电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

交流电场与Fusarium sp.A-2耦合对博落回修复铀污染土壤的强化作用

通过盆栽试验研究了交流电场(AC)与Fusarium sp.A-2(A-2)真菌耦合对博落回(P)的生物量、富集铀(U)性能、酶活性以及根际土壤中有机酸含量、生物可利用态铀、根际微生物群落结构的影响.结果表明, 在铀(U)污染土壤中, 与AC+P+U、A-2+P+U和P+U相比, AC+A-2+P+U组博落回的鲜重、株高、总干重分别升高了10.67%~45.76%、26.87%~92.02%和61.99%~159.98%;总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)含量分别提高了41.24%~133%和15.35%~63.63%;根际土壤中草酸显著增加了13.03%~157.09%;与A-2+P+U和P+U组相比, AC+A-2+P+U组土壤中生物可利用态铀分别提高了12.5%和28.57%.在AC+A-2+P+U组, 植物根际土壤中存在大量的镰刀型菌(Fusarium)真菌属和酸杆菌属(Acidobacteria)等细菌菌属, 且镰刀型菌属(Fusarium)占比最高, 与AC+P+U、A-2+P+U、P+U和A-2+U组相比, Fusarium分别提高了16.67%、81.03%、299.23%和374.47%.AC和A-2耦合强化博落回修复铀污染土壤的可能机理包括AC提高了铀在土壤中的流动性, 增加了植物根部与铀的接触, 促进了铀的富集; AC刺激了博落回的生理活性, 增大了博落回的生物量, 提高了抗氧化酶活性, 使博落回对铀的耐受性增强; AC刺激了A-2真菌和酸杆菌属(Acidobacteria)的生长, 使其比例增大, 从而产生大量的有机酸, 与铀形成螯合物, 降低了铀对植物的胁迫作用, 提高了生物可利用态铀的占比, 促进了博落回对铀的富集.AC与A-2真菌耦合对P修复铀污染土壤有显著的强化作用, 是一种有潜在应用前景的强化方法.     

镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力

针对土壤重金属-持久性有机物复合污染日益严重的现象,本研究以镉(Cd)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氯代二苯并呋喃(OCDF)为典型的重金属和持久性有机污染物,选取紫茉莉为修复植物,通过温室盆栽实验研究Cd-OCDF复合污染土壤中植物的耐性以及有机物对植物提取土壤中Cd能力的影响.结果表明种植3个月期间,紫茉莉在Cd浓度≤200 mg·kg-1的复合污染土壤中具有较强的耐性,株高和生物量降低有限;与Cd单一污染相比,OCDF对紫茉莉株高、根部生物量无显著影响,Cd浓度200 mg·kg-1,OCDF浓度500μg·kg-1时,OCDF存在使紫茉莉地上生物量降低22.19%,其它处理组,OCDF对紫茉莉地上生物量无显著抑制作用,反而某些处理组增加紫茉莉地上生物量.Cd-OCDF复合污染效应与Cd单一污染相比,Cd浓度为200 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,紫茉莉根部Cd积累量降低了34.44%,Cd浓度为400 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,根部和叶部Cd积累量分别降低了7.93%和18.09%;其它处理组,OCDF不同程度地提高了紫茉莉根、茎、叶提取和积累土壤中Cd的能力.可见,用紫茉莉修复高浓度Cd-OCDF复合污染土壤中的Cd具有实践上的可行性.     

镉锌铅复合污染土壤的超富集植物修复能力研究

在分析某金属矿区周边及试验基地土壤基本特征的基础上,采用正交试验法对超富集植物龙葵及印度芥菜进行镉、锌、铅复合污染的盆栽试验,同时对龙葵及印度芥菜的根、茎、叶样品中镉、锌、铅含量进行测定和方差分析。主要研究结果如下:1)龙葵和印度芥菜对重金属Cd、Zn具有很强的吸纳与耐受能力,且其吸收量随土壤中重金属浓度的增加而增加,但是对Pb的吸纳能力并不强。2)在3种重金属同时存在的情况下,龙葵和印度芥菜地下部对重金属Pb的吸收富集能力分别为地上部的2~4倍和2~12倍;龙葵和印度芥菜地下部对重金属Cd的吸收富集能力略小于地上部;而龙葵和印度芥菜地下部对Zn的吸收富集能力则小于地上部。3)在镉、锌、铅复合污染条件下,龙葵和印度芥菜对3种重金属吸收富集能力的大小依次为Zn>Cd>Pb。龙葵对重金属Cd和Pb的转运系数大于印度芥菜,而印度芥菜对Zn的转运系数大于龙葵。     

紫色土锌镉复合污染效应与机理研究

采用盆栽试验结合野外调查，研究紫色土锌镉复合污染对莴笋、蕃茄、甘兰、小麦等的作物效应与原因。结果表明，锌镉复合污染加剧锌的毒害作用，但缓解镉毒性，其原因在于：低浓度镉促进锌吸收、高浓度锌抑制镉吸收。土壤锌镉复合对二价离子的竞争效应也影响其生态效应。     

土壤中重金属污染的植物修复强化技术概览

土壤中重金属残留会严重破坏土壤环境,直接威胁到农作物及食品的安全,进而会影响到人类的生产和生活,因此对重金属污染土壤进行修复和治理十分必要。植物修复是一种有着广阔应用前景、环境友好型的原位修复技术。在分析土壤中重金属来源的基础上,展现了不同类型植物材料的优缺点及其对土壤中重金属的处理能力,并针对植物修复技术面临的问题,探讨了化学措施、生物措施、农艺措施和基因工程等几种主要植物修复强化技术的作用机制、研究现状及其优缺点,重点分析了在植物修复技术中各种强化技术措施的发展现状及其存在的弊端,并对未来植物修复强化技术的发展方向进行了展望。     

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.     

菊芋(Helianthus tuberosus)对镉、铅、锌复合污染土壤的修复潜力

菊芋是一种生物量大、生长旺盛、易于栽培的能源作物。为探究菊芋对镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤的修复潜力,利用土培盆栽和原位大田试验,研究菊芋对Cd、Pb、Zn复合胁迫的生长特性、富集特征、去除率及修复潜力。结果表明：随着盆栽土壤中Cd、Pb、Zn含量的增加,菊芋的株高、生物量先降低再升高再降低,SOD酶活性先升高再降低再升高,CAT酶活性先升高再降低,POD酶活性总体表现为逐渐升高。菊芋对Cd的富集系数范围为1.08～1.79,转运系数范围为2.05～6.27,地上部Cd最大积累量达到98.25 mg/kg; Pb富集系数范围为0.77～1.31,转运系数范围为3.41～5.67,地上部Pb最大累积量为585.81 mg/kg; Zn富集系数范围为0.44～0.79,转运系数范围为1.69～3.33,地上部Zn最大累积量为2 668.04 mg/kg。原位大田试验中,菊芋地上部Cd、Pb、Zn含量范围分别为125.79～201.08 mg/kg、1 075.99～1 525.46 mg/kg、6 896.21～7 443.66 mg/kg,每亩受污染土壤种植2茬菊芋对C...     

磷酸盐对铅镉复合污染土壤的钝化修复研究

通过模拟实验,研究磷酸二氢钾、磷酸二氢钙和磷酸二氢铵3种磷酸盐对铅镉复合污染土壤的钝化效果,采用重金属形态分析和X-射线衍射法(XRD)探讨了钝化剂的修复机制。结果表明:3种磷酸盐处理可使土壤TCLP提取态Pb、Cd含量显著降低,其中磷酸二氢钙钝化效果最好,且随着投加量的增加,在n(P)/n(Pb+Cd)=5∶1时,钝化效率最高,对Pb、Cd的钝化率分别达到69.81%、35.18%。施加磷酸盐可使污染土壤中Pb、Cd从可交换态和碳酸盐结合态向残渣态转化,显著降低Pb、Cd的生物可利用性。X-射线衍射仪(XRD)检测发现,钝化后的土壤中有羟基磷铅矿、磷酸铅、磷酸镉等矿物晶体生成,表明3种磷酸盐对土壤中铅镉的钝化机理主要是生成难溶性磷酸盐沉淀和羟基磷铅镉矿物。     

两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用研究

采用土壤盆栽试验,通过在博落回(Macleaya cordata)根际单独接种荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种(Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca)及同时接种这两种菌,研究了这两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用.结果表明:在干旱胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回的生物量分别增加了35.03%、21.01%和17.33%,相对含水量分别增加了26.90%、19.31%和29.48%,叶绿素总量分别增加了71.11%、48.47%、12.85%,脯氨酸含量分别降低了71.70%、64.91%和61.35%.在干旱和铀同时胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回对铀的总富集量分别提高了109.52%、66.67%和42.86%.可见,两种植物根际促生菌对博落回抗干旱和富集铀性能的增强作用表现为:单独接种荧光假单胞菌单独接种绿针假单胞菌橙色亚种同时接种这两种菌.实验结果可为干旱地区铀污染土壤的植物修复提供参考.     

无柄小叶榕对盐碱地Cd、Cu的吸收特性及修复潜力

采用盆栽试验,研究无柄小叶榕(Ficus concinna var.Subsessilis)对盐碱地土壤重金属Cd和Cu的富集和转运能力,并探讨投加生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对无柄小叶榕生长及其吸收Cd、Cu的影响.结果表明,人工模拟盐碱环境下无柄小叶榕能在不同浓度Cd、Cu单独或复合投加胁迫下正常生长,且体内重金属含量随投加浓度增大而升高,均表现为根地上部分;无柄小叶榕对Cd和Cu具有较强的富集能力,Cd的最大生物富集系数(BCF)为4.52±0.73,Cu为2.1±0.18,BCF值随着重金属投加浓度的增大逐渐减小,Cd、Cu转移系数(TF)均小于1;在Cd 50 mg·kg~(-1)、Cu 400 mg·kg~(-1)下的修复率最高分别为4.07%和2.66%;投加鼠李糖脂可以显著提高无柄小叶榕体内重金属的含量,土壤Cd 25 mg·kg~(-1)时,根部Cd含量最大提高了2.38倍,Cu 50 mg·kg~(-1)时根部Cu含量最大提高了1.91倍.综上,无柄小叶榕对温州重金属污染的盐碱地有很好的修复潜力,投加生物表面活性剂可有效提高无柄小叶榕对重金属Cd和Cu的吸收富集效率.     

Combined remediation of DDT congeners and cadmium in soil by Sphingobacterium sp. D-6 and Sedum alfredii Hance

Combined pollution of 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethane (DDT) and cadmium (Cd) in agricultural soils is of great concern because they present serious risk to food security and human health.In order to develop a cost-effective and safe method for the removal of DDTs and Cd in soil,combined remediation of DDTs and Cd in soil by Sphingobacterium sp.D-6 and the hyperaccumulator,Sedum alfredii Hance was investigated.After treatment for 210 days,the degradation half-lives of DDTs in soils treated by strain D-6 decreased by 8.1% to 68.0% compared with those in the controls.The inoculation of strain D-6 into soil decreased the uptake of DDTs by pak choi and S.alfredii.The shoots/roots ratios of S.alfredii for the Cd accumulation ranged from 12.32 to 21.75.The Cd concentration in soil decreased to 65.8%-71.8% for S.alfredii treatment and 14.1%-58.2% for S.alfredii and strain D-6 combined treatment,respectively,compared with that in the control.The population size of the DDTs-degrading strain,Simpson index (1/D) and soil respiratory rate decreased in the early stage of treatment and then gradually increased,ultimately recovering to or exceeding the initial level.The results indicated that synchronous incorporation of strain D-6 and S.alfredii into soil was found to significantly (p 0.05) enhance the degradation of DDTs in soil and the hyperaccumulation of Cd in S.alfredii.It was concluded that strain D-6 and S.alfredii could be used successfully to control DDTs and Cd in contaminated soil.     

粉葛对农田土壤镉的富集特征

选用生长速度快、生物量大、经济价值高的富集植物是重金属生物修复新的突破口。为研究粉葛对农田土壤镉(Cd)的富集特征,采用大田试验探讨3种污染程度下粉葛不同部位葛根(葛粉和葛渣)、葛头、主藤、侧枝和叶片中Cd浓度。结果表明：粉葛不同部位中Cd浓度表现为侧枝（8.96 mg/kg）>主藤（6.85 mg/kg）>叶片（5.22 mg/kg）>葛头（2.80 mg/kg）>葛渣（1.36 mg/kg）>葛根（1.21 mg/kg）>葛粉（0.16 mg/kg）,且随土壤污染程度增加而增加,表现为中、高污染显著高于低污染（P<0.05）。除葛根外,粉葛其他部位对土壤Cd的富集系数均大于1(1.09~8.65),转运系数为2.59~8.98。粉葛各部位中Cd的分配率表现为侧枝（35.64%~43.81%）>主藤（21.55%~25.49%）>叶片（15.40%~23.63%）>葛根（7.03%~9.94%）>葛头（5.99%~9.57%）。粉葛各部位生物量表现为葛根>侧枝>叶片>主藤>葛头,粉葛对Cd移除量随土壤污染程度递增,具体为高污染(45.39 g/hm²)>中污染(39.96 g/hm²)>低污染(16.56 g/hm²)。总体上,粉葛各部位中Cd浓度与土壤有机质、有效态Cd、总Cd浓度呈显著正相关,而与土壤pH均呈负相关。在Cd污染农田土壤治理中,粉葛(用作葛粉)对Cd污染农田土壤修复具有应用价值。

     

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.     

电场与MnxCey催化剂在苯氧化反应中的协同效应及机理探究

挥发性有机物（VOCs）大量排放已成为日益严重的环境问题,为了实现VOCs的高效去除,本文采用自蔓延燃烧合成法制备了一系列锰铈复合氧化物催化剂,将稳恒直流电场引入典型VOCs气体苯的催化氧化过程,并基于不同电场条件下催化剂的理化性质表征结果进行机理分析.实验结果表明,Mn_xCe_y催化剂对含苯废气的去除有良好的效果,稳恒直流电场显著促进了催化剂的活性,其中Mn₁Ce₃的催化性能最佳,电流为5 mA时,Mn₁Ce₃催化剂在155℃可达到50%的苯转化率,在202.4℃可达到90%的苯转化率,对应的转化温度T₅₀和T₉₀比传统方法分别降低了62.4℃和48.3℃,且电场中的反应活化能由52.32 kJ·mol^-1降低至32.31 kJ·mol^-1.根据实验现象及表征结果,发现协同效应与活性位点的快速持续再生及活性氧物种的转化有关,由此提出苯在Mn_xCe_y催化剂上的氧化机理及电场协同催化的反应模型.     

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.     

土壤镉暴露对玉米和大豆的生态毒性评估

以中国东北黑土为培养基,通过室内急性毒性实验,采用Trimmed Spearman-Karber方法计算EC50值(半抑制浓度),并分析作物的生物累积系数(BAF),定量化评估了土壤中镉对玉米和大豆的生态毒性及生物有效性.测量终点为种子发芽率、根长和幼茎长.结果表明,土壤镉暴露给农作物带来一定的负生长效应.种子发芽率不是评估土壤镉生态毒性的敏感因子,根生长是敏感的毒性测量终点.镉在植株体内的累积及迁移与作物种类和土壤镉浓度有关.玉米植株体内累积了较大量的镉,而大豆植株体内镉由根向幼茎的迁移较为显著.