废弃尾矿库15种植物对重金属Pb、Zn的积累和养分吸收

在废弃的铅锌尾矿库进行人工植被恢复试验.对3年生15种植物重金属积累和养分吸收特性的研究表明,植物对土壤重金属和养分的吸收积累因植物种类、部位、金属种类和种植时间的不同而有显著差异.树木不同器官Pb质量浓度高低的总趋势为根〉叶〉茎,部分树种Zn质量浓度表现为叶〉根和茎;在15种参试植物中,加拿大紫荆根系Pb和Zn质量浓度均处于最高水平（分别为1 803 mg.kg-1和2 120 mg.kg-1）,盐肤木具有最高的茎枝Pb、叶片Pb和Zn质量浓度（分别为280、546和1 507 mg.kg-1）,旱柳具有最高的茎枝Zn质量浓度（729 mg.kg-1）和较高的叶片Zn质量浓度（1 153 mg.kg-1）.枫香、紫花苜蓿对Pb,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿对Zn的转移系数TF值均〉1.植物Pb的富集系数BCF值均小于0.17,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿Zn的BCF值达0.37～0.43.固氮植物体内N含量显著高于其它植物,火炬树、臭椿对P和夹竹桃对K的吸收积累能力强.随着种植时间的增加,植株体内有重金属质量浓度增加、营养元素含量下降的趋势.盐肤木、旱柳等重金属积累树种及紫穗槐、紫花苜蓿、截叶胡枝子、桤木等固氮植物在铅锌尾矿治理中具有应用前景.     

旱柳无性系对2,4-二氯苯酚的耐性、去除和吸收

对4个旱柳（Sailx matsudana）无性系8,10,18和22号进行了水培试验,研究了96h后旱柳对水中2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除和吸收积累能力. 结果表明:旱柳可促进2,4-DCP降解,在96 h内4个旱柳无性系8,10,18和22号对20 mg/L的2,4-DCP去除率分别为56.63%,59.85%,55.17%和56.90%. 将4个旱柳无性系分别曝露在10,20和30 mg/L的2,4-DCP环境中,随着ρ（2,4-DCP）的增大,根系和地上部分中的w（2,4-DCP）增加,且根>茎叶;10号无性系地上部分未检测出2,4-DCP且其根系中的w（2,4-DCP）显著低于其他无性系;22号根系和地上部分的w（2,4-DCP）均显著高于其他无性系.水溶液中ρ（2,4-DCP）小于20 mg/L时,2,4-DCP对旱柳生长无显著抑制作用. 不同旱柳无性系对2,4-DCP均具有一定的吸收蓄积能力.      

速生树种竹柳对镉的吸收、积累与分布特性

通过水培试验,对不同浓度镉(0、5、10、50μmol·L~(-1))处理下竹柳的生长、镉积累与分布情况进行了研究.结果表明,竹柳对镉的耐性较强,高镉(50μmol·L-1)胁迫下竹柳生长不受抑制,可以正常生长;镉胁迫下,竹柳叶片叶绿素含量下降,叶绿素a与叶绿素b比值增大;竹柳根系镉浓度最高,韧皮部次之;竹柳各部分对镉转移能力较弱,转移系数均小于0.5;地上部分对镉具有较强的持续富集能力,地上部位镉含量占植株总积累镉量的47%~77%.试验结果表明,竹柳可以作为一种新型植物修复材料,通过其富集镉的能力帮助移除污染土壤中的镉.     

4种牧草植物对红枫湖底泥中重金属污染的植物修复研究

为研究牧草对红枫湖底泥中复合重金属的修复潜力,采用盆栽试验考察了4种牧草植物对红枫湖底泥中Zn、Cu、Pb、Cd的吸收能力和底泥修复效率的差异。结果表明:种植4种牧草植物后,底泥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量均有所降低。高羊茅对Zn的吸收能力较强,且主要积累在地上部分;黑麦草对Cu和Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;4种植物对Cd的吸收能力相差不大,除菊苣的Cd主要积累在地上部分外,其余植物都积累在根系。黑麦草对底泥中Cu、Pb和Cd的修复效率高于其他3种植物,分别为38.69%、17.12%和31.68%;高羊茅对底泥中Zn的修复效率相对较高,为55.03%,且其Zn的转移系数大于1,反映出其对红枫湖底泥中Zn具有植物提取的潜力。     

Cd、Zn交互作用对三七景天根系形态和重金属吸收积累的影响

采取水培试验,研究了不同Cd、Zn浓度单一胁迫及其交互作用对三七景天生长、根系形态及Cd、Zn吸收和积累的影响.结果表明,三七景天对Cd、Zn单一胁迫均有较强的耐受性,其根、茎、叶各组织中Cd、Zn含量均随胁迫的增加而增加,且对Cd有较强的富集能力,地上部Cd含量可达133.0 mg·kg~(-1).Cd、Zn共同胁迫对三七景天生长的影响大于单一胁迫,而根系对其胁迫更为敏感,在Cd、Zn共同胁迫下其根系长度、表面积、体积和根尖数均显著降低,且对其根尖数的影响最为显著.Zn对三七景天地上部Cd吸收具有"低促高抑"效应,低浓度Zn(10 mg·L~(-1))对三七景天地上部Cd吸收有协同作用,促进Cd由根部向地上部转运.而添加Cd则对三七景天Zn吸收具有拮抗作用.Zn/Cd浓度比值对三七景天Cd吸收有显著影响,Zn/Cd比值较低时促进三七景天地上部Cd的积累,而高Zn/Cd比则抑制其Cd的积累.因此,三七景天具有较强的Cd富集能力,可应用于修复Cd污染土壤,而调节生长介质中Cd、Zn比例可促进三七景天对Cd的吸收效率.     

NTA对玉米体内Cu、Zn的积累及亚细胞分布的影响

通过向多金属复合污染土壤中加入螯合剂氨三乙酸(NTA)并运用差速离心法研究了NTA对玉米根、茎和叶中Cu、Zn亚细胞分布的影响.结果表明:Cu和Zn在玉米细胞内的分布特征与其吸收和富集重金属能力密切相关,NTA能显著促进Cu和Zn在玉米体内的吸收和积累并且影响重金属在细胞壁和液泡内的分布.在玉米细胞内,细胞壁是Cu的主要结合位点,其次为含液泡的细胞质部分,只有少量的Cu分布在叶绿体、线粒体、细胞核等细胞器组分中;Zn更趋向于分布在以液泡为主的细胞质中,并且在细胞器中也有较高的分布.在NTA诱导下,Cu和Zn在液泡内的分布呈强化趋势,有从细胞壁向细胞质转移的趋势,叶片中细胞器的重金属也部分向细胞质转移.     

北京市公园道路粉尘Cu,Pb,Zn含量及其污染评价

通过对北京市12个具代表性公园的道路粉尘取样调查,测定了粉尘中常量元素Fe,Ca,Mg,K及重金属Cu,Pb,Zn的质量分数以及pH值。结果表明,公园道路粉尘与表层土壤中的Fe,Ca,Mg,K的质量分数和pH值都非常接近,性质相似;公园道路粉尘中存在着一定的Cu,Pb,Zn含量积累现象,尤以Pb,Zn明显。综合污染指数大小的规律,总体上是市区公园道路粉尘高于市郊,市中心景山公园道路粉尘的污染指数最高。聚类分析结果显示,公园的聚类与其所处的交通位置关系密切。公园道路粉尘Cu,Pb,Zn质量分数的相关性较好,表明交通是造成公园道路粉尘中Cu,Pb和Zn含量积累的重要因素。      

Cd、Zn交互作用对三七景天根系形态和重金属吸收积累的影响

采取水培试验,研究了不同Cd、Zn浓度单一胁迫及其交互作用对三七景天生长、根系形态及Cd、Zn吸收和积累的影响。结果表明,三七景天对Cd、Zn单一胁迫均有较强的耐受性,其根、茎、叶各组织中Cd、Zn含量均随胁迫的增加而增加,且对Cd有较强的富集能力,地上部Cd含量可达133.0 mg·kg-1。Cd、Zn共同胁迫对三七景天生长的影响大于单一胁迫,而根系对其胁迫更为敏感,在Cd、Zn共同胁迫下其根系长度、表面积、体积和根尖数均显著降低,且对其根尖数的影响最为显著。Zn对三七景天地上部Cd吸收具有“低促高抑”效应,低浓度Zn(10 mg·L-1)对三七景天地上部Cd吸收有协同作用,促进Cd由根部向地上部转运。而添加Cd则对三七景天Zn吸收具有拮抗作用。Zn/Cd浓度比值对三七景天Cd吸收有显著影响,Zn/Cd比值较低时促进三七景天地上部Cd的积累,而高Zn/Cd比则抑制其Cd的积累。因此,三七景天具有较强的Cd富集能力,可应用于修复Cd污染土壤,而调节生长介质中Cd、Zn比例可促进三七景天对Cd的吸收效率。     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中的有效性动态变化和形态归趋

通过温室土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中有效性动态变化过程和形态归趋,为科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入稻田后的生态风险提供理论依据.试验结果表明,施用畜禽粪便有机肥12个月后,水稻土p H提高了0.4~0.9.施用鸡粪降低了水稻土中有效态Cu含量,而猪粪的施用增加了水稻土中有效态Cu含量.水稻土中有效态Zn含量随畜禽粪便有机肥施用量的增加而增加.与重金属无机盐相比,鸡粪处理中Cu的有效性低于等量无机盐处理,猪粪处理中Cu、Zn和鸡粪处理中Zn的有效性与等量无机盐处理相同.形态归趋过程研究结果表明,畜禽粪便有机肥带入到水稻土中Cu、Zn的量较低时,Cu在有机质结合态中有显著的积累,Zn则在碳酸盐结合态中有显著的积累;带入的Cu、Zn的量较高时,Cu、Zn在各个形态中均有积累;无机盐带入水稻土的Cu、Zn在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中均有积累.畜禽粪便有机肥带入的Cu、Zn积累在有机结合态中的量与等量无机盐处理无显著差异.培养12个月时,有机肥处理的交换态Cu含量均显著高于等量无机盐处理,表明畜禽粪便有机肥中Cu的潜在有效性更高.     

Pb、Zn和Cd复合重金属潜在超富集植物的筛选与胁迫响应特征

为了筛选Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,对宝鸡市典型铅锌矿和冶炼厂区优势植物进行调查、采样和分析,初步筛选出一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,并采用土培盆栽试验观测其在Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫下叶绿素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素）、抗氧化酶（SOD、 CAT、 POD）和其他生理指标（MDA、脯氨酸）的响应特征,再通过大田试验,进一步验证并确定了其对Pb、 Zn和Cd复合重金属的富集能力,以期为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑.结果表明,野外调查发现聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、富集系数（BCF）和转移系数（TF）均满足国际上超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物;土培盆栽试验显示,随着Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫梯度的提高,聚合草叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,直至胁迫梯度大于等于Ⅳ时,导致植物光合系统紊乱;蓖麻叶片中的叶绿素含量呈现“低促高抑”现象,而胁迫过高则激发了自身其他保护系统使得毒害减轻而升高;另外,与CK相比,聚合草和蓖麻的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素各自均存在显著性差异（P < 0.05）.聚合草和蓖麻叶片中的SOD酶活性均呈现先增加后降低再增加的趋势;聚合草叶片中CAT酶活性先升后降的趋势,呈现“低促高抑效应”,而蓖麻叶片中CAT酶活性呈现持续降低的趋势;聚合草叶片中POD酶活性总体呈现增加趋势,而蓖麻叶片中POD酶活性先升后降低再升高;聚合草叶片中MDA含量总体呈现下降趋势,而蓖麻叶片中MDA含量总体呈上升特征;此外,各胁迫梯度之间,聚合草和蓖麻的SOD、 CAT、 POD、 MDA及脯氨酸均存在显著性差异（P < 0.05）.大田试验结果表明,聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、 BCF和TF均可以达到超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物种质资源,能作为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复的优选植物.     

Seedling growth and metal accumulation of selected woody species in copper and lead/zinc mine tailings

A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the potential of selected woody plants for revegetation in copper (Cu) and lead/zinc (Pb/Zn) mine tailing areas. Five woody species (Amorpha fruticosa Linn, Vitex trifolia Linn: var. simplicifolia Cham, Glochidion puberum (Linn.) Hutch, Broussonetia papyrifera, and Styrax tonkinensis) and one herbaceous species (Sesbania cannabina Pers) were planted in Cu and Pb/Zn tailings to assess their growth, root morphology, nutrition uptake, metal accumulation, and translocation in plants. Amorpha fruticosa maintained normal growth, while the other species demonstrated stress related growth and root development. Sesbania cannabina showed the highest biomass among the plants, although it decreased by 30% in Cu tailings and 40% in Pb/Zn tailings. Calculated tolerance index (TI) values suggested that A. fruticosa, an N-fixing shrub, was the most tolerant species to both tailings (TI values 0.92–1.01), while S. cannabina had a moderate TI of 0.65–0.81 and B. papyrifera was the most sensitive species, especially to Pb/Zn tailings (TI values 0.15–0.19). Despite the high concentrations of heavy metals in the mine tailings and plants roots, only a small transfer of these elements to the aboveground parts of the woody plants was evident from the low translocation factor (TF) values. Among the woody plants, V. trifolia var. simplicifolia had the highest TF values for Zn (1.32), Cu (0.78), and Pb/Zn (0.78). The results suggested that A. fruticosa and S. cannabina, which have the highest tolerance and biomass production, respectively, demonstrated the potential for tailings revegetation in southern China.     

丛枝菌根对翅荚木生长及吸收累积重金属的影响

针对湖南某铅锌矿区土壤重金属污染严重问题,采用温室盆栽的方法,以该矿区污染土壤为基质,先锋植物翅荚木(Zenia insignis Chun)为宿主植物,研究摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)和根内球囊霉(G.intraradices,Gi)两种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌对翅荚木生长和吸收累积重金属的影响.结果表明,重金属污染条件下,两种AM真菌均能与翅荚木形成良好的共生关系,且AM真菌能够显著促进植物吸收磷,增加植物生物量,同时改变植物重金属吸收及分配.总体来说,AM降低了翅荚木体内Fe、Cu、Zn和Pd浓度,同时增加了Fe、Cu、Zn和Pd累积量.而两种AM真菌对植物体内重金属分配影响并不相同,而且受重金属种类影响,接种Gi降低了植物Fe、Zn和Pb的TF值,而接种Gm对植物Zn和Pb的TF值无影响,两种AM真菌对植物Cu的TF值均无影响,表明Gi具有能够强化翅荚木根系固持Fe、Zn和Pb的能力.本研究表明,AM真菌在翅荚木适应重金属污染中起着重要的积极作用,因而在重金属污染土壤的植物修复中具有极高的潜在应用价值,但在具体应用中需考虑菌种和植物组合及重金属类型等因素.     

Growth and metal uptake of energy sugarcane (Saccharum spp.) in different metal mine tailings with soil amendments

A pot experiment was conducted to investigate the feasibility of growing energy sugarcane(Saccharum spp.) in three different metal mine tailings(Cu, Sn and Pb/Zn tailings) amended with uncontaminated soil at different mixing ratios. The results indicated that sugarcane was highly tolerant to tailing environments. Amendments of 20% soil to Sn tailings and 30% soil to Cu tailings could increase the biomass of cane-stem for use as the raw material for bioethanol production. Heavy metals were mostly retained in roots, which indicated that sugarcane was useful for the stabilization of the tailings. Bagasse and juice, as the most valuable parts to produce bioethanol, only accounted for 0.6%– 3% and 0.6%–7% of the total metal content. Our study supported the potential use of sugarcane for tailing phytostabilization and bioenergy production.     

苏丹草对铜尾矿的适应性研究

针对铜尾矿废弃地的复垦,选用苏丹草进行5种不同改良方式的盆栽试验.不同盆栽处理以m(尾矿土)∶m(菜园土)分别为0∶100,25∶75,50∶50,75∶25和100∶0配比混合而成.结果表明,低尾矿土含量处理对苏丹草生长无明显抑制现象,抗氧化酶活性随尾矿土含量上升而升高.在纯尾矿土处理中,苏丹草抗氧化酶系统平衡被破坏,MDA含量显著上升,ρ(叶绿素)下降,植物株高和干质量明显降低.通过对苏丹草地上和地下部分对不同尾矿土含量土壤中铜的吸收研究可知,其对铜不具备积累特性.虽然苏丹草对铜的积累量较小,但是由于能适应矿业废弃地极端的环境并且具有一定的耐性,生物量大,故可以选择用于铜矿废弃地的植被重建.      

大厂矿区锡矿尾砂对银合欢生长的影响研究

大厂矿区锡矿尾砂含有多种有毒有害物质 ,尤其是重金属As、Cd、Zn ,严重限制了植物的自然定居与生长。筛选能适应如此恶劣的条件的植物种类和对尾砂进行适当的改良是锡矿尾砂库植被恢复与重建成功与否的关键。在温室内进行的银合欢栽培实验表明 ,城市垃圾肥能较好地改善尾砂的理化性质 ,可以起到替代土壤的作用 ;银合欢在尾砂含量和垃圾肥含量各为 50 %并添加适当磷肥的组合中生长良好 ,可以作为大厂矿区锡矿尾砂库植被恢复与重建的优选植物。     

铅锌尾矿中重金属在模拟酸雨淋溶下的浸出规律

重金属尾矿污染是世界性难题,污染水体、大气和土壤,对周边的生态环境和人体健康造成严重危害。在我国酸雨范围大且酸雨问题比较严重的背景下,探讨酸雨淋溶下尾矿中重金属的浸出规律将有利于加强我国重金属尾矿的污染控制和管理。采用湖南桃林铅锌尾矿库中的尾矿模拟酸雨条件进行淋溶实验,研究发现重金属Pb、Zn、Cu、Mn含量分别为1252.5,849.4,363.1,280.0mg/kg。其中,Pb、Zn主要以残渣态存在,分别占69.7%和53.8%;Cu主要以有机结合态存在,占67.0%;Mn主要以铁锰氧化态、有机结合态和残渣态存在,共占90.0%。在静态淋溶实验中,固液比越大、模拟酸雨pH值越小,重金属的浸出浓度越大。在动态淋溶实验中,Zn、Mn浸出浓度随时间呈现减小趋势,而Pb和Cu浸出浓度随时间先增大,后减小。     

内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价

对位于内蒙古草原生态系统的包头尾矿库区和白云鄂博铁矿开采区土壤中重金属的污染状况进行了调查研究,旨在为治理草原矿区的土壤重金属污染提供理论依据.结果表明,包头尾矿库区周围不同方向的土壤都受到了重金属Pb、Cu、Zn和Mn的污染,单项污染指数法评价表明各重金属污染程度为Mn〉Zn〉Pb〉Cu;内梅罗综合污染指数法评价表明...     

Enhanced adaptability of Sesbania rostrata to Pb/Zn tailings via stem modulation

Sesbania rostrata is renowned for its stem nodulation, but the role of stem nodulation in the root nodulation and adaptation of S.rostrata to Pb/Zn-enriched tailings environment has been poorly understood.We investigated the effects of inoculating (with stem nodule treatment) and non-inoculating (without stem nodule treatment) Azorhizobium caulinodans on the growth, root nodulation, and N fixation of S.rostrata grown on three different types of soil substrata: Pb/Zn tailings, garden soil amended tailings, and garden soil.The results showed that plant height, stem basal diameter, biomass, chlorophyll content, nitrogen content and N-accumulation per plant were 2.3%-4.9%, 2.2%-7.7%, 27.8%-72.2%, 17.1%-23.5%, 12.3%-34.2%, and 43.1%-131.2% higher in treatments with stem nodule than those without stem nodule for the same soil substrate, respectively.With respect to soil substrata, all the measurements had consistently higher values in tailings than in amended tailings and garden soil, indicating that the poorer the soil condition, the greater the contribution of stem nodule.In contrast, the number and fresh weight of root nodules on plants without stem nodule were 6.9-11.6 times and 5.8-29.0 times higher than those with stem nodule, respectively, especially with respect to the plants grew on Pb/Zn tailings.In general, stem nodulation favored plant growth and nitrogen fixation of S.rostrata, but suppressed root nodulation.With the ability of stem and root nodulation, S.rostrata can be used as a pioneer plant species for remediation of Pb/Zn tailings.