上部,从而达到降低土壤重金属污染.     

干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

测定了Cd、Pb、Zn和Ni等重金属在不同处理土壤中的全量和各赋存形态,以及它们在盆栽试验油菜（Brassica cole）中的质量分数,并利用Pearson相关系数分析了该区土壤-油菜体系的生物有效性。结果表明,供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主。根据相关性分析,油菜根部和叶部的Ni质量分数均与土壤中Ni的各非残渣态分布系数有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的质量分数较高,其被生物吸收利用的可能性也较大;油菜根部的Zn质量分数与土壤中Zn的碳酸盐结合态分布系数显著的正相关性;油菜各部位Cd和Pb的质量分数与土壤中Cd和Pb的各形态分布系数之间无显著相关关系。     

大邑铅锌矿区土壤和蔬菜重金属污染现状及评价

研究了四川省大邑县铅锌矿区附近土壤和蔬菜中Pb、Zn、Cr和Cd含量,采用单因子污染指数法和综合污染指数法评价铅锌矿区附近土壤重金属污染状况。结果表明,铅锌矿矿口以及选矿厂周边土壤重金属富集因子均超过1,距选矿厂距离≤20 m的3个土壤样点Pb、Zn和Cd的单因子污染指数和综合污染指数较高,土壤污染程度为重污染,选矿厂周边土壤重金属污染在水平层次的空间分布上表现出异质性。选矿厂周边蔬菜地下部分重金属含量普遍高于地上部分,不同重金属在蔬菜可食用部分的转移因子总体由大到小依次为Cd、Zn、Pb和Cr。选矿厂周边蔬菜地土壤与蔬菜中Pb、Zn、Cd和Cr含量之间无显著相关性,但土壤中Pb、Zn和Cd含量3者之间在α=0.01水平上显著相关。     

螯合剂对小麦幼苗吸收金属以及土壤金属形态的效应

本文通过盆栽试验研究三种螯合剂(EDTA、[S,S]-EDDS、DTPA)对小麦幼苗吸收土壤中重金属及其它微量元素的效应,并且通过改进的BCR连续提取法分析了种植后土壤样品中金属元素的形态。结果表明:EDTA、DTPA的添加导致小麦幼苗地上部分生物量以及叶片叶绿素a含量显著下降。螯合剂的存在明显增加了Pb和Mn在幼苗根部和茎叶的富集,并增加其由根部向茎叶的传输,但对Fe和Ni的作用比较小。小麦幼苗收获时,除Zn之外,其它元素酸溶/可交换态金属含量与对照组相比均有非常显著的增加,而各元素的可还原态由于EDTA等螯合剂的添加而有明显下降。添加螯合剂的情况下,富集量与酸溶/可交换态含量之间的相关系数大大提高,且各处理组茎叶富集量与酸溶/可交换态之间呈显著(P0.05)或极显著相关(P0.01)。因此,三种螯合剂的添加主要影响的是生物可利用形态以及潜在的生物可利用形态,并且可能导致可还原态以及可氧化态向酸溶/可交换态转变,增加金属的生物可利用性,从而也增加潜在生态风险。     

天台铅锌矿区香根草(Vetiveria zizanioides)等几种草本植物的重金属耐性

研究了浙江天台铅锌矿区香根草 (Vetiveriazizanioides)及其群落中几种主要植物Cu、Cd、Zn、Pb的累积分布 ,对植物与土壤元素、对重金属的耐受性作了初步探讨 .结果表明 ,香根草植物中元素含量表现为Zn >Pb >Cu >Cd,其中Cu表现为根 >茎 >叶 ,Cd表现为叶 >茎 >根 ,Zn、Pb表现为根 >叶 >茎 .香根草中的Zn、Pb含量均显著地高于其它几种植物 .香根草与土壤元素关系中 ,Zn的相关性最显著 ,其次为Pb .图 1表 5参 19     

螯合剂对小麦幼苗吸收金属以及土壤金属形态的效应

本文通过盆栽试验研究三种螯合剂（EDTA、[s,s】-EDDS、DTPA）对小麦幼苗吸收土壤中重金属及其它微量元素的效应,并且通过改进的BCR连续提取法分析了种植后土壤样品中金属元素的形态。结果表明：EDTA、DTPA的添加导致小麦幼苗地上部分生物量以及叶片叶绿素a含量显著下降。螯合剂的存在明显增加了Pb和Mn在幼苗根部和茎叶的富集,并增加其由根部向茎叶的传输．但对Fe和Ni的作用比较小。小麦幼苗收获时,除Zn之外,其它元素酸溶／可交换态金属含量与对照组相比均有非常显著的增加,而各元素的可还原态由于EDTA等螯合剂的添加而有明显下降。添加螯合剂的情况下,富集量与酸溶／可交换态含量之间的相关系数大大提高,且各处理组茎叶富集量与酸溶／可交换态之间呈显著（P〈0．05）或极显著相关（P〈0．01）。因此,三种螯合剂的添加主要影响的是生物可利用形态以及潜在的生物可利用形态,并且可能导致可还原态以及可氧化态向酸溶／可交换态转变,增加金属的生物可利用性,从而也增加潜在生态风险。     

复合添加剂对污泥堆肥化重金属形态及生物有效性的影响

通过添加不同比例粉煤灰(0%、5%、15%、25%、35%)和生石灰(0%、1%)进行污泥堆肥试验,并将堆肥产品应用于玉米幼苗盆栽试验,研究不同处理对污泥堆肥产品重金属(Zn、Cu、Cd、Ni)形态分布和生物有效性的影响。研究结果可为粉煤灰和生石灰复合添加剂在城市污泥堆肥中的应用提供基础资料和科学依据。结果表明,(1)污泥堆肥过程中,p H值整体呈现上升-稳定下降-稳定的变化规律,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量因稀释效应呈现轻微下降;添加35%粉煤灰和1%生石灰处理,重金属Zn、Cu、Cd、Ni含量达到最小值,分别为611.20、226.18、1.49、68.74 mg?kg~(-1)。(2)Zn、Cd、Ni主要以残渣态形式存在,Cu主要以有机结合态形式存在。随着粉煤灰添加量增加,残渣态、有机结合态、铁锰氧化态Zn、Cd和残渣态、有机结合态Ni含量逐渐增大,交换态、碳酸盐态Zn、Cd、Ni含量逐渐减小,重金属生物有效性下降。(3)施用添加25%粉煤灰和1%生石灰的污泥肥料后,玉米地上部分干重最大为21.2 g,玉米重金属Zn、Cu、Ni、Cd含量均达到最小值19.44、13.73、0.08、0.45 mg?kg~(-1),基质重金属Zn、Ni分别达到最小值79.44、0.75 mg?kg~(-1)。以上结果说明,添加粉煤灰和生石灰进行污泥堆肥化对重金属总量影响不大,但能有效改变重金属形态,降低重金属生物有效性。其中,添加25%粉煤灰与1%生石灰污泥堆肥产品,有利于重金属由不稳定态转变成稳定态,也最有利于玉米幼苗生长。     

内蒙古土壤重金属的空间异质性及污染特征

内蒙古矿产资源丰富,随着工业化程度的提高,内蒙古地区重金属污染问题日益严重。为全面了解内蒙古地区土壤重金属的空间特性以及不同条件下的响应,并为土壤治理维护提供理论依据,利用内蒙古16个样点的土壤剖面样品,通过微波消解的前处理方法,采用电感耦合等离子光谱发生仪以及电感耦合等离子体质谱仪测定所有土壤样品中的Ni、Mn、Cr、Cu、Zn、As和Pb重金属的浓度。在此基础之上分析7种重金属含量的变异性特征、水平和垂直分布格局、各重金属元素以及自然条件之间的相关性,并以内蒙古土壤环境背景值为参照标准,采用单因子污染指数法和综合污染指数法对内蒙古土壤中重金属污染特征进行评价。结果表明,土壤样品中Ni、Mn、Cr、Cu、Zn、As和Pb重金属的平均含量水平分别为31.52、188.76、35.62、27.72、33.65、45.35、35.62 mg·kg-1;所有重金属类型变异性均较高,意味着影响土壤重金属含量的自然和人为因素的区域分异极为强烈;西部地区Ni、Mn、Cr、Zn含量较高,而东部地区Cu、Pb较高;不同重金属类型的剖面分布大体表现为两种不同格局,显示出明显的纵向迁移能力差异;各样点土壤中Ni和Cr、Ni和Zn、Mn和Cu、Cr和Zn、Cu和Pb具有显著的共生特征,Zn、As、Pb对自然条件变化表现出明显的反应;表层土壤7种重金属污染依次为:AsPbCuNiCrZnMn;3种草原类型的综合污染指数均属于严重污染,荒漠草原Ni、Cr、Zn污染较高,草甸草原对Cu、Pb有富集作用,典型草原As较高。     

会泽铅锌尾矿区自然生长的3种豆科植物铅锌耐性的研究

为了解会泽铅锌尾矿区自然发生的豆科植物对重金属的耐性,研究了该地区自然发生的3种豆科植物在Pb2＋/Zn2＋单盐和双盐胁迫下种子萌发及其幼苗生长的情况。研究表明：在本实验所设的浓度范围内,Pb2＋/Zn2＋单独胁迫时,对供试植物种子及幼苗的生长主要表现为抑制作用,除苕子（Vicia Cracca L.）外,金属离子的质量浓度越大抑制作用越强;Pb2＋/Zn2＋共同胁迫时出现复杂的交互作用。对于苕子的种子及幼苗的生长,Pb2＋/Zn2＋呈现明显的相互加强抑制作用;对于其它2种植物,当Zn2＋浓度在低质量浓度时,Pb2＋似乎对Zn2＋抑制有缓解作用,同样当Pb2＋浓度在低质量浓度时,Zn2＋似乎对Pb2＋抑制有缓解作用,但是当Pb2＋/Zn2＋高浓度时,Pb2＋/Zn2＋呈现明显的相互加强抑制作用。不论是单盐还是双盐,苕子对的耐性最强,其次为白三叶（Trifolium repens L.）,紫花苜蓿（Medicago sativa L.）最弱。会泽铅锌尾矿区重金属含量高是该区植被恢复的最大障碍,进一步研究植物对Pb2＋及Zn2＋的耐受性对于铅锌尾矿区的植被恢复有极其重要的意义。     

4种鸢尾属植物对铅锌矿区土壤中重金属的富集特征和修复潜力

通过野外调查和实地修复铅锌矿污染土壤试验,研究了铅锌矿区排污渠污水及底泥中Pb、Zn、Cu、Cd含量和分布特征以及4种鸢尾属植物马蔺（Iris lactea var.chinensis）、黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）、溪荪（Iris sanguinea Donn ex Horn.）、花菖蒲（Iris ensata Thunb.）对Pb、Zn、Cu、Cd的积累能力和土壤修复效率差异。结果表明,离污染源越近,重金属污染越严重。Pb、Zn、Cu、Cd4种重金属均大部分沉积在排污水渠的底泥中,污水中Pb严重污染,超标达120倍,底泥中Pb、Zn、Cu、Cd质量分数分别超标1.5倍、1.7倍、1.6倍和1.7倍。排污渠岸土壤Pb、Zn、Cu、Cd质量分数也明显超过了国家规定的土壤环境质量Ⅱ级标准1～5倍。种植4种鸢尾属植物后,土壤中Pb、Zn、Cu、Cd质量分数有所降低。其中,种植马蔺1个月后土壤Pb、Cu、Cd修复效率分别为8.13%、2.45%和22.3%。黄菖蒲和花菖蒲对Zn的修复效率相对较高。4种鸢尾属植物中马蔺对Pb、Cd的吸收能力最强,马蔺地上部（叶、茎）Pb质量分数达983mg·kg-1,且转运系数大于1,是一种潜在的Pb积累植物,黄菖蒲、溪荪和花菖蒲对Zn的吸收能力较强,且吸收的重金属主要积累在根系。     

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.     

污泥土地利用对土壤中重金属形态的影响

土地利用是资源化利用城市污水厂污泥的有效途径，随污泥中的营养成分一起进入土壤中的还有其中的重金属元素，它们有可能成为一种环境安全的隐患。本实验所用的土壤为污泥经过无害化及稳定化处理后，与上海潮滩沙土按不同比例(干污泥质量比)混配而成。种植前后分别对沙土、污泥及混配土的重金属含量及形态进行测试。选择几种花卉植物，如菊花(Calendula officinalis）等进行植物种植试验，一个生长季后对植物中的重金属含量及形态进行测试。应用Tessler连续提取法，对污泥中的重金属进入土壤后，土壤中重金属的含量、赋存状态等方面的规律进行研究，发现污泥的土地利用会明显增加土壤中的重金属含量，而且重金属的形态也有明显的变化，可交换态和碳酸盐结合态的重金属含量有明显的增加；如长期使用，则必须采取相应的措施，以消除有害的影响。     

Effect of cropping systems on the mobility and uptake of Cd and Zn

A field experiment was carried out to determine the effect of different land use systems such as continuous grass and agricultural crops rotation on the bioavailability of heavy metals in soils contaminated by former excessive sewage sludge application. The results show that Cd and Zn concentrations increased to 2 and 3.5 folds within 3 cuts of grass, respectively. Even 10 years after the end of excessive sewage sludge application the concentration of Cd in winter and summer wheat is 3.4 and 2.5 folds higher than the control, respectively. Zn concentration increased by two folds for both crops. In conclusion, the uptake depends on plant species and the degree of soil contamination. The availability of heavy metals was not changed with time.     

Fate of herbicides and nonylphenol in soil–plant–water systems amended with contaminated sewage sludge

We studied the fate of sludge spiked with ¹⁴C-labelled diuron, glyphosate and nonylphenol applied to the soil by the way of contaminated sewage sludge in the soil-plant-water system. Here we show that the mineralization of the chemicals in mixture is reduced by 40–80% by comparison with a direct soil contamination. The persistence of the chemicals in soils is increased in the presence of sludge. We showed also that the chemicals present in the sludge are mobile and partly transferred to soil leachates and plant seedlings. These results allow postulating that these compounds may induce an ecotoxicological impact on the soil ecosystem.     

Physiological and metabolic effect of mercury accumulation in higher plants system

Heavy metals, lead (Pb) and mercury (Hg) are non-essential elements. Plants absorb these metals from soil, water and air through their roots and leaves. Heavy metals are the major environmental pollutants, which spread to soil through the use of pesticides, herbicides and micronutrient fertilizers, industrial effluents, decay of junk materials and sewage sludge, vehicular emissions, re-suspended road dust, diesel generator sets and coal-based thermal power plants. Sewage and sludge have contributed to heavy metal contamination of peri-urban lands and vegetable crops. The present review focuses on the effects of various concentrations of Hg on growth of young and mature seedlings as well as on nitrate reductase activity and nitrate assimilation in intact and excised seedling, especially the mechanism underlying nitrate reductase regulation by this heavy metal. Evidence indicates that mercury exerts significant adverse effects on the physiological activity of plants.     

施用污泥堆肥对作物和土壤的影响

污泥中的有机质、营养成分可为农业生产提供重要的有机肥源,但污泥中的重金属是制约污泥农用的重要因素,为检验污泥堆肥施用后对作物及土壤的影响,文章对污泥与稻草或木屑堆肥的产品进行了盆栽试验研究。结果表明,污泥与稻草或木屑的堆肥作为肥料施用于萝卜(Brassicacampestris)和菜心(Brassicaparachinensis),产量明显提高,部分堆肥产品增产效果优于化肥,且后效明显。堆肥施用使土壤中有机质、各养分含量增加,微生物活动增强、数量增加,然而作物和土壤中的重金属含量也有不同程度的提高。     

不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响

采用人工污染土壤、尾矿砂、污泥等不同载体的污染源来模拟土壤污染 ,研究其对水稻生长、吸收养分和吸收重金属的影响。结果表明 ,不同污染载体对水稻生长的影响不同 ,其影响的大小顺序为人工污染土壤 >尾矿砂 >污泥 >尾矿砂 +污泥。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响亦不同 ,以纯化学试剂的形式添加到土壤中的重金属最易被提取出来 ,植物从中吸收的Cu、Zn、Pb、Cd最多 ,而从以污泥为污染载体的土壤中吸收的Zn、Pb、Cd最少。研究表明 ,用添加纯化学试剂的方法来模拟污染土壤对生态与环境的影响是可行的 ,确定土壤负载容量是安全的 ,因为在实验条件下它对供试植物的影响最明显     

Heavy metals from soil and domestic sewage sludge and their transfer to Sorghum plants

We studied the mobility and transport of heavy metals such as Cu, Zn, As, Cd, Cr, Ni, and Pb, from soil and soil amended with sewage sludge to sorghum plants. The total and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) extractable heavy metals in agricultural soil and untreated domestic sewage sludge (DWS) samples were determined. The correlation between the total and extractable metals in soil and sewage sludge was investigated. The total and extractable heavy metals in soil, sewage sludge and sorghum grain were analysed by flame and electro thermal atomic absorption spectrometer (FAAS/ETAAS), after digestion in microwave oven. Statistically good correlations were obtained between the total contents of all heavy metals and their respective extractable fractions in soil and domestic wastewater sludge. Transfer factors of all heavy metals from domestic sewage sludge to sorghum grains were determined.     

用黑麦幼苗法测定土壤中污染元素的生物有效性

本文对全国污灌区１２个土样中Ｃｄ形态与生物有效性的试验表明，Ｃｄ的交换态，吸附态，有机结合态均有效，且有机结合态最为有效，对紫阳县富硒土壤的试验表明：黑麦幼苗中的总Ｓｅ量与０．１ｍｏｌ／１ＫＨ２ＰＯ４的浸提量最为相关，从而推荐该法为酸性土壤有效Ｓｅ的浸提方法，对西安污水厂污水污泥在娄土上不同施用量的试验表明：幼苗中Ｎ，Ｐ随施用量增加而增加，Ｎ，Ｐ的有效率分别为５０－７０％及１５－２８％；黑麦幼苗中     

农用污泥中铜的生态安全阈值研究

本论文采用污泥和土壤外源铜的活性差异系数法研究了农用污泥中铜的生态安全阈值。首先通过比较确定不同土壤条件下污泥中铜和水溶性铜的活性差异的系数,然后利用系数法得到相应土壤条件下污泥铜HC5值(即能够保护95%物种的浓度),并建立了土壤理化性质参数与污泥铜HC5值的量化关系和预测模型。最后与我国现行污泥农用标准值进行了比较,提出了修改建议。结果表明,土壤中来源污泥的铜活性均值约为来源水溶性盐的40%左右。土壤阳离子交换量(CEC)是影响土壤中污泥源铜的毒性的主控因子,可影响污泥铜HC5值变异的84.6%,而土壤pH值和有机碳含量(OC)分别可影响污泥铜HC5值变异的8.4%和1.8%。基于土壤pH、OC和CEC的三因子模型进行预测优于基于土壤pH和CEC的两因子模型,其相关性达到94.8%。与模型预测值相比,我国现行污泥农用标准GB4284-84与CJ/T309-2009中对铜限值的规定均存在着不同程度的保护不足或保护过度问题。