紫花苜蓿对铅污染土壤修复能力及其机理的研究

以10 mmol/L Pb(NO3)2处理紫花苜蓿幼苗10 d,分析了Pb在紫花苜蓿幼苗根、茎、叶中的积累情况,Pb在根表皮细胞中的亚细胞区域化特点,以及Pb在紫花苜蓿体内的主要存在形式。结果表明,Pb在紫花苜蓿幼苗中积累量(M)特点为:M根 >M茎 >M叶。同时X-ray微区分析显示,胞间隙是紫花苜蓿积累Pb浓度最高的部位,细胞壁和液泡次之,胞质中最低。Pb的存在形式分析表明Pb在紫花苜蓿体内主要以难溶的形式存在,另外BSO能够加剧Pb污染对紫花苜蓿幼苗Pn和生长的抑制作用,显示了紫花苜蓿对Pb的耐受与植物络和素的形成有关。这些都表明紫花苜蓿对Pb具有一定的耐受机制,避免其对胞质代谢的毒性。同时紫花苜蓿具有很高的生物量和对Pb较高的富集作用,因此是一种很有利用价值的土壤铅污染修复植物。     

重金属废水的生物处理技术

介绍了重金属废水生物处理技术的一般原理 ,主要分析了微生物絮凝法、生物吸附法和植物修复技术的研究现状及应用前景。指出了利用生物化学方法处理重金属废水是一种长期、高效、经济、可靠的方法。     

表面活性剂强化重金属污染植物修复的可行性

表面活性剂因具有亲水亲脂的两亲性，已被广泛用来治理环境污染。利用表面活性剂强化植物萃取土壤重金属的可行性，是建立在表面活性剂、重金属、土壤、植物等四者之问的关系基础上的。文章根据乳化液膜分离、胶团强化超滤、金属液泡吸收等技术探讨了表面活性剂与重金属的关系。表面活性剂在其浓度超过临界胶束浓度时，在溶液中形成胶团，通过静电吸附与超滤，去除溶液中的重金属。超滤技术与ξ电位的试验结果确定了表面活性剂与土壤的关系，即土壤界面的吸附和金属缔合后，通过降低表面张力和增流作用解吸被吸附的金属。细胞膜透性学说揭示了表面活性剂与植物的关系．即表面活性剂改变生物膜的结构和透性，促使植物对重金属的吸收。开发环境友好性的生物表面活性剂是该研究领域的前沿方向。     

三叶草和黑麦草修复对炼锌废渣剖面养分及重金属分布特征的影响

为评价两种草本植物修复5年后的土法炼锌废渣剖面上养分及重金属分布特征,以废渣堆场上人工种植的三叶草（Trifolium repens）和黑麦草（Lolium perenne）为研究对象,分析两种草本植物剖面（0~60 cm）上不同粒径废渣中养分和重金属的分布特征.结果表明：随着废渣剖面深度增加,废渣中全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量逐渐降低,表层废渣（0~10 cm）中有机质含量大多显著（p<0.05）低于深层废渣（10~60 cm）;而表层废渣（0~20 cm）的有效态氮磷含量大多显著（p<0.05）高于深层废渣（20~60 cm）.有机质和全氮含量随着废渣粒径增大呈先增加后降低的趋势,其含量在粒径为0.25~0.5 mm的废渣中最高,而碱解氮和有效磷含量则随废渣粒径增大逐渐降低.三叶草修复作用下其剖面不同粒径废渣中有机质、全氮、碱解氮、全磷含量高于黑麦草.As、Cu、Pb、Zn含量随着废渣深度增加呈先降低后增加的趋势,且其在表层废渣（0~20 cm）中的含量高于深层废渣（20~60 cm）.除As外,Cd、Cu、Pb、Zn的含量总体表现为随废渣粒径增大而降低.两种植物修复作用下,酸可交换态As、Cd、Cu、Zn占比均随废渣剖面深度增加而增加,酸可交换态Cd、Cu、Pb、Zn占比均随废渣粒径增大而增加.综上,三叶草和黑麦草参与下垂直剖面上不同粒径废渣养分及重金属含量分布特征具有明显的差异.     

能源植物修复土壤镉污染过程中细菌群落分析

选取油脂类能源植物大豆和碳水化合物类能源植物玉米,采用高通量测序方法研究大豆、玉米修复Cd污染土壤过程中根际土壤细菌群落组成.结果表明,100 mg·kg-1Cd的添加会抑制玉米、大豆生长,其中,大豆生物量降低比玉米高.不同组织中根部Cd积累量最高,转移系数TF分别为0.56(玉米)和0.14(大豆).基于Mi Seq的群落分析表明,大豆、玉米根际土壤细菌主要包括Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)等33个门.细菌群落的PCo A和UPGMA分析表明,Cd的添加和能源植物种植均能对细菌群落结构产生影响,其中,Cd的添加影响最大.Gemmatimonas、Flavisolibacter、Flexibacter、Ramlibacter、Ohtaekwangia、Flavitalea等细菌在Cd胁迫条件或大豆、玉米种植条件下相对丰度有所变化,分析其可能在大豆、玉米耐受Cd污染中起作用.     

睡莲、梭鱼草对铜污染水体的修复效果研究

对水生植物睡莲(Nymphaea spontanea)、梭鱼草(Pontederia cordata)在5、15和25mg/L铜(Cu)质量浓度下的水体修复效果及生物富集作用进行了试验研究。结果表明,在实验条件下,30d后睡莲和梭鱼草对Cu全量的去除率分别为89%和58%。2种植物都能够用于修复Cu污染水体,且睡莲的修复效果和根部的Cu富集能力显著高于梭鱼草。初始浓度、修复时间及其交互作用对水体中Cu的去除具有极显著差异。植物鲜重增长率、修复效果、生物富集系数均随修复时间的延长和初始浓度的减小而增加。Cu溶解态及其全量具有较为一致的修复规律,去除率与修复时间呈高度相关的线性关系。今后应进一步探讨植物种植密度、修复时间和初始浓度对净化效果的综合影响。     

规模化农田土壤重金属污染修复的中试试验研究——以某镇土壤污染治理为例

农用地重金属污染长期以来一直是生态环境的热点和难点问题。2017年,对某镇农田土壤重金属污染开展详查,单项污染指数评价结果表明,镉超标率为67.60%(Pi>1),基于内梅罗污染指数法的评价结果显示,57.30%的点位受到不同程度的污染(PN≥1.0);2018年,分别选取钝化修复和植物修复进行中试试验,经钝化修复后土壤有效镉和总镉含量分别平均降低32.73%和5.64%。经超富集植物籽粒笕种植一季修复后,土壤总镉含量降低15%以上。本次中试试验修复效果良好,能为下一阶段的土壤镉污染修复方案的制定和优化提供科学的依据,为全国农用地重金属污染修复提供了有价值的借鉴意义。     

Accumulation, distribution and transformation of DDT and PCBs by Phragmites australis and Oryza sativa L.: II. Enzyme study

Two wetland plant species, Phragmites australis and Oryza sativa, were grown in a glasshouse under hydroponics conditions. Enzyme extracts from different parts of the plants were used to determine the transformation rate of o,p′-DDT, p,p′-DDT and PCBs. The organic pollutants were directly spiked into the enzyme extracts, and samples were collected every 30 min and analyzed with a GC-ECD. Root extracts of P. australis readily degraded and transformed DDT and some PCB congeners with a low degree of chlorination. In contrast, crude extracts of O. sativa showed no appreciable degradation or transformation of DDT or PCBs. Inhibition studies indicated that the degradation and transformation of both DDT and PCBs by P. australis enzymes were partly mediated by peroxidase and the plant P-450 system. PCBs with a high degree of chlorination were highly resistant to transformation or degradation by plant enzymes. Both wetland plant species accumulated substantial quantities of the persistent organic chemicals but had different degradation capacities. The enzyme systems in P. australis were much more effective that those in rice in the degradation and transformation of the organic pollutants.     

Transgenic Spartina alterniflora for phytoremediation

Perennial monoculture forming grasses are very important natural remediators of pollutants. Their genetic improvement is an important task because introduction of key transgenes can dramatically improve their remediation potential. Transfer of key genes for mercury phytoremediation into the salt marsh cordgrass (Spartina alterniflora) is reported here. S. alterniflora plays an important role in the salt marsh by cycling of␣elements, both nutrients and pollutants, protects the coastline from erosion, is a keystone species in the␣salt marsh supporting a large food web, which in turn supports a significant segment of economy, including tourism, has an impact on cloud formation and consequently on global weather, and is thus an ecologically important species relevant for our life-support systems. Embryogenic callus of S. alterniflora was co-inoculated with a pair of Agrobacterium strains LBA4404 carrying the organomercurial lyase (merB) and mercuric reductase (merA) genes, respectively, in order to co-introduce both the merA and the merB genes. Seven stable geneticin resistant lines were recovered. The presence of merA and merB genes was verified by PCR and Southern blotting. All but one transgenic lines contained both the merA and the merB sequences proving that co-introduction into Spartina of two genes from separate Agrobacterium strains is feasible and frequent, although the overall frequency of transformation is low. Northern blotting showed differences in relative expression of the two transgenes among individual transformants. The steady-state RNA levels appeared to correlate with the phenotype. Line #7 showed the highest resistance to HgCl₂ (up to 500 μM), whereas line #3 was the most resistant to phenylmercuric acetate (PMA). Wild-type (WT) callus is sensitive to PMA at 50 μM and to HgCl₂ at 225 μM.     

野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究

植物修复作为一项绿色修复技术,是石油烃污染土壤有效而可行的修复方法之一.野生观赏植物应用于植物修复,不仅能展现野生植物的良好耐性,在治理污染的同时美化环境,还能发挥观赏植物的特性,避免将污染带入食物链.本研究通过温室盆栽试验探讨了野生观赏植物长药八宝(Hylotelephium spectabile(Boreau)H.Ohba)对大港油田石油烃污染土壤的修复潜力.结果表明:长药八宝对石油烃污染的盐碱土具备良好的耐性,虽然长药八宝的地上部生物量相对于对照组有所降低,但与修复活动更为相关的根部生物量并未受到明显抑制,长药八宝也未表现出明显的毒害症状;长药八宝对石油烃污染土壤的修复效果比较显著,当土壤石油烃浓度为11874 mg·kg-1、20075 mg·kg-1和38986mg·kg-1时,其降解率分别为47.99%、24.49%和22.98%,明显高于空白对照组的降解率(仅为32.37%、21.57%和17.64%)(p0.01);通过最大或然数法(most probable number,MPN)观测到11874mg·kg-1、20075 mg·kg-1和38986 mg·kg-1浓度的石油烃污染胁迫下,烷烃和芳烃降解菌的数量都要高于空白对照组,这在一定程度上促进了根际微生物对石油烃的降解.总之,长药八宝对一定浓度的石油烃污染盐碱土具备良好的耐性,对土壤中石油烃污染物具备较高的降解率,具备修复总石油烃浓度在40000mg·kg-1以下的石油烃污染盐碱土的能力.