5种沉水植物对重金属富集能力的对比研究

为了探求不同的沉水植物对水体中重金属吸收富集能力的差异,采用原子吸收光谱法,对淮河支流东风渠水体及水体中常见的5种沉水植物:菹草、黑藻、龙须眼子菜、穗花狐尾藻及小茨藻进行了铅(Pb)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)含量分析。结果表明:5种沉水植物样品中重金属含量远远高于水体重金属背景值,对重金属Cu、Pb、Cd、Zn的富集系数为58~1 515,对Zn富集最强,最大富集量达到242.42 mg/kg,富集系数为1 515。不同的沉水植物对重金属的吸收富集优势存在明显差异,利用沉水植物来修复水体重金属污染时,须依据不同的污染元素来选择合适的沉水植物。     

轮叶黑藻和穗花狐尾藻对铜的吸收机制研究

应用室内模拟试验,通过对铜(Cu)的短期吸收动力学、各亚细胞组分吸收动力学以及Cu的释放研究,探讨了两种沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对Cu的吸收机制.结果表明:①轮叶黑藻和穗花狐尾藻均对Cu具有较高的吸收速率,且两种植物最高吸收速率差异不显著[Vmax(DW)为2μmol·(g·min)-1,P>0.05];②在2μmol·L-1Cu溶液中暴露不同时间(0~96 h),两种沉水植物叶片和茎中各亚细胞组分的Cu含量均迅速增加并约在12 h后达到平衡.各时间处理下,两种植物叶片富集的Cu含量均显著高于茎(P<0.05),并且叶片中的Cu均主要分布在细胞壁(>60%),其次是可溶部分和细胞器;③两种植物相比,黑藻叶片细胞壁中富集的Cu含量显著高于狐尾藻,而细胞内富集的Cu含量差异不显著.轮叶黑藻对Cu的富集和释放能力均高于穗花狐尾藻.     

5种沉水植物的氮、磷吸收和水质净化能力比较

选取轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等5种乡土沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行比较研究.结果表明,不同沉水植物试验前后的含水率差异较小,变化范围为89.8%~92.0%,但净增生物量差异较大且均存在显著性差异,变化范围(干重计)为1.52~12.92 g·m-2,其中净增生物量最高的轮叶黑藻是最低的微齿眼子菜的8.5倍.不同沉水植物试验前后植株氮、磷含量变化范围分别为26.54~34.44 g·kg~(-1)和2.54~4.01g·kg~(-1),其中金鱼藻的植株氮、磷含量相对偏高.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率范围分别为63.8%~83.1%和49.2%~70.8%,均显著高于CK处理的39.9%和36.9%,去除率大小顺序均为:轮叶黑藻金鱼藻苦草穗状狐尾藻微齿眼子菜CK.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率与净增生物量存在较高相关性,相关性系数分别为0.994(P0.01)和0.996(P0.01).不同沉水植物氮、磷直接吸收贡献率范围分别为1.5%~13.3%和2.2%~13.2%,扣除水体自身自净能力后沉水植物的增效作用贡献率范围分别为22.5%~29.9%和10.1%~20.6%,表明水质净化氮、磷去除过程中沉水植物的增效作用要大于直接吸收作用.     

不同光照条件对8种沉水植物生长的影响

通过研究太湖流域主要沉水植物苦草、密刺苦草、黑藻、穗花狐尾藻、蓖齿眼子菜、微齿眼子菜、马来眼子菜和金鱼藻在3种不同光照条件(100%自然光、55%自然光和15%自然光)下的生长状况,探讨沉水植物对光照条件的适应性。结果表明,苦草、黑藻在55%自然光中相对生长速率最大,金鱼藻随着光照减弱,相对生长速率增加,其余6种植物则与金鱼藻相反。黑藻和穗花狐尾藻在15%自然光条件下分株数显著减少,最大株高明显增大,马来眼子菜最大株高显著减少。在不同光照组条件下8种沉水植物中叶绿素含量及可溶性糖含量基本无明显差异,但淀粉含量变化趋势不稳定。     

根生沉水植物菹草(Potamogeton crispus)对滇池水体的净化作用

研究了根生沉水植物菹草对富营养和重金属等污染的滇池水体和底泥的净化作用。结果表明,菹草对水体和底泥中的P、N、Pb、Zn、Cu、As有较大的吸收、富集量,单位生物量的菹草对N、Cu的富集量>水葫芦>茭草>芦苇,P、Zn则>茭草>芦苇;对底泥中N、P、Cu、Pb的吸收系数>水葫芦,尤以N、P为最显;研究还表明,植物对水体和底泥中污染物的富集量和净化效率与生物量大小有关,当菹草保持其群体覆盖率为50%时,生物量最大,净化效率也最大。     

不同光照和磷水平下两种沉水植物磷富集和钙磷含量的比较

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO₃-P共沉淀,将水体磷迁移到基质,避免植物腐烂后的二次污染.但沉水植物形成CaCO₃-P共沉淀的能力依赖植物种类和环境条件.本研究以菹草和粉绿狐尾藻为研究对象,设置无机添加磷质量浓度（0、0.2和2mg·L^-1）和光照强度[66 μmol·（m²·s）^-1和110 μmol·（m²·s）^-1]两个变量,测定其培养一周后植物相对生长速率、植株总磷、植株灰分磷和钙磷的含量,以比较不同植物富集水体磷的实际能力和植物腐败后对水体磷增加的影响.结果表明：①菹草在各种培养条件下的相对生长速率显著高于粉绿狐尾藻,在外源性磷质量浓度为2mg·L^-1和光照强度为66 μmol·（m²·s）^-1时,相对生长速率达到最大;②无机磷添加显著影响了两种植物的灰分总磷（菹草95.681%和粉绿狐尾藻85.432%）,2种沉水植物灰分磷中Ca-P含量最高值均出现在高磷水平;③菹草的干重磷在各种处理下都低于粉绿狐尾藻,但是灰分总磷和Ca-P在高磷水平大于粉绿狐尾藻.结果表明,菹草、粉绿狐尾藻在生长期间均能有效吸收磷,但2mg·L^-1质量浓度下菹草对水体磷的实际去除能力大于粉绿狐尾藻.     

玉溪大河5种沉水植物的叶绿素荧光特征比较研究

利用基础型调制叶绿素荧光仪(Junior-PAM)研究了玉溪大河富营养化水体中5种优势沉水植物:苦草(Vallisneria natans)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L.)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)的量子产量及快速光曲线的变化。结果表明:5种沉水植物苦草、篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草和金鱼藻最大光化学量子产量(F_v/F_m)明显下降,变化范围为0.519~0.698,低于0.84;各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(F_v'/F_m')的大小依次为篦齿眼子菜轮叶黑藻菹草苦草金鱼藻,除篦齿眼子菜、轮叶黑藻、菹草与金鱼藻差异显著外,其它物种间差异不显著;各物种无光抑制的最大潜在相对电子传递速率(rETR_m)间差异显著,其大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻篦齿眼子菜苦草;快速光曲线的初始斜率(α)的变化范围为0.216~0.483,除篦齿眼子菜与菹草间差异不显著外,其他物种间差异均显著;半饱和光强(E_k)的大小依次为菹草金鱼藻轮叶黑藻苦草篦齿眼子菜,且除苦草与轮叶黑藻差异不显著外,其他物种间差异均显著。研究表明:玉溪大河5种优势沉水植物在营养盐胁迫下光合作用受到明显抑制,其中,菹草和金鱼藻较耐强光,光合速率较高,而苦草则有较强的耐弱光能力。     

污泥土地利用对草坪草及土壤的影响

以沈阳北部污水处理厂污泥为研究对象,开展了污泥土地利用对草坪草及土壤环境影响的研究.结果表明,污泥土地利用可提高土壤养分含量特别是土壤中有机质含量;使草坪草获得了良好的生长响应,草坪草生物量增加,绿期延长;使土壤重金属含量有所增加,Cd元素含量超过土壤环境质量二级标准,而土壤Pb、Cu、Zn元素含量均未超过土壤环境质量二级标准;早熟禾对Pb具有良好的吸收富集能力,污泥在25、30、60t·hm^-2低施入量时,结缕草对Cd、Cu、Zn具有良好的吸收富集能力.     

滆湖沉水植物概况及退化原因分析

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,具有吸收和固定氮磷营养盐、净化水质等生态功能,了解浅水湖泊的沉水植物分布概况是判断湖泊富营养化进程和进行湖泊生态修复的前提.通过收集整理历史资料和现场调查,发现滆湖在富营养化进程中沉水植物的分布面积和生物量急剧下降,物种减少.2009年沉水植物覆盖度不足全湖的1%,优势种为金鱼藻、菹草和狐尾藻,伴生有黑藻、苦草和马来眼子菜.沉水植物由清水型逐渐演替为耐污型,伴随着沉水植物优势种的演替,滆湖逐渐从清水稳态向浊水稳态转换.另外,在此结合涡湖各个时期沉水植物的分布面积、生物量、优势种和现存量等相关资料,分析其与同一时期各个环境要素和人文活动的相关性,从入湖污染负荷、渔业养殖规模和湖泊水质3方面分析了沉水植物退化的原因,为滆湖沉水植物的恢复提供理论指导.     

纳污湿地植物对底泥重金属吸收特性研究

对武河湿地两种主要植物——芦苇和菖蒲不同组织及其底泥中Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素的含量进行了测定,结果表明:4种重金属元素在两种植物中的含量表现为Cu(628.51 mg/kg)Zn(578.05 mg/kg)Pb(32.01 mg/kg)Cd(11.71 mg/kg),但同一种元素在植物体不同组织中的含量有较大的差异;芦苇对于4种重金属元素的转移能力表现为ZnCuPbCd,富集能力表现为ZnCuCdPb,菖蒲对于4种重金属元素的转移能力表现为ZnCdPbCu,富集能力表现为ZnCdCuPb;芦苇处理Cu、Zn复合污染及Cd污染的污水效果较好,菖蒲净化Zn污染及Cd污染的水体效果较好,二者对于Pb元素的净化能力有限;相关分析表明,芦苇茎部对于碳酸盐结合态Pb元素的吸收效果良好,芦苇根部对于残渣态Pb吸收效果较好,但有机结合态Pb可能会抑制芦苇根部对于Pb元素的吸收,离子态的Pb可能会抑制菖蒲根部对其的吸收。     

丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属源解析

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,研究新增淹没区农田土壤重金属分布、富集特征并解析其来源,对水库的水质安全保障具有重要意义.通过测定新增淹没区169个农田土壤样品中8种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Mn）含量,对土壤重金属污染状况进行了分析.结果表明：Cr的平均含量（45.11mg/kg）均低于库区土壤环境背景值,而Cd的平均含量（1.04mg/kg）均高于背景值;除Cu外,Cd、Cr、Ni、Pb、Zn和As在丹库的空间变异性较强,变异系数分别为0.58、0.72、0.58、0.74、0.35、1.12;Cd和As是丹江口水库新增淹没区的主要污染元素,其中Cd的富集系数高达10.3,中度以上污染区为86.6%,As中度及以上污染区为2.6%;新增淹没区农田土壤重金属来源主要为自然源（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn）、农业源（As）、工业和生活源（Cd）,贡献率分别为44.7%、15.9%和15.4%.     

三峡水库入库河流大宁河土壤重金属分布特征

对三峡水库实验性蓄水172 m回落至166 m后入库支流大宁河回水淹没迁建区浸没土壤、消落带土壤和172 m以上背景土壤中重金属含量进行了测定,该地区Cu,Pb的平均含量较高,Zn,Cr的污染最为严重。地累积指数法评价结果显示,Cu、Pb、Zn、Cr的相对污染程度较高,Cd处于较为清洁状态。重金属元素污染程度排序为Cr>Zn>Pb>Cu>Cd。生态风险评价结果表明该地区Cr为极强生态危害等级;Cu,Cd,Pb为低生态风险;Zn为中等或强生态风险等级,生态危害程度的排序为Cr>Zn>Cd>Pb>Cu。     

阜阳市城郊菜地重金属污染调查与评价

通过野外采样和实验室分析,对阜阳市城郊菜地土壤土壤中Pb、Cr、Cu、Ni、Zn和Cd等六种重金属的含量特征进行了研究,并利用单因子污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各种重金属的污染状况进行了评价。结果表明:研究区域菜地土壤中除Pb、Ni、Zn的平均值超过安徽省土壤背景值外,Cd、Cu、Cr平均值均低于安徽省土壤背景值,除部分区域Pb超标外,其它全部符合国家土壤环境质量二级标准要求。单因子污染指数法评价表明阜阳市城郊菜地表层土壤Ni有一定程度污染外,其它区域属于清洁区域。地累积指数法评价研究区域有不同程度的Pb、Ni、Zn的污染。六种重金属均未对采样点生态系统造成风险。整个研究区域土壤综合潜在生态风险程度属于轻微水平。     

湖北省铜绿山矿区农业土壤重金属形态及生物有效性

以铜绿山矿区农业土壤为研究对象,采用BCR连续提取法提取并测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的形态和含量,分析了重金属各形态、土壤p H和有机质之间的相关性;并对重金属分布特征和有效性进行了分析,探究土壤本身性质对矿区农业土壤重金属及其生物有效性的影响因子。结果表明:矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度大小为:CuZnPbCd;各重金属之间存在不同程度的相关性,Pb和Zn之间显著相关,二者可能属于同源污染物;四种重金属总量与土壤的p H和有机质不存在相关性;Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间有显著相关性,表明矿区农业土壤中重金属Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间相互促进、相互影响的作用较强;矿区农业土壤p H值与Pb_(可还原态)、Cd_(可还原态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可氧化态)之间均存在显著相关关系;有机质含量与Pb_(可还原态)、Pb_(残渣态)、Cu_(残渣态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可还原态)、Cd_(可氧化态)之间相关性显著,可见土壤的p H值、有机质都会对土壤中重金属的化学形态产生一定的影响;土壤中Pb、Cd的生物有效性主要受其全量、土壤p H和有机质的影响,而Zn和Cu受其全量、土壤p H和有机质的影响较小。     

环渤海典型海域潮间带沉积物中重金属分布特征及污染评价

对环渤海11个采样点潮间带沉积物中重金属含量进行了测定,结果表明：Cu、Cr、Zn、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.92,31.73,73.68,11.34,0.448,21.94 mg/kg。与国内典型的河口和海湾比较,Cu、Cr、Zn、As处于相对较低水平,Cd、Pb处于中等水平。各元素的空间分布特征总体为：高值区在辽东湾,次高值区在渤海湾,低值区位于莱州湾。相关性分析表明：Cr、Cu、Zn、Cd、Pb可能具有相似的输入源,As的主要来源可能与其他几种金属不同。地累积指数法评价结果显示：Cr、Cu、Zn、As属于清洁级别,Pb处于轻度污染水平,Cd以轻度污染为主,局部海域出现偏中度、中度污染。重金属元素污染程度排序为Cd > Pb > Zn > Cu > As > Cr。潜在生态危害指数法评价结果表明：重金属对渤海生态风险构成的危害程度排序为Cd > Pb > As > Cu > Zn > Cr。Cr、Cu、Zn、As、Pb均为低生态危害等级,Cd以中等生态危害等级为主,局部海域出现强、很强、极强生态危害等级。     

珠江三角洲大气干沉降金属元素浓度和来源分析

本文对珠三角地区137个大气干沉降样品中金属元素含量和来源进行了分析。金属元素几何平均浓度高低依次为Fe>Zn>Mn>Pb>Cu>(Ni,Cr,Rb)>V>(Li,Y)>Co>(Cd,Cs)>Tl,其中Fe的浓度最高为31573mg/kg,Tl的浓度最低为1.0mg/kg,金属元素浓度主要与周边环境和当地发展类型影响有关,采样点位于工业区周边的金属元素浓度最高,城市居民区和近郊区次之,远离城市和工业地区的相对较低。富集因子分析表明Cd、Zn、Cu、Ni和Pb元素受人类活动影响显著,污染严重;相关性分析得出Cu、Pb、Zn具有显著性相关,Cr、Ni分别与Mn、Co、Li、Zn显著性相关,表明它们可能具有相同来源;因子分析得出Rb、Cs、Y、Mn、Ni、Li、Co主要受到土壤扬尘来源的影响,Pb、Cu、Cd及Ni、Cr与当地工业化和城市化过程密切相关,其中Pb元素主要受到燃煤和交通扬尘的污染,Cu和Cd元素主要来源于工业生产中产生的重金属污染。     

三峡水库蓄水对消落带土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量的影响

为揭示水位涨落形成系列淹水梯度对消落带土壤重金属含量的影响,论文采集三峡水库忠县消落带土壤,分析了不同淹水深度土壤Cu、Zn、Cr、Cd含量,并探讨了这些重金属元素物质来源及其与三峡水库水位涨落关系。结果表明：1）不同淹水深度下消落带土壤重金属含量差异较大,长期淹水土壤Cu、Zn、Cd含量远远高于短期淹水和未淹水土壤,Cr则在不同淹水深度略有变化;2）除Cr相对独立外,不同淹水深度下土壤SOM、pH与土壤Cu、Zn、Cd含量密切相关,但pH、SOM间仅有微弱的相关关系;3）因子分析中因子1和因子2对Cu、Zn、Cr、Cd的累计贡献率为93.47%,Cu、Zn、Cd在第一轴载荷值为0.962、0.967、0.925,Cr在第二轴载荷值为0.998。研究发现：1）重金属输入来源和流向异质性是决定不同淹水深度Cu、Zn、Cr、Cd含量差异的重要原因,长期淹水显著增加了土壤Cu、Zn、Cd含量,但对Cr效应并不明显;2）区域土壤内Cr主要来源为自然源的土壤侵蚀和母岩风化,Cu、Zn、Cd来源于人为输入的库岸输入和长江上游来水悬浮颗粒沉积,应引起足够重视。     

高速公路沿线路面灰尘及土壤中重金属污染特征研究

本文选择昌九、昌樟、温厚三条高速公路为研究对象,采集了路面灰尘和路旁表层土壤,测定了其中锰、锌、铜、铅、锑和镉的浓度。通过分析重金属之间的相关性、重金属含量与车流量之间的关系,比较本研究与国内外相关文献,希望能说明锰、锌、铜、铅、锑和镉这几种重金属的来源,并对这几种重金属的污染状况进行了评价。研究结果表明,交通活动释放的锌主要来源于轮胎磨损;铜和锑主要来源于制动板的磨损;虽然汽油中禁止添加铅,汽车轮轴轴承摩擦、制动衬面摩擦还会释放出铅;轮胎、润滑油和金属表面都会释放出镉;虽然汽油中添加的锰基抗爆剂会向环境中释放锰,但交通环境路面灰尘和土壤中的锰仍主要来源于自然环境。路面灰尘和土壤中重金属含量与车流量之间显著正相关,其浓度从高到低呈现了相似的规律:Zn > Cu、Pb > Sb、Cd。路面灰尘中重金属单项污染指数:Cd≫Zn、Cu > Sb > Pb。土壤中重金属单项污染指数从高到低依次为:Cd > Sb > Cu > Zn > Pb。公路旁环境介质中重金属污染风险等级:Cd≫Cu > Pb > Zn。汽车尾气、制动板和轮胎磨损是交通源污染物的主要来源,而非尾气排放源是交通环境重金属污染物的主要来源。