构树修复对重金属污染土壤环境质量的影响

通过温室盆栽试验,研究构树（Broussonetia papyrifera）生长对重金属污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响.结果表明,构树修复污染土壤中酶活性和微生物多样性明显提高.经270d培养后,构树生长土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与种植土壤相比分别显著（P<0.05）提高3.12倍和2.29倍;土壤脱氢酶与有效态As、Cd、Pb、Zn和Cu含量,蔗糖酶与有效态Cd含量,以及磷酸酶与有效态Cd和Cu含量之间呈显著负相关（P<0.05）.根据16S和18S rDNA PCR-DGGE分析表明,构树修复可提高污染土壤中细菌和丛枝菌根真菌多样性.上述结果表明,构树修复可有效改善重金属污染土壤的环境质量.然而,污染土壤中重金属有效态含量下降不明显,必须辅助物理和化学措施来强化构树对重金属污染土壤的生态修复潜力.     

Modeling rhizofiltration: heavy-metal uptake by plant roots

The discovery of phytoaccumulation potential of plant species has led to its application for remediation of heavy-metal-contaminated soil and wastewater, which is termed as phytoextraction/rhizofiltration. For prediction, analysis, planning and cost-effective design of such systems, mathematical models not only are used as a screening tool but also provide optimal parameters like harvesting time, irrigation schedule, etc. Several laboratory and field scale studies have been carried out in the past, and mathematical expressions have been developed by various researchers for different phenomena like metal adsorption in soil, plant root growth with time, moisture and metal uptake by plant root, moisture movement in unsaturated zone, soil moisture relationship, etc. The complete design of any such phytoremediation program would require the knowledge of behavior of heavy-metal movement in soil, water and plant root system. In this paper, a model for simulating heavy-metal dynamics in soil, water and plant root system is developed and discussed. The governing non-linear partial differential equation is solved numerically by implicit finite difference method using Picard's iterative technique, and the formulation has been illustrated using a characteristic example. The source code is written in MATLAB.     

玉米对受污染河道复合沉积物的修复

为减轻城市河道沉积物的受污染程度,利用温室盆栽玉米对其中的污染物进行了修复研究试验.结果表明,玉米体内累积最多的重金属是zn,占沉积物中Zn总量的56.69%,其中地上部分为1 985.56 mg·kg-1,占沉积物中Zn总量的30.16%,其余重金属(Pb、Cu、Ni、Cd)均为地上部分小于地下部分;Cd在玉米地上部分的累积量为2.33 mg·kg-1,为沉积物中Cd总量的40.10%;地上部累积的Zn、Pb、Cu和Ni等重金属数量与其离子交换态量显著相关,与重金属总量相关性不明显.种植玉米后沉积物中大分子有机物逐渐向小分子过渡,有效降低了有机物的污染.玉米的根际作用增加了沉积物中的微生物和酶活性.种植玉米较好地修复了受污染河道复合沉积物.     

Assessment of Pb uptake, translocation and immobilization in kenaf (Hibiscus cannabinus L.) for phytoremediation of sand tailings

The potential of kenaf (Hibiscus cannabinus L.) for phytoremediation of lead (Pb) on sand tailings was investigated.A pot experiment employing factorial design with two main effects of fertilizer and lead was conducted in a nursery using sand tailings from an ex-tin mine as the growing medium.Results showed that Pb was found in the root,stem,and seed capsule of kenaf but not in the leaf.Application of organic fertilizer promoted greater biomass yield as well as higher accumulation capacity of Pb.In Pb-spike...     

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%。     

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。     

氮素形态对烟草根际镉的有效性及镉吸收的影响

采用盆栽实验,研究了不同氮素形态对酸性紫色土和中性紫色土中烟草根际有效镉含量及烟草吸收镉的影响。结果表明,氮素形态对烟草根际有效镉含量的影响不显著,但铵态氮(AN)和铵态氮+硝化抑制剂双氰胺(AN+DCD)使非根际有效镉含量显著提高。2种土壤中,烟草的生物量均以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉含量在酸性紫色土中以硝态氮(NN)处理最高,中性紫色土中则以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉累积量均以AN+DCD和AN+NN处理最高。从植物修复角度,2种土壤宜以铵态氮与硝态氮混合或铵态氮与双氰胺混合方式施用。     

外源钙对镉胁迫下苎麻生长及生理代谢的影响

以苎麻为实验材料,采取营养液栽培方式,研究了不同浓度的钙(0、1、5和10 mmol·L-1)在5 mg·L-1 氯化镉胁迫下,对苎麻幼苗生长及植物体内重金属的积累、光合作用、抗氧化作用等的影响。研究结果显示,中浓度钙处理(5 mmol·L-1)能明显缓解镉胁迫对苎麻的毒害作用。与单独镉处理相比,外源5 mmol·L-1钙处理苎麻地上部分和根部的生物量分别为单独镉胁迫下的1.21倍和1.32倍,叶绿素含量增加了19.77%,丙二醛和过氧化氢含量分别下降了19.09%和29.02%,抗氧化酶的活性也发生了相应变化;低浓度钙处理(1 mmol·L-1)显著提高了苎麻茎叶中镉的含量,分别为单独镉胁迫下的2.54倍和3.59倍。由此表明,外源钙和镉的交互作用与外源钙的浓度密切相关。     

外源螯合剂CA和NTA对苎麻修复铅镉复合污染土壤的影响

采用盆栽实验,研究了在两组铅镉复合污染（Cd（10 mg·kg-1）/Pb（100 mg·kg-1）和Cd（50 mg·kg-1）/Pb（500 mg·kg-1））条件下,不同浓度的柠檬酸（CA）和氮三乙酸（NTA）（0,1,5,10 mmol·kg-1）对苎麻生物量、地上部分丙二醛（MDA）含量和抗氧化酶活性、苎麻各部分对Pb和Cd的积累的影响。结果表明,CA和NTA的应用均能促进苎麻的生长和提高Pb和Cd在苎麻体内积累。CA在促进苎麻生长、增强了苎麻对Cd的吸收和转移方面效果显著,但是,CA对Pb的提取和转移促进效果不显著。NTA促进苎麻对Pb的吸收和转移,并且同样有助于Cd的植物修复。苎麻体内CAT,SOD,POD活性和MDA含量变化表明CA和NTA缓解了Cd和Pb对苎麻的氧化胁迫。因此,外源螯合剂CA和NTA的应用有利于铅镉复合污染土壤的植物修复。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg^-1)、EDTA(2 mmol·kg^-1)和柠檬酸(4 mmol·kg^-1)最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P < 0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%~10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。