不同磷肥对砷超富集植物蜈蚣草修复砷污染土壤的影响

施肥是提高重金属污染土壤的植物修复效率的必要强化措施之一.通过研究农业生产中常用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草生长、砷累积及氮磷钾吸收的影响,确定可提高蜈蚣草修复砷污染土壤能力的最佳磷肥类型.结果表明,与不施砷对照组相比.添加砷处理中施用相应磷肥的蜈蚣草总生物量中蜈蚣草均有所降低(除钙镁磷肥外);在添加砷的情况下,钙镁磷肥、磷酸二氢钙和磷酸二氢铵等3个施磷处理总生物量相对较高.显著高于其他磷肥处理和不施磷处理(0.83 g/pot);地上部砷累积量由大到小的顺序为:磷酸二氢钙>钙镁磷肥>磷酸二氢铵>磷酸二氢钾>磷酸二氢钠>不施磷>过磷酸钙;磷酸二氢钙处理的砷去除效率高达7.28%.由此可见,磷肥能一定程度提高砷超富集植物的修复能力,但不同磷肥对其砷去除效率的影响可达数倍之差,磷酸二氢钙是首选磷肥类型,综合考虑土壤pH、N、P和有效态砷等各种因子,磷酸二氢铵和钙镁磷肥也可作备选肥料类型.     

重金属超富集植物研究进展

利用重金属超富集植物的吸收,积累环境中的污染物,是近年来发展起来的一种可清除土壤重金属污粢的植物修复技术。本文主要综述砷、镉、镍等几种具有代表性的重金属超富集植物,探讨了超富集植物的富集机理和特征,重点讨论了近年来重金属超富集植物的发展现状和今后的发展趋势。     

镉超富集植物筛选研究进展

我国金属矿山、冶炼企业周边土壤镉污染现象十分严重,利用超富集植物修复镉污染土壤有其特殊优势。植物修复方法的关键是选择对镉有耐性和有超富集特性的植物——超富集植物。概述了超富集植物的概念和特征,并对镉超富集植物的筛选工作进展进行了综述。     

砷超富集植物的热解特征及其与砷含量的关系

不同热解气氛和升温速率的比较研究表明,在空气气氛条件和25℃·min-1的升温速率下,砷超富集植物的热解曲线特征明显且实验速度适中,因此,是适用于砷超富集植物的热解实验条件.在该实验条件下,不同含砷浓度的蜈蚣草(Pteris vittata L.)和大叶井口边草(P.cretica L.)的热解温度主要集中在200～500℃之间.与低砷蜈蚣草相比,高砷蜈蚣草在300℃附近热解减弱,而在450℃附近热解加剧,蜈蚣草体内的砷有促使其热解过程向高温方向偏移的趋势;而大叶井口边草体内的砷则促使其在300℃附近热分解程度加剧,而对450℃附近的热解程度影响不明显.     

磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究

通过田间试验研究施用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)生长和砷污染土壤修复效率的影响.结果表明,适量施用磷肥促进蜈蚣草的生长,显著提高其生物量,但过量施用磷肥对植物产量无贡献.随着磷肥施用量的增加,蜈蚣草地上部砷含量呈先增加后减少的趋势,理论上在施磷量为340kg·hm-2时,砷含量可达最高(1622mg·kg-1).磷的含量与施磷量呈极显著的正相关关系.施磷量为200kg·hm-2的砷累积量最高,是不施磷处理砷累积量的2 4倍及600kg·hm-2施磷量砷累积量的1 2倍.种植蜈蚣草7个月后,土壤总砷均有不同程度的下降,施磷量为200kg·hm-2的土壤中砷含量下降5 0mg·kg-1,土壤修复效率最高(7 84%).对照和600kg·hm-2施磷量处理的土壤修复效率分别为2 31%和6 63%.理论上达到最大土壤修复效率所需施磷量为369kg·hm-2.施用磷肥可以维持土壤有效态砷含量在蜈蚣草种植前后变化不大,保证蜈蚣草下个生育期对砷的吸收.这些结果说明施用磷肥是蜈蚣草等砷超富集植物在现场修复中的必要手段,优化施磷技术可大大提高砷污染土壤的修复效率.     

螯合剂添加对蜈蚣草修复砷污染土壤效果的影响分析

用盆栽试验的方法,研究了3种可生物降解螯合剂谷氨酸二乙酸四钠（GLDA）、甲基甘氨酸二乙酸（MGDA）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）和1种传统螯合剂乙二胺四乙酸（EDTA）,在不同浓度（0,1.25,2.50,5.00,10.00 mmol/kg）下对蜈蚣草吸收土壤中As的影响。研究表明:4种螯合剂在1.25 mmol/kg时均能显著提高蜈蚣草生物量。EDDS在10 mmol/kg时根际土壤生物有效态As的含量最高,较空白组CK提高了69.2%。GLDA在10.00 mmol/kg时根际土壤As较原土壤降低了28.84%。浓度为5.00 mmol/kg的EDDS处理的蜈蚣草对As的富集系数BCF最高,为7.99,是CK的1.70倍。综合蜈蚣草生物量和对As的BCF值来看,5.00 mmol/kg MGDA地上部分对As积累量最大,其值为2648.65 μg/pot,较CK提高了65.92%。已被广泛应用于修复土壤Cd和Zn领域的新型螯合剂GLDA和MGDA在修复土壤As污染同样具有明显的潜力。     

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.     

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.     

镉砷污染土壤“三高”富集植物筛选与修复成本分析

文章通过湖南镉砷复合污染矿区筛选的具有高生物量、高富集量、高利用价值的10种"三高"富集植物进行大田对比试验,拟确定其修复效果,为湖南镉砷复合污染植物修复技术提供支撑。结果表明,不同富集植物的生物量,镉(Cd)、砷(As)含量及积累量皆差异显著。籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,其Cd含量分别为东南景天的11.0%(P<0.05)和15.4%(P<0.05),但积累量分别比景天高133.3%(P<0.05)、131.3%(P<0.05);地肤和水稻Cd含量略低于籽粒苋和秋葵,其Cd积累量与景天相当;但所有植物As含量远低于蜈蚣草,As积累总量也较低,皆不适合作为As污染土壤的修复植物。从修复成本上看,人力成本平均占植物修复成本的81.7%,不同植物修复成本差异主要发生在除草和秸秆离田的人力成本和种子种苗的生产资料成本上。可见,筛选"三高"富集植物是植物修复的关键环节,而采用种植技术成熟、种子繁殖且生长快的富集植物则是降低植物修复成本的关键;籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,地肤和水稻也可选择性的作为Cd污染土壤的修复植物。     

放射性污染植物修复中超富集植物的数值评价

目前超富集植物在放射性污染植物修复评价体系中还没有明确的核素富集量限定值,借鉴辐射环境评价方式,明确放射性污染低剂量概念,推算达干预水准时的植物富集系数,结合放射性废物管理规定,计算富集系数应达到的水平,提出了重要核素的超富集植物评价的新的量值概念;建立修复年限模式,讨论了一定生物量和生物富集系数对修复年限的影响。结果表明,根据上述因素导出的各重要核素的超富集植物最低富集系数略有不同,分别是Cs-137:0.70、Sr-90:0.86、Co-60:2.89、Pu-239:0.26、Am-241:0.21、Cm-244:0.12、U-235:0.18、U-238:0.052。良好的超富集植物,其富集系数应再提高一个数量级。     

砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布及其与耐砷毒的关系

为了在研究砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与蜈蚣草耐砷毒的关系进行了试验研究.结果表明,蜈蚣草吸收的磷主要分布在胞质组分中(平均占各部位总磷含量的44%以上),吸收的钙主要分布在细胞壁组分中(平均占各部位总钙含量的48%以上).与低钙(0.03和2.5 mmol·L-1)处理相比,高钙(5.0 mmol·L-1)处理时,根部的胞质组分和叶柄的细胞器组分中磷含量较高.各器官的亚细胞组分中钙含量随着介质中添加钙浓度的提高而增加.介质钙浓度过高会抑制蜈蚣草的生长.在加砷处理下,根部和叶柄细胞壁组分的磷含量有所减少,但地上部细胞器组分的磷含量及其含磷总量占植株含磷总量的相对比例、根部细胞壁组分的钙含量增加.蜈蚣草自主调节磷和钙的亚细胞水平分布可能是其耐砷毒的机制之一.     

Potential of Pteris vittata L. for phytoremediation of sites co-contaminated with cadmium and arsenic： The tolerance and accumulation

Field investigation and greenhouse experiments were conducted to study the tolerance of Pteris vittata L. （Chinese brake） to cadmium （Cd） and its feasibility for remediating sites co-contaminated with Cd and arsenic （As）. The results showed that P. vittata could survive in pot soils spiked with 80 mg/kg of Cd and tolerated as great as 301 mg/kg of total Cd and 26.8 mg/kg of diethyltriaminepenta acetic acid （DTPA）-extractable Cd under field conditions. The highest concentration of Cd in fronds was 186 mg/kg under a total soil concentration of 920 mg As/kg and 98.6 mg Cd/kg in the field, whereas just 2.6 mg/kg under greenhouse conditions. Ecotypes of P. vittata were differentiated in tolerance and accumulation of Cd, and some of them could not only tolerate high concentrations of soil Cd, but also accumulated high concentrations of Cd in their fronds. Arsenic uptake and transportation by P. vittata was not inhibited at lower levels （〈20 mg/kg） of Cd addition. Compared to the treatment without addition of Cd, the frond As concentration was increased by 103.8% at 20 mg Cd/kg, with the highest level of 6434 mg/kg. The results suggested that the Cd-tolerant ecotype of P. vittata extracted effectively As and Cd from the site co-contaminated with Cd and As, and might be used to remediate and revegetate this type of site.     

微生物强化蜈蚣草累积土壤砷能力的研究

研究了外源添加微生物对蜈蚣草吸收砷能力及其根系参数的影响.通过室内盆栽试验研究表明,施放线菌PSQ、shf2和细菌Ts37、C13处理能明显促进植物生长.其中,shf2处理效果最显著,其生物量、根系活力和根系体积分别达11.5 g/po、t2.01μg/(g.h)、38.3 mL.施菌处理蜈蚣草植株砷含量均高于对照(CK)处理,其中Ts37处理地上部砷含量达最高837mg/kg,比同期CK处理高出206%;shf2处理地下部砷含量最高,达427 mg/kg,比同期CK处理高出88%.施用shf2菌的蜈蚣草砷积累总量最高,达5 804μg/pot,比同期CK处理高出136%.4种微生物处理在45 d内植物修复效率为8.9%~11.3%.施用微生物可有效提高蜈蚣草累积砷的能力,且以放线菌shf2效果最好.     

蜈蚣草对污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果

通过2年的原位修复试验,探讨了蜈蚣草对污染土地中As、Pb、Zn、Cu的修复(去除)潜力.研究结果表明,蜈蚣草除了能富集As外,对Pb也有较强的富集能力,地上部Pb含量可高达1303mg·kg-1·蜈蚣草生物量达到了极大值时,地上部As、Pb、Zn、Cu含量可分别高达1455、937、365、101mg·kg-1.蜈蚣草对As和Pb都具有良好的修复效果,每年刈割2次蜈蚣草,As、Pb分别能够去除15.5kg·hm-2·a-1和8.5kg·hm-·2a-1.蜈蚣草对As、Pb、Zn有很强的耐性,在土壤中Pb、Zn、Cu含量高达10913、2511、510mg·kg-1时,不会显著降低蜈蚣草的生物量.     

植物修复过程中蜈蚣草对土壤养分的吸收动态:5年田间定位试验

鉴于砷超富集植物蜈蚣草已被成功地用于修复砷污染土壤,本研究通过连续5年的植物修复田间试验,研究了土壤氮、磷、钾的消减动态和蜈蚣草对土壤氮、磷和钾的吸收动态.结果表明:种植蜈蚣草可使土壤全氮含量降低约25%(2100～2700mg.kg-1),土壤全磷和全钾含量的年际变化不明显;蜈蚣草地上部氮、磷和钾含量分别为1.23～2.38、0.14～0.47和1.10～2.01g.kg-1,地上部带走的总氮、总磷和总钾量分别为23～89、4.4～13.0和21～69kg.hm-2.a-1;与水稻和小麦相比,蜈蚣草对氮、磷和钾的吸收量都较低,但如果在连续种植过程中不施肥,蜈蚣草则可能会出现养分亏缺问题.     

一种强富集砷的欧洲蕨——能从被污染土壤中萃取砷的耐寒、适应性强的速生植物

我们的研究首次发现一种耐寒的、适应性强的、速生的欧洲蕨，能在短时间内将土壤中有大量砷吸收并积累到其复叶之中，它不仅能祛除土壤中不同浓度的砷，还能祛除土壤中不同形态的砷，且欧洲蕨体内高达93％的砷被富集到复叶，从而使欧洲蕨成为修复土壤砷污染的救星。     

Arsenic uptake and transport of Pteris vittata L.as influenced by phosphate and inorganic arsenic species under sand culture

In order to understand the similarity or difference of inorganic As species uptake and transport related to phosphorus in As-hyperaccumulator,uptake and transport of arsenate(As(V))and arsenite(As(III))were studied using Pteris vittata L.under sandculture.Higher concentrations of phosphate were found to inhibit accumulation of arsenate and arsenite in the fronds of P.vittata.The reduction in As accumulation was greater in old fronds than in young fronds,and relatively weak in root and rhizome.Moderateincreases,from 0.05 to 0.3 mmol/L,in phosphate reduced uptake of As(III)more than As(V),while the reverse was observed at highconcentrations of phosphate(1.0 mmol/L).Phosphate apparently reduced As transport and the proportion of As accumulated in frondsof P.vittata when As was supplied as As(V).It may in part be due to competition between phosphorus and As(V)during transport.Incontrast,phosphate had a much smaller effect on As transport when the As was supplied as As(III).Therefore,the results from presentexperiments indicates that a higher concentration of phosphate suppressed As accumulation and transport in P.vittata,especially inthe fronds,when exposed to As(V);but the suppression of phosphate to As transport may be insignificant when P.vittata exposed toAs(III)under sand culture conditions.The finding will help to understand the interaction of P and As during their uptake process in P.vittata.     

云南金顶铅锌矿区水系沉积物中镉的地球化学分布及其环境质量

云南金顶超大型矿区长期矿业活动对矿区水系沉积物造成了严重的镉污染.北大沟河流沉积物中Cd含量低于南大沟;沘江不同河段沉积物中Cd含量差异较大,矿区上游沘江段沉积物中镉含量较低(平均值低于10 mg·kg-1),池江下游污染段沉积物中Cd含量显著增加(平均值为266 mg·kg-1).沉积物中Cd污染系数最大(R为21.9-45.2),高于zn(R为4.9～9.7)和Pb(R为2.7～4.6).地累积指数法分析结果显示,矿区水系沉积物污染元素按污染强度分为:Cd>Zn>Pb.南大沟和沘江矿区下游段部分沉积物达到严重污染,北大沟大部分河段沉积物为重污染,少数河段沉积物为偏重污染或中度污染,沘江金顶段上游河段沉积物为轻度污染或无污染.从南大沟汇入沘江口段到下游温庄村段沉积物中重金属污染有增强的趋势.