基因工程改良植物对重金属污染土壤的修复

利用基因工程改良植物，调整植物吸收、运输和富集重金属的能力以及它们对重金属的耐受性，开拓了植物修复的新领域。到目前为止，已有成功改变这些特性的少数例子。例如，汞离子还原酶可以改善植物抵抗力和提取能力，金属巯基蛋白可增强植物对镉的耐受力，铁还原酶和铁蛋白可增加植物对铁的吸收量。文章综述和讨论了这方面的研究进展及方向。     

竹类植物修复重金属污染土壤的研究进展

随着我国经济的快速发展,土壤重金属污染问题也愈加严重.植物修复技术对环境扰动小,修复成本低,是目前土壤修复领域的研究热点之一.竹类植物对重金属有良好的耐受能力和富集能力,且具有生物量大、栽培简单和经济效益高等特点,在修复重金属污染土壤方面有很高的应用潜力和开发价值.结合竹类植物修复重金属污染土壤的研究现状,系统阐述了竹...     

重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一.植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术.与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性.本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述,并对植物修复的近期研究工作进行了展望.     

土壤重金属污染生物修复的研究进展

土壤重金属污染的生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,主要评述了重金属污染土壤的植物修复的原理、类型与技术植物修复的优点,微生物修复等进展情况。并对今珀的研究重点进行了简要的讨论。     

腐殖质改良植物修复重金属污染土壤的研究进展

腐殖质(HS)是土壤有机质的重要组分,广泛应用于土壤改良。通过文献调研,在综述HS对土壤重金属的作用及其机制基础上,分析了HS在植物修复重金属污染土壤领域的应用潜力。已有研究表明:(1)大分子胡敏素(HM)和胡敏酸(HA)可钝化重金属离子,降低重金属对植物的毒害作用,小分子富里酸(FA)则可促进重金属从植物地下部向地上部迁移;(2)除受土壤理化性质影响外,HS与重金属离子的结合主要受HS的pH、溶液离子强度、分子量大小和活性官能团数量等条件影响;(3)叶面喷施HS可以抑制重金属向植物体内运输,保护光合系统不受重金属危害;土壤添加低浓度HS可以促进重金属转运,高浓度HS则会对植物产生负面效应;(4)根据HS与重金属作用下的生态毒理学效应、土柱淋溶效果和植物生长发育评估结果,认为HS不会产生次生环境风险。因此,HS可以作为重金属污染土壤植物修复的环境友好型促进剂,扩大重金属污染土壤植物修复的应用范围。     

土壤重金属污染生物修复的研究进展

土壤重金属污染的生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。主要评述了重金属污染土壤的植物修复的原理、类型与技术 ,植物修复的优点 ,微生物修复等进展情况。并对今后的研究重点进行了简要的讨论     

土壤重金属污染的植物修复中转基因技术的应用

重金属污染的植物修复技术以其费用低廉、不污染环境等优点一度成为环境科学界研究的热点。为了克服植物修复技术中超积累植物生长缓慢和地上部生物量小等带来的限制，近年来研究者通过大量试验研究发展，外源基因在植物体内的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力和修复的效率。本文首先对目前国内外重金属污染土壤植物修复的研究动态进行综述，重点论述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等转基因在土壤重金属污染植物修复中的应用，最后指出在充分考虑到转基因植物给生态环境带来潜在威胁的前提下，转基因技术的研究与开发不仅可以促进多学科的交叉研究和丰富环境科学的研究领域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金属污染植物修复中存在并急需解决的棘手问题，为土壤重金属污染的植物修复提供了更加广阔的应用和发展前景。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

植物与微生物对石油污染土壤修复的影响

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响.选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15 g·kg-1.试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合.结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120 d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120 d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物＞向日葵+微生物＞狗牙根+微生物＞高丹草+微生物.其中,棉花与微生物联合修复120 d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好.     

根际环境与土壤污染的植物修复研究进展

土壤污染的植物修复通常与植物根际微生物紧密相关。根际微生物群落变化与土壤污染物在根际环境中的动态，可能是对土壤污染成功进行植物修复的基本过程。可见根际环境在土壤污染的植物修复中具有明显的重要作用。文章介绍了有关重金属在根际环境中的动态、有机污染物在根际环境中的降解转化、土壤重金属污染与土壤有机污染的植物修复研究进展。     

石灰泥炭对镉铅锌污染土壤上小白菜生长和元素吸收的影响

采用盆栽方法研究了在镉、铅、锌污染土壤上,石灰和泥炭对小白菜生长状况及对污染元素(Ｃｄ,Ｐｂ,Ｚｎ)和养分元素(Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃｕ,Ｍｎ,Ｆｅ)吸收的影响。结果表明,石灰消除了重金属的毒害症状．显著促进小白菜的生长、显著抑制小白菜对镉、铅、锌的吸收。石灰对氮、钾、铜、锰的吸收也有显著抑制作用。泥炭对小白菜生长的改善效果及对铜、铅、锌吸收的抑制效果较石灰差。提高酸性土壤ｐＨ值是减少作物对重金属吸收的有效方法。     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

黄棕壤镉污染的电动修复及肥力的提升

近些年来,有关施加电场以去除土壤中污染物的报道较多,但是关于电动力学对土壤肥力的影响方面的报道很少。文章研究了电动力学(1V·cm-1)对土壤肥力的影响。修复前后测量的指标有土壤有机质(SOM)、pH、电导率(EC)、氧化还原电位(ORP)、有效氮、速效磷、速效钾。镉质量分数约为100mg·kg-1的模拟污染土壤经电动力学处理60h后,镉的平均去除效率为71%。土壤中的有效氮、速效磷和速效钾分别平均增加38.49%、47.55%和26.81%,同时TOC也增加了7.96%。总之,电动力学修复后,土壤的肥力有了明显的提升。研究结果表明,电动力学在有效去除土壤中镉的同时还能提升土壤的肥力,是一种可行的土壤修复技术。     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

Effect of Pseudomonas fluorescens on metal phytoextraction from contaminated soil by Brassica juncea

The present study deals with metal uptake by Brassica juncea in the presence of Pseudomonas fluorescens Pf 27 for Zn, Cu and Cd removal from brass and electroplating-industry effluent-contaminated soil. Inoculation of P. fluorescens significantly (p<0.05) increased water soluble (Ws) and exchangeable (Ex) metal content in contaminated soil in laboratory conditions and also enhanced plant biomass by 99% and chlorophyll content by 91% as compared to uninoculated plants in the greenhouse. The metal uptake by B. juncea followed the pattern Zn>Cu>Cd and increased with increasing plant growth duration. P. fluorescens inoculation increased root and shoot uptake of Zn by 3.05 and 2.69, Cu by 3.19 and 2.82 and Cd by 3.11- and 2.75-fold, respectively. BCF value for each metal was>1 and increased by 44%, 42% and 38% for Zn, Cu and Cd, respectively, in inoculated conditions, whereas TF remained unaffected and followed the order Zn>Cd>Cu. P. fluorescens inoculation also enhanced Ws fraction of Zn, Cu and Cd by 99%, 77% and 90% and Ex by 107%, 70% and 93%, respectively. Results depicted that association of B. juncea with P. fluorescens could be a promising strategy for enhancing soil metal bioavailability and plant growth for successful phytoremediation of heavy metal contaminated soils.     

Impact of cadmium and lead on Catharanthus roseus--a phytoremediation study

The Madagascar Periwinkle, Catharanthus roseus (L.) G. Don (a valued medicinal plant) was exposed to different concentrations ofheavymetals like, CdCl, and PbCl, with a view to observe their bioaccumulation efficiency. Germination was inhibited by both the heavy metals in the seeds previously imbibed in GA, and KNO, for 24 hr. EC50 (the effective concentration which inhibits root length by 50%) was recorded as 180 microM for CdCl2, and 50 microM for PbCl2. Both alpha-amylase and protease activity were reduced substantially on treatment of seeds with increasing concentrations of CdCl2, and PbCl2. Malondialdehyde (MDA) a product of lipoxigenase (LOX) activity also increased due to the treatment of both CdCl, and PbCl2. When two-months-old plants grown in normal soil were transferred to soils containing increasing amounts of these two heavy metals, senescence of lower leaves and extensive chlorosis were noticed after four days of transfer However, plants gradually acclimatized and after 20 days the chlorophyll content was almost comparable to normal. Plants receiving CdCl2 treatment (250 microg g(-1) and less) became acclimatized after two weeks and started normal growth. But PbCl2 of 432 microg g(-1) and less could not affect the plant growth throughout, after a preliminary shock was erased. In case of CdCl2 treatment, a stunted growth with reduced leaf area, reduced biomass and sterility were recorded after six months, while plants show normal growth and flowering in case of PbCl2 treatment. Total alkaloid was also found to be decreased in the roots of CdCl2 treated plants. No change was observed in case of PbCl2. GA3 treatments to the CdCl2 treated plants show internode elongation and increase in leaf area with relatively elongated leaves and thinning of stem diameter AAS analyses of leaves of treated plants exhibited 5-10% accumulation of cadmium, but there was no accumulation of lead at all.     

皇竹草对土壤阿特拉津的修复作用

通过盆栽试验探讨了种植皇竹草（Pennisetum hydridum）对阿特拉津污染土壤的修复效果,阿特拉津对皇竹草生长的影响,以及皇竹草对土壤微生物数量的影响,以期为阿特拉津污染土壤的植物修复提供参考。结果表明：在≤200 mg.kg-1质量分数范围以内,种植皇竹草对土壤阿特拉津的初期降解效率比对照明显提高,最大提高了29.64%,达到显著或极显著差异;阿特拉津质量分数在≤200 mg.kg-1范围内对皇竹草株高没有影响,≤50 mg.kg-1质量分数范围内对生物量没有影响,根冠比变化不明显;随阿特拉津质量分数的增加皇竹草根际和非根际土壤中的细菌、真菌、放线菌数量均呈先增加后减少的趋势,在质量分数为100 mg.kg-1时达到最大,根际土壤中细菌和放线菌数量明显高于非根际土壤,真菌数量在根际与非根际土壤中变化不明显。说明种植皇竹草有助于阿特拉津降解效率的提高,且与种植皇竹草后改变了土壤微生物数量及皇竹草的生长状况有关。     

Application of eggshell waste for the immobilization of cadmium and lead in a contaminated soil

Liming materials have been used to immobilize heavy metals in contaminated soils. However, no studies have evaluated the use of eggshell waste as a source of calcium carbonate (CaCO?) to immobilize both cadmium (Cd) and lead (Pb) in soils. This study was conducted to evaluate the effectiveness of eggshell waste on the immobilization of Cd and Pb and to determine the metal availability following various single extraction techniques. Incubation experiments were conducted by mixing 0-5% powdered eggshell waste and curing the soil (1,246 mg Pb kg?1 soil and 17 mg Cd kg?1 soil) for 30 days. Five extractants, 0.01 M calcium chloride (CaCl?), 1 M CaCl?, 0.1 M hydrochloric acid (HCl), 0.43 M acetic acid (CH?COOH), and 0.05 M ethylendiaminetetraacetic acid (EDTA), were used to determine the extractability of Cd and Pb following treatments with CaCO? and eggshell waste. Generally, the extractability of Cd and Pb in the soils decreased in response to treatments with CaCO? and eggshell waste, regardless of extractant. Using CaCl? extraction, the lowest Cd concentration was achieved upon both CaCO? and eggshell waste treatments, while the lowest Pb concentration was observed using HCl extraction. The highest amount of immobilized Cd and Pb was extracted by CH?COOH or EDTA in soils treated with CaCO? and eggshell waste, indicating that remobilization of Cd and Pb may occur under acidic conditions. Based on the findings obtained, eggshell waste can be used as an alternative to CaCO? for the immobilization of heavy metals in soils.     

Application of eggshell waste for the immobilization of cadmium and lead in a contaminated soil

Liming materials have been used to immobilize heavy metals in contaminated soils. However, no studies have evaluated the use of eggshell waste as a source of calcium carbonate (CaCO₃) to immobilize both cadmium (Cd) and lead (Pb) in soils. This study was conducted to evaluate the effectiveness of eggshell waste on the immobilization of Cd and Pb and to determine the metal availability following various single extraction techniques. Incubation experiments were conducted by mixing 0–5% powdered eggshell waste and curing the soil (1,246 mg Pb kg^?1 soil and 17 mg Cd kg^?1 soil) for 30 days. Five extractants, 0.01 M calcium chloride (CaCl₂), 1 M CaCl₂, 0.1 M hydrochloric acid (HCl), 0.43 M acetic acid (CH₃COOH), and 0.05 M ethylendiaminetetraacetic acid (EDTA), were used to determine the extractability of Cd and Pb following treatments with CaCO₃ and eggshell waste. Generally, the extractability of Cd and Pb in the soils decreased in response to treatments with CaCO₃ and eggshell waste, regardless of extractant. Using CaCl₂ extraction, the lowest Cd concentration was achieved upon both CaCO₃ and eggshell waste treatments, while the lowest Pb concentration was observed using HCl extraction. The highest amount of immobilized Cd and Pb was extracted by CH₃COOH or EDTA in soils treated with CaCO₃ and eggshell waste, indicating that remobilization of Cd and Pb may occur under acidic conditions. Based on the findings obtained, eggshell waste can be used as an alternative to CaCO₃ for the immobilization of heavy metals in soils.