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%。     

土壤pH对东南景天修复镉污染土壤的影响研究

东南景天是一种镉和锌的超积累植物,改变土壤p H能否有效提高其吸收镉的效率,需要进一步验证。采用盆栽实验研究不同土壤p H下东南景天吸收和积累Cd的差异以及对Ca Cl2提取有效态镉的影响。结果表明,降低土壤p H值显著提高了土壤镉的有效态含量。弱酸性土壤即p H接近5.5时东南景天生物量及累积镉的量最大,土壤镉去除率也最高,达6.6%。强酸性即当p H接近4时,虽然植物地上与地下镉含量均最高,但生物量最小,植物去除率较其他处理低。研究证实降低土壤p H是提高植物提取效率的有效办法,这为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供了科学依据。     

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.     

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%.     

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.     

超积累植物的研究进展

土壤重金属污染的植物修复是污染整治的重要手段之一，是目前世界范围内的研究热点，亦是目前仅见的土壤污染治理的环境友好技术，而超积累植物是这一技术的关键。本文就超积累植物的特征、生理机制、国内外开发现状及其修复潜力作了详细的介绍，并对这一技术存在的问题及今后的研究方向作了简单的探讨。     

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.     

超积累植物在植物冶金中的研究进展

介绍了镍、铊、金以及其他一些金属的超积累植物在植物冶金中的研究进展,并对植物冶金的优势与局限进行了阐述.     

不同供磷水平对四种超富集植物生长及吸收重金属的影响

本论文通过水培试验研究了以KH2PO4作为磷(P)源在不同浓度(0~45.52 mg·L-1)和以Ca3(PO4)2作为磷(P)源在22.76 mg·L-1对Zn/Cd超富集植物东南景天Sedum alfredii、Zn/Cd/Ni超富集植物遏蓝菜Noccaea caerulescens(两个品种)和Ni超富集植物庭荠属Alyssum murale在20 mg·L-1(Zn)、18 mg·L-1(Ni)、10 mg·L-1(Pb)和0.5 mg·L-1(Cd)胁迫下的生长和吸收重金属的影响.试验结果表明严重缺磷的无磷和磷酸钙源处理显著抑制了这些超富集植物的生长,但4种超富集植物的地上部生物量在11.38、22.76、45.52 mg·L-13个磷水平处理之间均无显著差异.正常营养液的供磷水平(22.76 mg·L-1),S.alfredii对Zn/Cd和N.caerulescen 1号对Zn/Cd/Ni的吸收累积达到最大值,而高浓度的磷素供应(45.52 mg·L-1)显著抑制了这两种植物对相应元素的吸收;A.murale对Ni/Cd/Pb的吸收累积均在高浓度的磷素供应(45.52 mg·L-1)获得最大;增加磷的供应对N.caerulescen 1号吸收累积Zn/Ni/Cd/Pb产生了不同的效应.这些超富集植物提取重金属的最佳供P水平因植物种类而不同.     

11种广义景天属植物对Cd的耐性和积累特性

植物修复是生态修复领域研究的重要方向之一,超富集和耐性植物的选育是其中的关键.对‘胭脂红’景天、勘察加景天、费菜、垂盆草、佛甲草、反曲景天、六棱景天、苔景天、东南景天、‘红毯’景天、八宝11种广义景天属植物进行为期3个月的0、25、50、100、200、400 mg·kg~(-1)不同浓度Cd污染的土壤盆栽实验,以初步研究其对Cd的耐性和积累特性.研究发现,反曲景天、垂盆草、勘察加景天、六棱景天在所有处理下,地上部干重没有显著变化,耐性指数皆大于0.5,死亡率极低,耐性很强.在200和400 mg·kg~(-1)Cd处理下,分别有6种和9种植物的地上部Cd含量超过100 mg·kg~(-1),最大值为‘胭脂红’景天在400 mg·kg~(-1)处理下达到的749.72 mg·kg~(-1).地上部富集系数和转移系数在未施加Cd的情况下达到最大值,最大值均为费菜,其值分别是13.51和9.19.     

磷对小麦细胞镉、锌的积累及在亚细胞内分布的影响

研究了小麦细胞在含有０．５０μｍｏｌ．Ｌ＾－１镉的ＭＳ培养液中，提高磷浓度对细胞内磷，镉，锌浓度及磷，镉，锌在细胞壁，液泡，细胞质内含量分布的影响。提高介质供磷水平促进了细胞的生长，但降低镉，锌两种元素在细胞中的含量，增磷还能降低镉 和锌在细胞壁，液泡和细胞质中含量。     

外源锌对不同番茄品种抗氧化酶活性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(10 mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同浓度Zn(0、50、100、200和400μmol·L-1)对2个番茄品种‘4641’和‘渝粉109’生长、抗氧化酶活性及番茄果实Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷施Zn后,番茄根、茎、果实干质量和植株总干质量以及体内Cd含量和积累量在2个品种之间的差异达到了显著水平(p0.05).外源Zn(≤200μmol·L-1)提高了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及总干质量.随Zn浓度的增加,2个品种根CAT活性以及‘渝粉109’根POD活性先增加然后降低;2个品种根SOD活性则呈先降后升再降趋势.番茄果实中各形态Cd含量的顺序为:残渣态Cd(FR)盐酸提取态Cd(FHCl)氯化钠提取态Cd(FNaCl)乙醇提取态Cd(FE)醋酸提取态Cd(FHA c)去离子水提取态(FW).适量的Zn(≤200μmol·L-1)减少了2个番茄品种果实中各形态Cd含量,但高量Zn(400μmol·L-1)增加了‘渝粉109’果实中的FE、FR和‘4641’果实中FHCl及FR含量.Cd积累量为叶茎根或果实.叶面喷施Zn使番茄根、茎、叶和果实中的Cd含量分别降低了18.6%~41.7%、10.6%~36.7%、5.8%~21.5%和2.3%~12.7%.供试2个番茄品种,无论喷Zn与否,果实Cd含量和果实Cd积累量均为‘4641’‘渝粉109’,植株Cd总积累量则为‘4641’‘渝粉109’.     

光照与磷的交互作用对两种淡水藻类生长的影响

采用一次性单种培养的方法,研究了磷和光照对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长以及叶绿素形成的影响.结果表明,光照水平的提高能够提高藻类最大比增长率,延长藻类指数生长期;但达到一定水平后,光照水平的增加会抑制单细胞藻类体内叶绿素的合成.在试验设定的浓度范围内,磷对藻类最大比增长率的影响不大;而不利于藻类叶绿素的形成.对于铜绿微囊藻的生长,磷与光照表现出明显的交互作用,但对于四尾栅藻,二者的交互作用并不明显.     

增温和锌复合作用对菠菜富集多环芳烃的影响

目前有关增温和重金属复合作用对植物富集疏水性有机物的影响研究还鲜有报道.本文通过构建土壤-大气-植物密闭微宇宙,分析土壤、大气和植物中多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）的浓度及土壤中PAHs降解菌基因的拷贝数,进而探究增温（+6℃）和锌胁迫（100~600 mg·kg^-1）及两者复合作用对菠菜富集4种氘代PAHs及其致癌风险的影响.结果表明,增温使菠菜根部中PAHs的浓度降低了1.5%~20.4%,这是由于增温促进了土壤中PAHs的生物降解,进而导致PAHs自由溶解态浓度降低;另外,增温也降低了根部脂肪的含量,从而降低PAHs在根部的富集作用.然而,菠菜根部中PAHs的浓度随土壤中锌浓度的增加而增加,且增加比例为1.2%~91.7%,这主要是因为锌抑制了土壤中PAHs的降解,进而增加了PAHs的自由溶解态浓度;另外,锌胁迫还增加了菠菜根部细胞膜的通透性,进而促进根部吸收PAHs.增温和锌胁迫条件下,菠菜茎叶中PAHs的浓度分别降低了7.3%~51.1%和增加了3.0%~76.9%,与对根部富集PAHs的影响一致,这归因于茎叶中的PAHs主要来源于根部的向顶运输而非大气的茎叶吸收.增温和锌复合作用对菠菜富集PAHs具有拮抗作用,这是因为两者对土壤中PAHs的生物降解具有相反的影响.在无外源PAHs输入下,增温和锌胁迫分别会降低和增加PAHs的总致癌风险.     

反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的参数优化

为促进反硝化除磷与厌氧氨氧化工艺的耦合,实现污水氮、磷的同步高效去除,构建序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR),优化了反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的工艺参数.SBR在厌氧-缺氧-微好氧运行条件下,缺氧段投加模拟硝酸盐工业废水逐步实现了反硝化除磷过程的亚硝酸盐积累.结果表明,经过142d的培养驯化,在进水C/P比为55时,缺氧段引入NO₃^--N浓度为23mg/L时,亚硝酸盐积累率为51.01%,NO₃^--N→NO₂^--N转化率为40.22%,硝酸盐去除率为72.14%,PO₄^3--P去除率最高达88.17%.出水COD浓度低于25mg/L,COD去除率维持在90%以上.微生物群落结构分析表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)为系统内优势菌门.通过参数优化实现了聚磷菌的驯化,Candidatus Accumulibacter为代表的反硝化聚磷菌丰度增加(累积丰度由1.49%增加到5.08%),以Candidatus Competibacter为代表的反硝化聚糖菌丰度增加更为明显(累积丰度由1.02%增加到15.49%),聚磷菌与聚糖菌的共同作用有利于实现除磷过程的亚硝酸盐累积.     

Effects of EDTA and plant growth-promoting rhizobacteria on plant growth and heavy metal uptake of hyperaccumulator Sedum alfredii Hance

Phytoremediation is a cost-effective and environment-friendly strategy for decontaminating heavy-metal-contaminated soil. However, the practical use of phytoremediation is constrained by the low biomass of plants and low bioavailability of heavy metals in soil. A pot experiment was conducted to investigate the effects of the metal chelator ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and EDTA in combination with plant growth-promoting rhizobacteria (Burkholderia sp. D54 or Burkholderia sp. D416) on the growth and metal uptake of the hyperaccumulator Sedum alfredii Hance. According to the results, EDTA application decreased shoot and root biomass by 50% and 43%, respectively. The soil respiration and Cd, Pb, Zn uptake were depressed, while the photosynthetic rate, glutathione and phytochelatin (PC) contents were increased by EDTA application. Interestingly, Burkholderia sp. D54 and Burkholderia sp. D416 inoculation significantly relieved the inhibitory effects of EDTA on plant growth and soil respiration. Compared with the control, EDTA + D416 treatment increased the Cd concentration in shoots and decreased the Pb concentration in shoots and roots, but did not change the Zn concentration in S. alfredii plants. Furthermore, EDTA, EDTA + D54 and EDTA + D416 application increased the cysteine and PC contents in S. alfredii (p < 0.05); among all tested PCs, the most abundant species was PC2, and compared with the control, the PC2 content was increased by 371.0%, 1158.6% and 815.6%, respectively. These results will provide some insights into the practical use of EDTA and PGPR in the phytoremediation of heavy-metal-contaminated soil by S. alfredii.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉(Cd)问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁(Fe2O3)、氢氧化铁[Fe(OH)3[及拜耳法赤泥(B-RM)3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe(OH)3可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3％～27.7％,投加量为0.5％时降Cd效...