不同螯合剂对东南景天修复锌污染土壤效率的影响研究

为探索螯合剂和东南景天联合修复重金属锌污染土壤的效率,通过盆栽试验的定量分析,研究了3种螯合剂（EDTANa₂、有机酸柠檬酸、有机肥）对东南景天吸收土壤中锌的影响程度。结果表明,3种螯合剂均能促进东南景天的生长,其促进效果为EDTA-Na₂>柠檬酸>有机肥;3种螯合剂中,EDTA-Na₂对东南景天地上部吸收锌的促进效果最好,提高幅度为29.0%;其次是柠檬酸,提高幅度为19.1%;最后是有机肥,提高幅度为6.3%。EDTA-Na₂、有机酸柠檬酸、有机肥添加后,污染土壤中重金属锌含量的削减率依次为11.7%、10.5%、9.1%。     

磷对超积累植物--东南景天生长和积累锌的影响

通过溶液培养试验,探讨了东南景天植株体内磷锌相互关系.结果表明,在一定范围内供磷(0.5-2.0mmol·L-1)能明显促进东南景天的生长,显著提高叶片、茎和根的生物量适当的增磷(0.5-1.0mmol·L-1)极显著提高东南景天叶片、茎的锌含量和地上部的锌积累量;高磷(2.0mmol·L-1)则降低地上部的锌含量和积累量.无论在何种磷锌水平处理下S(地上部的锌积累量)/R(根系的锌积累量)比值始终大于1,表明在东南景天植株体内可能存在明显的"增磷诱导锌需求(Phosphorusinduced zinc requirement)"现象.从植物修复角度来说,利用增磷手段提高超积累植物东南景天的生物量和地上部锌的积累能力具有重要的应用价值.     

不同有机物料对东南景天修复重金属污染土壤效率的影响

通过盆栽试验,研究清洁有机物料(沼渣、菌渣、笋壳)对镉、锌超积累植物东南景天修复重金属污染程度不同的土壤(分别采自温州和富阳,称温州土和富阳土)的影响.结果表明,有机物料对土壤重金属有效性的影响因有机物料种类和添加量而异,不同重金属元素的反应也不同.在温州土中,以5%沼渣对Cu、Zn的活化效果最好;而在富阳土中则以1%笋壳对Cu、Zn、Pb和Cd的活化效果最好.有机物料的添加促进了东南景天的生长,其生物量随着有机物料添加量的提高而增加,增幅达23.7%~93.0%.在温州土中,仅以1%笋壳的处理对东南景天地上部吸收积累Cd的效果最佳,超过对照的22.6%,而其余各处理皆不及对照;对于Zn,菌渣处理不及对照,而其它处理均优于对照,以5%沼渣、1%笋壳和5%笋壳为佳,分别超过对照的39.6%、32.6%和23.8%.而在富阳土中,对于Cd而言,以5%笋壳、1%沼渣和5%沼渣的处理效果为佳,地上部Cd积累量超过对照的12.9%、12.8%和6.2%,而其余处理皆不及对照;对于Zn,添加有机物料的各处理都促进了东南景天地上部Zn的积累,最佳处理分别为:5%笋壳、5%沼渣和5%菌渣,分别超过对照的38.4%、25.7%和22.4%.     

可生物降解螯合剂GLDA诱导东南景天修复重金属污染土壤的研究

化学强化的植物提取技术可以有效地去除污染土壤的重金属.用盆栽试验的方法,研究了可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)不同用量或者与乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸复配使用对超富集植物东南景天吸收土壤重金属Cd、Zn和Pb的影响.结果表明,施用GLDA提高了东南景天对土壤Cd和Zn的提取效率,GLDA用量为2.5 mmol·kg-1时东南景天对Cd和Zn的提取量最高,分别是对照的2.5倍和2.6倍.螯合剂的总用量为5 mmol·kg-1时,EDTA、柠檬酸分别与GLDA复配,未能进一步促进东南景天对土壤Cd和Zn的提取.上述结果表明,可生物降解螯合剂GLDA在诱导植物修复重金属污染土壤特别是Cd和Zn污染土壤具有明显潜力.     

镉污染土壤中镉的形态分析及植物修复技术研究

选取沈阳张士污灌区土壤样品,采用Tessier连续提取法研究土壤中镉形态分布。结果表明,在该污灌区土壤中,镉主要以可交换态和铁-锰氧化物结合态为主。两者各占总量的32.4%和33.8%。这表明该地区土壤中镉的活性较高,易于被植物吸收,具有较大的迁移性。盆栽试验和野外采样分析测试的结果表明萝卜和蒲公英的地上部对镉富集系数均>1,且地上部镉含量大于根部镉的含量,具有金属富集植物的特征和植物修复的潜力,有待于进一步研究。     

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值,中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响,并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH ≤ 6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后,轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w（Cd）达681.5 mg/kg,但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.      

东南景天与不同植物混作对土壤重金属吸收的影响

将超富集东南景天(Sedum alfredii)与具有不同根系特征的玉米、黑麦草、大豆混作在受Zn、Cd、Pb污染的土壤中,研究不同组别的混作对重金属吸收的效果.结果表明,在本试验条件下,与玉米和大豆的混作显著地提高了东南景天地上部分对Zn的吸收,由单种的15345mg/kg分别增至18673,17266mg/kg;与黑麦草的混作没有显著影响东南景天对3种重金属的吸收.混作后显著地降低了玉米和黑麦草对Cd和Zn的吸收.结合生物量的增加,与玉米和大豆混作处理中东南景天地上部3种重金属的吸收总量(按半盆计)分别约为单种的1.68~1.87倍,说明通过混作可提高超富集植物对重金属的吸收.     

种植密度对镉锌污染土壤伴矿景天植物修复效率的影响

田间微区试验研究了不同种植密度对伴矿景天生长和地上部重金属吸收量的影响.结果表明,适度增大种植密度可促进伴矿景天的生长,显著提高其地上部生物量,但过分密植对植物地上部增产无显著贡献.种植密度由11万株/hm2上升到44万株/hm2时,伴矿景天地上部Cd、Zn吸取量显著上升,分别由0.208 kg.hm-2上升至0.631 kg.hm-2、13.2 kg.hm-2上升至58.7kg.hm-2;但种植密度从44万株/hm2增大到100万株/hm2时,植物地上部重金属吸取量并无显著提高.伴矿景天种植密度为44万株/hm2时,在Cd、Zn分别为(3.04±0.11)mg.kg-1和(1 299±96)mg.kg-1的污染土壤上种植1 a,对镉锌的修复效率分别达21.1%和4.60%,表明选择适宜的密度种植伴矿景天有利于增大植物地上部Cd、Zn吸取量,从而缩短修复时限.     

植物套种及化学强化对重金属污染土壤的持续修复效果研究

为了研究植物套种和螯合剂施用对重金属污染土壤的长期修复效果以及对地下水可能的环境风险,采集广东省乐昌市铅锌矿开采造成的重金属污染土壤,通过渗滤池(0.9 m×0.9 m×0.9 m)进行了7次植物种植试验(约2.5 a),共设置了单种超富集植物东南景天(Sedum alfredii)、单种低累积玉米(Zea mays,cv.Yunshi-5)、东南景天和玉米套种、以及套种+MC(混合螯合剂,柠檬酸∶味精废液∶EDTA∶KCl摩尔比=10∶1∶2∶3,5 mmol·kg-1)4个处理,连续监测植物、土壤和渗滤液的重金属含量变化.结果表明,东南景天和玉米套种只适合在春夏季进行,套种显著提高植物对Zn和Cd的提取效率;在秋冬季,套种或混合螯合剂均影响东南景天生长,降低了东南景天对Zn和Cd的提取;总体上单种东南景天处理对污染土壤的Zn和Cd的总提取量最大.然而,土壤Zn、Cd和Pb含量降低幅度最大的为套种+MC处理,与初始值相比降低幅度分别为28%、50%和22%,该处理土壤重金属含量的降低,主要归于混合螯合剂作用下重金属向下层土壤迁移.渗滤水监测结果表明,在试验期内,施加混合螯合剂提高渗滤水重金属浓度,但未明显超过地下水Ⅲ级标准.     

套种和化学淋洗联合技术修复重金属污染土壤

联合不同的重金属污染土壤修复技术可以弥补单一措施的不足,其中植物提取联合化学淋洗技术就是有效的途径之一.本研究通过盆栽试验,在东南景天和玉米套种情况下,用不同浓度和种类的混合试剂对土壤进行化学淋洗,测定淋洗液中重金属含量、植物的吸收量以及土壤重金属的剩余量.结果表明,第1季10 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,Zn、Cd的总去除量(植物提取量和淋洗量)最高,两季合计对Zn、Cd的总去除率分别达到6.0%、40.46%,大于单一植物提取.土壤测定结果表明,通过两季(约9个月)套种植物联合淋洗技术处理后,土壤重金属Cd、Zn和Pb的降低率分别达到27.8%～44.6%、12.6%～16.5%和3.6%～5.7%.50 mmol.L-1的混合试剂对套种系统淋洗,会影响后季东南景天的生长,而且淋洗结束后用清水淋洗产生的淋出液浓度高于其他低浓度处理,风险较大.EDDS(乙二胺二琥珀酸)混合试剂亦能促进东南景天吸收Zn和Cd,但不能有效淋洗出土壤中的Pb.在该套种+淋洗联合技术中,Zn、Cd的去除主要靠植物提取,Pb的去除主要靠淋洗,套种+淋洗加快土壤修复,而且可能解决Zn/Cd/Pb复合污染问题.     

农田土壤镉污染修复技术研究

镉污染是农田土壤重金属污染中危害最大的污染之一。本文对农田土壤中镉的危害和来源,以及当前对于镉污染农田土壤常规修复技术中的植物修复和钝化修复技术进行分析研究。为今后在我国开展镉污染土壤修复提供重要借鉴意义。     

盐胁迫下八宝景天不同生态型对土壤中Cd积累特征

采用Cd含量为2.22 mg·kg^-1的潮褐土开展盆栽试验,通过外源添加NaCl研究不同生态型八宝景天对Cd和盐分复合胁迫的生长响应以及Cd吸收积累的差异.结果表明,在Cd单一或与盐分复合胁迫下,八宝景天各生态型间地上部生物量和Cd含量均表现出显著差异,盐分胁迫进一步加剧了八宝景天的生长抑制,高盐胁迫下八宝景天各生态型地上部Cd含量总体呈下降趋势,这与盐分引起土壤pH显著升高导致Cd生物有效性降低有关.此外,不同生态型对盐分胁迫表现出的生长和Cd吸收响应有显著差异,LN生态型地上部生物量在各处理下均显著高于其他生态型,且在1% NaCl处理下生物量仍没有显著下降,耐性指数可达0.91.同时,其地上部Cd含量在不同处理下均显著高于其他生态型,其原因为LN生态型在Cd富集和解毒的生理机制方面更具优势,而这些同样是其耐盐性的重要生理机制.综上可知,尽管盐分胁迫减少了八宝景天地上部Cd富集量,但其不同生态型间差异显著,LN生态型在2% NaCl处理下地上部Cd富集量仍可达84.4 μg·plant^-1,且较其他生态型显著提高48.4%~89.3%,因此,LN生态型八宝景天具有应用于修复盐渍化土壤Cd污染的潜力.     

Cd污染土壤的植物修复研究进展

我国农业土壤重金属污染十分严重,在所有的重金属污染中,Cd以其移动性大、毒性高成为最受关注的重金属污染之一。修复Cd污染的土壤,已成为我国农业可持续发展亟待解决的问题。与传统环境修复技术相比,植物修复技术治理成本低廉,土壤破坏力小,安全性高,是目前发展最快的环境友好、经济、高效的治理技术。介绍了Cd污染现状、超积累植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复国内外研究进展,并对其发展趋势进行了分析。     

添加剂对伴矿景天修复石灰性铅冶炼污染土壤的影响

为了探讨利用伴矿景天(Sedum plumbizincicola)修复北方重金属污染土壤的可行性,在河南省某铅冶炼形成的污染农田(全镉、铅和锌含量分别为2.65、261和130 mg·kg-1)上种植种子苗或扦插苗伴矿景天,并设对照(CK)、单独尿素(U)、尿素和单质硫(U+S)、尿素与鸡粪(U+CM)配合处理,生长7个月后采样分析.结果表明,种子苗产量比扦插苗高45.8%~162.0%,U、U+CM处理产量均明显高于CK,而U+S处理产量有所下降.种子苗地上部镉含量比扦插苗高15%~99%(p0.05),多数处理铅和锌含量也是种子苗高于扦插苗.与CK相比,各处理措施均导致伴矿景天地上部镉和铅含量下降,而U+S、U+CM处理均导致伴矿景天地上部锌含量上升.从伴矿景天地上部重金属积累量判断,与CK相比,对于镉,仅种子苗U+CM处理镉积累量有所上升;U处理种子苗和扦插苗地上部锌积累量分别比CK上升43.5%和32.3%,两种苗U+S处理锌积累量比CK分别上升11.1%和22.3%.种子苗和扦插苗地上部镉的积累量分别为137~178 g·hm-2和43.7~64.8 g·hm-2,锌的积累量分别为297~1042 g·hm-2和162~326 g·hm-2,两类苗对铅的积累量小于28.8 g·hm-2.U+CM处理对伴矿景天地上部锌吸收的促进作用主要是由于鸡粪中含有大量的有效锌.以上结果表明,可利用种子苗伴矿景天结合尿素的施用对铅冶炼污染石灰性土壤进行修复.     

田间条件下养分调控八宝景天Cd修复效率

在田间条件下,采用四因素三水平正交试验研究了N、 P、 K三因素不同水平对Cd富集植物八宝景天的生长和Cd吸收性的影响.结果表明,八宝景天生物量随施N水平的提高而增加,高N水平下(337.5 kg·hm^-2)八宝景天地上部生物量最大,为不施肥处理的0.86～2.00倍,但对其地上部Cd含量无显著影响.K肥对八宝景天Cd吸收具有一定的促进作用,高K水平下其地上部Cd含量最高达22.05 mg·kg^-1,较不施肥处理提高29.3%.综合分析,NPK肥料配施条件下,N肥和K肥分别是八宝景天生长和Cd吸收效率的主要影响因素,且对八宝景天Cd积累表现出明显的交互作用.肥料对八宝景天Cd提取量影响顺序为N>K>P,其中对八宝景天Cd修复效率的促进作用主要通过提高八宝景天生物量,高量N肥配施适量P、 K肥是提高八宝景天Cd修复效率的最佳施肥措施,其地上部Cd积累量较不施肥处理提高了0.9～2.2倍,合理增施N肥是提高八宝景天Cd修复效率的主要影响因子.     

一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定

以我国原生的镉超积累植物东南景天为材料,从其根部筛选到4株对镉具有耐性的内生菌株,它们均可产生生长素(IAA)、铁载体等促生物质.砂培试验发现,接种上述菌株能促进油菜植株的生长,提高植物对镉的积累量,其中,以菌株SaN1的作用效果最显著,可使油菜苗期地上部的生物量和镉积累量分别提高18.6%和45%.生理生化鉴定与16S rDNA分析证明,SaN1为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterum);该菌株接种到LB液体培养基后,12 h进入对数生长期,42 h达到稳定生长期,54 h进入衰亡期;其最佳培养温度为30℃,最适pH为中性.     

外源8''-炔基脱落酸强化东南景天吸收重金属的研究

为探究脱落酸类似物8''-炔基脱落酸[8''-（C₂H）ABA]强化东南景天富集重金属的效应,通过水培的方法研究了外源8''-（C₂H）ABA分别对Cd（20 mg·L^-1）、Zn（160 mg·L^-1）单一胁迫下东南景天Cd/Zn积累和生理特性的影响,以及初步探讨了8''-（C₂H）ABA在植物重金属胁迫响应中的作用.实验结果表明：与天然ABA相比,外源8''-（C₂H）ABA能达到与ABA类似的作用效果,且对Cd胁迫下东南景天促进效果好于Zn;在Cd胁迫下,与对照相比,外源8''-（C₂H）ABA能显著增加东南景天根、叶中的Cd含量（44.2%、27.5%）,以及光合色素（10.7%）和叶中过氧化物酶（SOD）活性（52.9%）、超氧化物歧化酶（POD）（24.7%）和过氧化氢酶（CAT）活性（27.9%）抗氧化酶活性,使可溶性糖（SS）（13%）和游离脯氨酸（Pro）（37.4%）含量增加,而叶中丙二醛（MDA）（40%）含量明显降低.上述结果表明,一定浓度的8''-（C₂H）ABA可以提高东南景天抗氧化酶活性来增强其对重金属Cd的抗性及吸收和转运能力,在强化东南景天修复重金属污染方面具有应用潜力.     

污灌地重金属镉污染的伴矿景天修复试验研究

针对城郊污灌地土壤重金属Cd污染,利用超富积植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行Cd污染土壤的植物修复正交试验研究,以探讨Cd污染土壤的最优田间修复措施.研究表明:修复植物-伴矿景天茎叶中Cd的含量均值达到8.80 mg/kg,约为玉米茎叶的58倍,芹菜茎叶的135倍;土壤-植物系统中Cd的迁移量由高到低的顺序为:伴矿景天＞玉米＞芹菜;对正交试验中伴矿景天的Cd提取率进行极差分析,最佳试验因素结果为:因素A:种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为单作、因素B调控剂硫粉施用量为2 g/m2,试验结果中此方案伴矿景天对土壤中Cd的提取率达到8.49％,是9个处理组中最高的,与极差分析结果一致.实际应用中,本文推荐选择A1C3B3方案(种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为与玉米间作、因素B调控剂硫粉施用量为6 g/m2)作为伴矿景天植物修复的最优田间农艺措施方案,以达到边修复边生产的农业土壤修复模式.     

石油烃-镉污染土壤的生物修复研究

利用微生物菌剂和花卉植物在花盆中对不同浓度的石油烃和重金属镉的复合污染土壤进行了生物修复试验研究。结果表明:种植植物能提高石油烃的降解率,其中种植牵牛花优于紫茉莉;2个月后种植牵牛花的土壤石油烃降解率比对照提高13.0%以上,PAHs降解率提高22.0%以上;紫茉莉和牵牛花均能适应100mg/kg的镉浓度,牵牛花在土壤中镉浓度为100mg/kg时的富集效果是紫茉莉的6倍。