8种植物对铀和镉的富集特性

研究8种植物在铀镉复合污染土壤条件下的吸收、富集和转运特性具有重要意义。在每千克土中施用铀、镉的浓度分别为150、15 mg·kg-1,采用主成分分析法对植物富集特性进行综合性评价。结果表明:白皮菜铀镉综合评价值最高,地上部、地下部、单株铀镉总含量、单株铀镉总积累量均最大,分别为90.03 mg·kg-1DW(干质量)、477.00 mg·kg-1DW、150.26 mg·kg-1DW和1 168.52μg;花椰菜铀综合评价值最高,地上部、地下部铀含量分别为42.16、444.83 mg·kg-1DW,单株铀积累量达到255.42μg;南瓜综合评价最低,单株铀镉积累量仅为58.47μg;供试植物地上部铀含量均显著小于地下部铀含量,转运系数均小于1,根系是植物富集铀镉的主要器官。     

Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）、柳叶箬（Lsache globosa）

重金属超富集植物是植物修复技术的核心和前提,但目前国内发现的Pb超富集植物较少,本研究通过野外调查和室内胁迫模拟实验相结合的方法,在国内首次发现并证实金丝草和柳叶箬为Pb的超富集植物。野外调查结果表明;金丝草地上部分Pb含量1 231.80 mg/kg,转运系数达到1.32,柳叶箬地上部分Pb含量1 818.40 mg/kg,转运系数6.5。室内模拟胁迫实验表明：在Pb胁迫浓度为5 000 mg/kg时金丝草和柳叶箬对Pb的转运系数均大于1,而且其地上部分Pb含量也超过1 000 mg/kg的水平。在Pb胁迫浓度为18 000 mg/kg时2种植物体内Pb含量达到最大值,金丝草地上部分和地下部分Pb含量分别达3 789.84 mg/kg和4 964.76 mg/kg,柳叶箬地上部分和地下部分Pb含量分别达3 411.56 mg/kg和1 523.02 mg/kg。     

Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）、柳叶箬（Lsache globosa）

重金属超富集植物是植物修复技术的核心和前提,但目前国内发现的Pb超富集植物较少,本研究通过野外调查和室内胁迫模拟实验相结合的方法,在国内首次发现并证实金丝草和柳叶箬为Pb的超富集植物。野外调查结果表明;金丝草地上部分Pb含量1 231.80 mg/kg,转运系数达到1.32,柳叶箬地上部分Pb含量1 818.40 mg/kg,转运系数6.5。室内模拟胁迫实验表明:在Pb胁迫浓度为5 000 mg/kg时金丝草和柳叶箬对Pb的转运系数均大于1,而且其地上部分Pb含量也超过1 000 mg/kg的水平。在Pb胁迫浓度为18 000 mg/kg时2种植物体内Pb含量达到最大值,金丝草地上部分和地下部分Pb含量分别达3 789.84 mg/kg和4 964.76 mg/kg,柳叶箬地上部分和地下部分Pb含量分别达3 411.56 mg/kg和1 523.02 mg/kg。     

香蒲根际过滤对水中镉的去除

通过水培实验,研究香蒲根系对水中镉的根际过滤效果及富集量。结果表明:在镉浓度1 mg·L~(-1)的静止水体中,香蒲根际过滤对镉的去除率为66%;在相同镉浓度并且水力停留时间为8 h的流动水体中,镉去除率为52%。香蒲体内富集的镉约90%集中在根部,且第1天镉的去除速率最快,镉浓度以约0.1 mg·h~(-1)速率下降;在静止水体中,香蒲根系7 d对镉的富集量为682.99 mg·kg~(-1)(DW),动态水体中香蒲根系富集量达1 096.94 mg·kg~(-1),可有效去除水中的镉。     

人工湿地宽叶香蒲对重金属的累积与机理

宽叶香蒲(Typha latifolia L.)对环境胁迫具有较强的耐性。为了解宽叶香蒲对重金属的富集能力与耐性机理,通过野外调研,采集韶关凡口铅锌矿废水处理人工湿地中的宽叶香蒲与相应土壤样品,测定了土壤、植物的重金属总量与叶片亚细胞中重金属含量,分析了植物重金属含量与土壤重金属含量的相关性,并估算了宽叶香蒲地上部对重金属的提取量。土壤p H值在6.83~7.70之间,宽叶香蒲能有效降低土壤中的Cd、Pb、Zn、Cu和Mn的含量,对重金属的吸收主要受土壤重金属含量的影响,Pb和Cd的富集系数平均在0.5以上;除Fe外,叶片重金属主要分布在细胞壁和胞基质中。结果表明,宽叶香蒲是多种重金属的耐性植物,根系对重金属的富集与选择性向上运输、叶片细胞壁和胞基质对过量重金属的阻隔与结合作用是宽叶香蒲耐受重金属的重要机理。     

外源螯合剂CA和NTA对苎麻修复铅镉复合污染土壤的影响

采用盆栽实验,研究了在两组铅镉复合污染(Cd(10 mg·kg~(-1))/Pb(100 mg·kg~(-1))和Cd(50 mg·kg~(-1))/Pb(500 mg·kg~(-1)))条件下,不同浓度的柠檬酸(CA)和氮三乙酸(NTA)(0,1,5,10 mmol·kg~(-1))对苎麻生物量、地上部分丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性、苎麻各部分对Pb和Cd的积累的影响。结果表明,CA和NTA的应用均能促进苎麻的生长和提高Pb和Cd在苎麻体内积累。CA在促进苎麻生长、增强了苎麻对Cd的吸收和转移方面效果显著,但是,CA对Pb的提取和转移促进效果不显著。NTA促进苎麻对Pb的吸收和转移,并且同样有助于Cd的植物修复。苎麻体内CAT,SOD,POD活性和MDA含量变化表明CA和NTA缓解了Cd和Pb对苎麻的氧化胁迫。因此,外源螯合剂CA和NTA的应用有利于铅镉复合污染土壤的植物修复。     

黑麦草修复重金属污染土壤与废水及富集植物的微生物降解

为了研究黑麦草(Lolium perenne)修复复合重金属污染土壤与废水的综合利用效应,探索微生物对富集重金属黑麦草的降解效果,以复合重金属污染的土壤与废水为修复对象,利用黑麦草对土壤和废水进行修复,并考察了黑麦草的重金属含量、富集量、富集系数和转移系数。采用8种微生物对富集重金属黑麦草进行降解,考察黑麦草的失重率,黑麦草纤维素、半纤维素和木质素的变化情况以及重金属的浸出效果。结果表明:黑麦草对重金属污染的土壤与水体均具有较好的修复效果;在土壤修复阶段,黑麦草对U的富集系数最大,达到7.43;而对Cd的富集系数为2.61,对Pb和Sr的修复效果不明显;在废水修复阶段,黑麦草对U的富集量达到1 213.70 mg·kg-1DW,U、Cr、Sr、Co的富集系数和转移系数均大于1,其中U的富集系数达到11.24。另外,里氏木霉(Trichoderma ressei)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对富集黑麦草的总降解率达到60%以上;里氏木霉(Trichoderma ressei)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus lincheniformis)对重金属的平均浸出率分别达到87.19%、90.58%和90.33%。在重金属污染的土壤和水体中,通过对黑麦草的循环使用,可以提高黑麦草的综合利用效率,有效减少富集生物质的产生;同时微生物对富集生物质有较好的降解能力。研究为重金属富集生物质微生物处置以及重金属回收技术奠定基础。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

水葱修复土壤镉污染潜力的研究

野外观察与研究发现水葱(Scirpus tabernaemontani G.)可以耐受土壤中高浓度的重金属污染,并对镉(Cd)有很高的生物富集量.实验室水培试验研究了两个主要因素,营养液pH与Cd含量,对水葱生物量以及Cd富集效果的影响.结果表明,它可耐受高浓度Cd (30 mg/L)和大范围pH变化 (3.7～7.7).当营养液pH为4.7, Cd为25 mg/L时,水葱富集的Cd达到最大值:地上部分264.71 mg/kg,地下部分234.39 mg/kg,平均转运系数1.13.这显示了它用于植物修复Cd污染土壤的潜力.     

浙江省铅锌矿区土壤重金属污染及重金属超富集植物筛选

分别以浙江省境内富阳某铅锌矿区(FY)、淳安某铅锌矿区(CA)、诸暨某铅锌矿区(ZJ)和三门某铅锌矿区(SM)为研究对象,对铅锌矿区土壤的Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属污染状况及其上生长的16种优势草本植物的重金属富集特征进行了研究。结果表明,FY、ZJ和SM的土壤均受Cd、Zn、Pb重度污染,而CA的土壤受Cd、Zn、Cu重度污染。4个铅锌矿区的Cd污染最严重,其次为Zn污染。CA的伴矿景天(Sedum plumbizincicola)和ZJ的紫花香薷(Elsholtzia argyi)地上部Cd质量浓度分别为571.2、218.7mg/kg,且富集系数和转运系数均超过1,达到了Cd超富集植物的标准,表明这两种植物均可能是Cd超富集植物。     

类芦对铅的耐性及富集能力探讨

通过野外调查和盆栽试验,研究了类芦(Neyraudia reynaudiana)对Pb的耐性和富集能力.研究结果表明,类芦对Pb耐受的临界浓度为800 mg/kg,在此浓度以下Pb对类芦的生长基本无抑制作用.随着处理浓度的增加,类芦生长变缓慢、出现中毒症状,但仍能存活.从富集能力来看,土壤Pb为中低浓度时,类芦的富集能力较强,但Pb浓度超过1 000 mg/kg后地上部富集量增加缓慢,而根部的含量则降低.在各种Pb处理浓度下,类芦地上部Pb含量均大于根部,说明这种植物对Pb有较好的迁移能力.研究发现,类芦具有较高的生物量,因此其地上部Pb迁移总量较高,在土壤Pb浓度为800 mg/kg时类芦地上部的迁移总量可达到221.77 mg/m2.综合分析可知,类芦对中度Pb污染土壤的植物修复具有较大的潜力.     

Cd、Pb复合污染下柠檬酸对龙葵修复效率及抗氧化酶的影响

植物修复土壤重金属被普遍认为是清洁、经济的生物修复方法。为了提高生物修复土壤重金属污染的效率,在室内盆栽实验中添加柠檬酸作为螯合剂促进龙葵对重金属的吸收,并研究其生理活性的变化。结果表明:当添加柠檬酸浓度为10 nmol/kg时,龙葵生物量显著提高(P<0.05),各部分生物量表现为:茎>叶>根;随着柠檬酸浓度的增加,龙葵对重金属Cd的吸收量显著(P<0.05)增加,在10 nmol时总吸收量最大,为229.85μg/g DW;龙葵对Cd、Pb的富集系数均在柠檬酸浓度为5 nmol/kg时达到最大;Pb吸收量随柠檬酸浓度增加表现出先增大后减小的趋势;添加柠檬酸促进了龙葵对Cd的吸收,增强了抗氧化酶活性,而对Pb的吸收效果不明显。     

滦河干流表层沉积物中营养元素和重金属含量分布特征及其风险评价

选取滦河干流为研究对象,采集表层沉积物并分析其粒径分布、营养元素(N、P、C、S)及重金属(Cd、Ni、Cu、Zn、Cr和Pb)含量分布特征,对重金属采用富集系数法进行源解析,并利用地积累指数法、污染指数法和潜在生态危害指数法进行系统性的生态风险评价。结果表明:沉积物营养元素TN、TP、TC、TS均值为1 047.6、1 427.4、20 060.9和1 564.2 mg·kg~(-1),且分布存在空间差异性;粒径分布特征为粉砂或砂占比重大,黏土占比重小;重金属Cd、Cu、Ni、Zn、Cr和Pb含量均值分别为0.28、40.48、31.48、88.67、16.45和21.5 mg·kg-1,Cd、Cu、Ni、Zn超过河北省土壤背景值;Cd富集系数均值为2.31,其污染主要源是人为输入,其余重金属未见明显富集现象;相关性分析和主成分分析表明Cd与Cr、Cu、Ni、Zn呈显著正相关,Cr与Cu、Ni、Zn呈显著正相关,Pb与Fe、TP呈显著正相关,Cu与Ni、Zn呈显著正相关,Ni与Zn呈显著正相关;基于地累积指数法得Cd为重金属首要污染物;单项生态危害指数均值大小顺序为Cd(94.39)Cu(9.28)Ni(5.11)Pb(2.16)Zn(1.13)Cr(0.48);沉积物风险指数(SPI)相应等级为低风险级别(SPI=2.755),且整体潜在生态风险指数(RI)相应的亦为低生态风险(RI=112.561150)。     

4种植物激素对向日葵富集U和Cd的影响

为探讨植物激素对植物修复的影响,采用模拟土壤铀、镉污染的盆栽实验,研究外施4种植物激素(IAA、GA3、6-BA、EBL)对向日葵吸收、转运、积累U和Cd的影响。结果表明:植物激素可促进向日葵对U和Cd的吸收,在100 mg·L~(-1)IAA处理下,单株U含量比对照提高了162%,达到14.74 mg·kg~(-1)DW,在500 mg·L~(-1)GA3处理下,单株Cd含量比对照提高了17%,达到34.20 mg·kg~(-1)DW。植物激素抑制了向日葵从根部转运U至地上部,U转运系数降低至对照的15.4%~97.4%。植物激素增强了向日葵对U和Cd的积累,在250 mg·L~(-1)GA3处理时,单株U积累量最高,达到206.43μg,比对照提高了179%;单株Cd积累量在50 mg·L~(-1)6-BA处理时最高,达到453.17μg,比对照提高了81%。因此,施加适宜浓度的植物激素可以增强向日葵对U、Cd污染的修复效果。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg~(-1))、EDTA(2 mmol·kg~(-1))和柠檬酸(4 mmol·kg~(-1))最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%～10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg~(-1),草酸在10 mmol·kg~(-1)时,植物Pb积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg~(-1),高于对照166%、219%和54%;高浓度(20 mmol·kg~(-1))有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸柠檬酸草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。     

生活垃圾填埋场封场后种植植物中重金属迁移研究

在上海老港生活垃圾填埋场填埋单元封场的覆盖土中掺混了矿化垃圾种植植物,分析Cd、Pb、Cu、Zn 4种重金属在土壤和植物中的迁移变化,研究表明:(1)覆盖土土质从一般耕作土变成肥沃土壤;覆盖土和种植混合土重金属Cd、Pb、Cu、Zn中Cd、Pb含量相近,但种植土的Cu含量略大于覆盖原土,Zn含量远大于覆盖原土;(2)植物能富集土壤和垃圾中的重金属,木本植物的根部富集重金属的能力强于草本植物,但重金属在草本植物根、茎、叶中的迁移速度大于木本植物;(3)植物根、茎、叶的Cu、Zn含量均远大于未受污染土壤种植植物相应部位的Cu、Zn含量,种植的植物不能供家养动物食用,以免通过食物链作用危及人体安全.     

水体铯污染的生物效应与修复植物筛选

研究铯对水生植物的生物效应,筛选对铯富集能力强的水生植物,能够为水体铯污染的修复治理提供方法依据。设计铯污染浓度为0、0.5、2.5和10 mg/L,9种水生植物,3次重复,研究铯对不同水生植物生物效应(BE)和不同水生植物对铯的吸收和富集情况。结果表明,不同植物对水体铯污染有不同的反应。就增加鲜重而言,绿萍、水花生、轮叶狐狸藻、水蓼、水葱增加鲜重大于对照;眼子菜、水葫芦、水稻增加鲜重小于对照;不同植物的铯含量不同。平均铯含量依次为水花生水蓼水稻水葫芦水葱眼子菜轮叶狐狸藻绿萍,其中水花生为935.12 mg/kg DW,水蓼为825.93 mg/kg DW,水稻为723.38 mg/kg DW;不同植物清除水体铯污染的能力不同。收获时水体铯浓度降低最多至最少的依次是水蓼、水花生、水稻、轮叶狐狸藻、水葱、水葫芦、绿萍和眼子菜。根据生物效应、植物铯含量、水体铯减少情况,水花生、水蓼、水葫芦和水稻可以作为铯污染水体修复植物。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明:采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg~(-1)时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。