菲污染土壤黑麦草/苜蓿间作修复效应

多环芳烃类化合物(PAHs)是环境中普遍存在的持久性有毒有机污染物,因具有强烈的"三致"作用,业已引起各国环境科学工作者的广泛关注,PAHs污染土壤的修复也已成为环境科学与工程领域的研究热点。以菲为PAHs的代表,研究了黑麦草/苜蓿间作对多环芳烃(菲)污染土壤的修复效应。通过温室盆栽模拟实验,观察到5 mg/kg和50 mg/kg污染水平没有明显抑制黑麦草和苜蓿的生长;黑麦草/苜蓿间作促进了植物对土壤菲的吸收,且间作体系根系富集系数大于单作;土壤中菲的可提取浓度随时间的延长逐渐减少,在菲重度污染土壤上,黑麦草/苜蓿间作修复效果明显优于单作,菲去除率可高达90.53%。因此,对于重度PAHs污染土壤该体系是一种有实际应用价值的间作修复体系。     

生物菌肥与石灰配施对水稻吸收积累Cd的影响

采用田间随机区组试验的方法,研究了基施生物菌肥(Bi处理)与追施石灰(L处理)及其配合施用(Bi+L处理)对晚稻湘晚籼12号生物量、水稻对土壤Cd的富集情况、4个生育期内各部位间转运系数以及各部位中Cd含量的影响。结果表明,水稻各部位间Cd含量从大到小依次为根部、茎鞘、穗部、叶片,随不同生育期对营养物质的需求而改变,各处理不会影响水稻生物量及转运系数,并能降低水稻各部位富集Cd能力,使水稻糙米中Cd含量显著降低,其中以生物菌肥与石灰配施的降Cd效果最佳。     

水葱修复土壤镉污染潜力的研究

野外观察与研究发现水葱(Scirpus tabernaemontani G.)可以耐受土壤中高浓度的重金属污染,并对镉(Cd)有很高的生物富集量.实验室水培试验研究了两个主要因素,营养液pH与Cd含量,对水葱生物量以及Cd富集效果的影响.结果表明,它可耐受高浓度Cd (30 mg/L)和大范围pH变化 (3.7～7.7).当营养液pH为4.7, Cd为25 mg/L时,水葱富集的Cd达到最大值:地上部分264.71 mg/kg,地下部分234.39 mg/kg,平均转运系数1.13.这显示了它用于植物修复Cd污染土壤的潜力.     

植物混种原位修复多环芳烃污染农田土壤

通过比较实验前后土壤微生物主要类群数量、PAHs降解菌数量、土壤PAHs含量和植物不同部位PAHs含量变化,评价植物单种和混种野外原位修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的效果。结果显示,150 d天生长期内,黑麦草/小麦混种及黑麦草/蚕豆混种修复效果最好,对土壤PAHs总量的降解率分别达到了59.4%和64.8%。同时,这2个混种处理土壤细菌、真菌和PAHs降解菌数量分别显著高于相应的小麦、蚕豆和黑麦草单种处理。植物不同部位PAHs含量高低次序为根部>茎叶≈籽粒。混种模式下,蚕豆和小麦不同部位PAHs含量比单种模式的不同程度降低,特别是籽粒部。植物混种模式不仅显著提高了土壤PAHs的降解率,还降低了农作物体内PAHs含量,实现了边生产边修复,在污染农田土壤修复领域有着广阔的应用前景。     

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。     

不同纳米修复剂对污染土壤中胡萝卜吸收、转运Cd的影响

通过盆栽实验研究不同纳米修复剂(羟基磷灰石HAP、赤泥RM、Fe3O4、胡敏酸-Fe3O4)对2种不同污染土壤Cd吸收、转运的影响。结果表明,上述纳米修复剂均可显著增加胡萝卜植株生物量,显著提高植株Cd胁迫的耐受指数;不同土壤施用不同纳米修复剂均显著降低胡萝卜植株Cd的含量,并且随着修复剂施加浓度的增加而显著降低;与对照相比,植株茎叶Cd含量最大降低达78.8%,根中Cd的含量最大降低67.8%;添加不同修复剂能不同程度地降低了土壤中Cd的转运系数和富集系数,这可能与施用不同纳米修复剂促进了土壤中非残留态Cd向残留态Cd的转化有关,总体而言,不同纳米型修复剂对降低Cd的有效性顺序为:RM～HAP>胡敏酸-Fe3O4>Fe3O4。     

原位钝化对Cd污染农田棕壤的修复效果研究

对常规钝化剂在大田条件下对Cd污染农田(小麦种植棕壤)的修复效果进行评价.结果表明,钙镁磷肥、氯铝酸钙、凹凸棒土3种钝化剂均能不同程度地提升土壤pH、降低土壤有效态Cd含量以及小麦秸秆和籽粒中Cd含量,并提高小麦产量.施加钙镁磷肥1500 kg/hm2(记为CMP1500)后,土壤pH提升效果最明显,pH提高了0.55...     

大豆、龙葵单作和间作对芘污染土壤的修复

土壤多环芳烃(PAHs)污染控制是当前土壤污染防治与保护的热点问题.采用室内盆栽实验,选择PAHs中具有代表性的四环化合物芘(Pyrene)作为研究对象,研究了大豆、龙葵单作和间作对不同浓度芘污染土壤的修复效果.结果表明:低浓度的芘(10 mg/kg)在一定程度上促进了大豆的生长,而高浓度的芘(250 mg/kg)则对大豆的生长有抑制作用;龙葵的生长没有受到芘污染(10~250 mg/kg)的影响;间作对大豆、龙葵的生长均有不同程度的促进作用.污染物芘在大豆和龙葵(成熟期)中的分布情况是:地下部分>地上部分;间作并未对大豆、龙葵中的芘含量造成显著影响.同一污染水平下,不同种植模式的修复效果为:大豆-龙葵间作> 大豆单作 >龙葵单作> 无植物对照.因此,大豆-龙葵间作是一种既能有效修复芘污染土壤,又能充分利用污染土地资源的修复模式.     

添加造纸污泥对土壤-白萝卜系统中镉迁移的影响

采用盆栽实验方法研究了红壤、紫色土母质发育的水稻土（红壤、紫色土）添加不同量的造纸污泥对土壤-白萝卜系统Cd迁移的影响。结果表明：添加造纸污泥能提高土壤的pH、有机质、N、CEC,降低紫色土有效态Cd含量;添加造纸污泥显著降低了白萝卜叶、地下茎中Cd含量,显著降低土壤-白萝卜系统中Cd的转运系数及富集系数;Cd的转运系数和富集系数与土壤pH、有机质存在显著负相关关系;红壤和紫色土中造纸污泥最适添加量分别为5%、10%时,白萝卜根茎中Cd含量以及Cd的转运系数和富集系数可达到相对最低值。造纸污泥农用能够在一定程度上降低重金属有效性,阻止其在土壤-作物系统中的迁移,可以为造纸污泥资源化和安全利用提供新途径。     

碳酸钙和海泡石组配对水稻中Pb和Cd迁移转运的影响

为研究组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)对农田土壤重金属Pb和Cd的固化效果以及水稻各部位吸收累积Pb和Cd的影响,在湘南2个矿区(矿区A和矿区B)附近污染稻田中施用了不同添加量的LS (0、2、4和8 g/kg),并进行了水稻种植的田间实验。结果表明,(1)施用2~8 g/kg的LS能使矿区A和矿区B土壤pH值分别增加1.11~1.95和1.61~2.31个单位,能使矿区A和矿区B土壤中Pb和Cd的TCLP提取态含量分别降低18.6%~62.7%、15.7%~37.1%和38.6%~66.7%、0~76.6%。(2)LS能不同程度地降低水稻各部位重金属含量。矿区A糙米中Pb和Cd含量降低9.4%~35.6%、56.1%~66.8%;矿区B糙米中Pb含量降低14.4%~36.6%,而Cd含量变化不明显。(3)LS对水稻中Pb和Cd在各部位之间的转运系数均有不同程度的影响,其中Pb和Cd从茎叶到谷壳的转运系数最大,说明水稻茎叶对重金属的转运能力最强。(4)LS添加量为8 g/kg时,Pb和Cd从谷壳到糙米的转运系数最小,且糙米中Pb和Cd含量最低。     

天津地区不同茄子种植模式对土壤氮磷淋溶损失的影响

蔬菜种植具有水肥需求量大等特点,导致菜地土壤氮磷淋溶损失(以下简称淋失)风险较高。茄子作为中国主要的蔬菜种类之一,其种植地氮磷淋失问题不容忽视。为探索降低茄田土壤氮磷淋失风险的种植模式,采用田间渗滤池技术,对不同种植模式(茄子单作、茄子/小白菜间作、茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱、茄子/小白菜间作+柠条/沙棘植物篱)下菜地土壤淋溶液中氮磷含量进行监测,研究茄子不同种植模式对土壤氮磷淋失的影响。结果表明,在4种种植模式中,以茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱对TN、NO_3~-淋失拦截效果最佳,较茄子单作分别降低46.14%、51.62%;然而,不同种植模式对NH_4~+的淋失拦截无显著差异。与茄子单作相比,其他种植模式对TP的淋失拦截显著,其中以茄子/小白菜间作最佳,较茄子单作相比显著减少了40.80%。在茄子生产过程中,茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱能够有效降低土壤氮磷淋失风险,是适宜天津地区治理菜地氮磷淋失的一种有效措施,研究成果将为治理天津地区面源污染提供技术指导。     

小花南芥与玉米间作对Pb化学形态及富集特征的影响

间作植物根与根之间的相互作用影响根际土壤理化性质。目前关于超富集植物与作物间作根际土壤pH是否引起Pb赋存形态的变化,不同赋存形态与超富集植物和作物富集Pb的差异机理尚不清楚。设置不同Pb处理浓度,小花南芥和玉米间作、单作为对照的土培实验。随着Pb处理浓度增加,间作小花南芥生物量显著增加,范围为19.00%~181.08%,Pb富集系数为2.78,显著增加74.02%,转运系数为1.46,变化不显著,其中Pb含量显著增加25%。Pb赋存形态主要以难溶态果酸盐、蛋白质和磷酸盐结合态存在,约占总量的50%,间作显著降低小花南芥根际土壤溶液、根和茎叶中的pH;间作玉米生物量随着Pb处理浓度先显著增加后降低,增加范围为18.59%~49.48%,Pb富集系数平均为0.53,显著降低34.57%,转运系数平均为0.56,显著降低12.51%,Pb赋存形态以草酸盐结合态存在,约占30%,间作显著增加玉米根际土壤溶液、根和茎叶中的pH。揭示间作改变2种植物根际土壤溶液、根和茎叶中pH,从而引起Pb化学形态不同,这是导致超富集植物小花南芥吸收富集Pb,降低玉米体内Pb的主要原因。     

黑麦草修复重金属污染土壤与废水及富集植物的微生物降解

为了研究黑麦草(Lolium perenne)修复复合重金属污染土壤与废水的综合利用效应,探索微生物对富集重金属黑麦草的降解效果,以复合重金属污染的土壤与废水为修复对象,利用黑麦草对土壤和废水进行修复,并考察了黑麦草的重金属含量、富集量、富集系数和转移系数。采用8种微生物对富集重金属黑麦草进行降解,考察黑麦草的失重率,黑麦草纤维素、半纤维素和木质素的变化情况以及重金属的浸出效果。结果表明:黑麦草对重金属污染的土壤与水体均具有较好的修复效果;在土壤修复阶段,黑麦草对U的富集系数最大,达到7.43;而对Cd的富集系数为2.61,对Pb和Sr的修复效果不明显;在废水修复阶段,黑麦草对U的富集量达到1 213.70 mg·kg-1DW,U、Cr、Sr、Co的富集系数和转移系数均大于1,其中U的富集系数达到11.24。另外,里氏木霉(Trichoderma ressei)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对富集黑麦草的总降解率达到60%以上;里氏木霉(Trichoderma ressei)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus lincheniformis)对重金属的平均浸出率分别达到87.19%、90.58%和90.33%。在重金属污染的土壤和水体中,通过对黑麦草的循环使用,可以提高黑麦草的综合利用效率,有效减少富集生物质的产生;同时微生物对富集生物质有较好的降解能力。研究为重金属富集生物质微生物处置以及重金属回收技术奠定基础。     

耐镉产铁载体菌株的分离及鉴定

从黑麦草(Lolium perenne L.)根际土壤中分离到1株耐镉产铁载体细菌LY02,经形态观察和16S r DNA序列测定以及同源性分析鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。该菌株能够分泌吲哚乙酸(IAA),促进磷的溶解,有利于提高黑麦草种子发芽率和抵抗镉胁迫的能力,因此可以与黑麦草互利共生。该菌株对Cd2+的最大耐受质量浓度为10 mg/L,可以促进土壤中的镉向可溶性的生物有效态转化,从而有利于黑麦草对镉的富集。     

区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉 (Cd) 污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛 (Monte-Carlo) 随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值 (0.6 mg·kg⁻¹) ,84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准 (0.1 mg·kg⁻¹) 。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

不同种植模式下添加伊利石对污染土壤的修复

为了探究伊利石与种植模式在重金属污染修复中的应用效果,采用室内盆栽试验,测定了植物的生理生化指标和土壤、植物的重金属含量,评价了不同种植模式下植物对重金属的吸收富集能力。结果表明,添加伊利石可以显著提高土壤pH,枸骨(Ilex cornuta var.fortunei)与绿萝(Epipremnum aureum)间作模式有利于提高土壤的有机质含量,提高枸骨抗逆性。添加1%(质量分数)伊利石后,各处理Pb有效态含量显著低于空白对照,而Zn有效态含量无显著性差异。枸骨与绿萝间作模式下,土壤有效态Zn含量显著高于绿萝单种,而与枸骨单种无显著差异。间作模式下,绿萝地上部Pb含量高于单种107.92%,而地下部Pb较单种显著降低19.69%。因此,枸骨与绿萝间作可显著提高绿萝对Pb的转运能力。     

植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复

为了研究植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复效果,本研究采取实验室模拟实验的方法,通过种植黑麦草、芥菜、苜蓿和高羊茅,进行Cd、B[α]P污染土壤修复植物的筛选。结果表明,芥菜和黑麦草对土壤中有效态Cd均有富集能力。黑麦草对B[α]P污染土壤修复效果比苜蓿、高羊茅的修复效果强,75 d时,平均富集系数最高为1.1。在Cd-B[α]P复合污染土壤植物修复效果的研究中,选择在土壤中种植黑麦草,结果表明,黑麦草对Cd-B[α]P复合污染土壤中Cd和B[α]P 有良好地去除作用,75 d时,分别达到58.55%和89.95%。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

外源有机酸对小飞扬草(Euphorbia thymifolia L.)修复镉污染土壤的影响

植物修复有许多优点,但当用于重金属含量较高的土壤时,通常修复效率较低。研究了添加外源柠檬酸、草酸、苹果酸对镉超积累植物小飞扬草(Euphorbia thymifolia L.)富集Cd的影响,以及3种外源有机酸对土壤pH、Cd形态及小飞扬草根系生理生化特性的影响,探讨利用有机酸强化小飞扬草修复镉污染土壤的可能性及其作用机制。结果表明,土壤Cd含量为247 mg/kg时,种植15 d后,3种有机酸均提高了小飞扬草根和地上部Cd含量,强化效果:草酸>柠檬酸>苹果酸,10 mmol/kg草酸的加入使小飞扬草地上部分Cd含量达最大值77.21 mg/kg,比对照组提高87.72%。加入有机酸使土壤pH从7.65下降至6.01~7.45,BCR三步提取法分析土壤Cd形态结果表明,酸溶态Cd含量增加,残渣态Cd含量减小。加入20 mmol/kg苹果酸降低了根系的活力和ATP酶活性,根细胞膜透性与对照组无显著性差异,而加入5、10和20 mmol/kg的柠檬酸、草酸和5、10 mmol/kg的苹果酸均显著增加了小飞扬草根系的活力和ATP酶活性,减小了根细胞膜透性。说明添加3种外源有机酸能强化小飞扬草修复Cd污染土壤,利用外源有机酸很有可能成为提高重金属污染土壤植物修复效率的有效途径。     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。