镉铜胁迫下紫苏的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验,分析了紫苏（Perilla frutescens（L.）Britt.）在Cd、Cu胁迫下生长响应及其对Cd、Cu的耐性、吸收和累积特征。结果表明,在Cd处理浓度≤60 mg.kg^-1和Cu处理浓度为≤600 mg.kg^-1时,紫苏株高和根长均随处理浓度提高而增加,此后则随处理浓度增加胁迫作用渐趋明显。植株地上部和根部Cd的最高含量分别是331.51和991.14 mg.kg^-1,Cu的最高含量分别为228.65和2 030.63 mg.kg^-1。植株地上部Cd和Cu的最大富集量分别为66.70和36.52μg.plant^-1。植株Cd、Cu富集系数分别为2.59-15.42和0.14-1.24,迁移系数分别为0.35-1.44和0.07-0.56。因此,该植物可用于Cd、Cu污染土壤的修复。     

印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd胁迫的响应

通过盆栽试验研究了印度芥菜对土壤Cd污染的耐性及其生理生化特性响应。结果表明,印度芥菜对Cd胁迫表现了较强的耐性,在Cd添加量为0～200mg·kg-1的情况下,印度芥菜能够顺利发芽、生长,其生物量出现了先增后降的＂抛物线型＂变化规律,Cd主要影响其生殖生长,大量的Cd使印度芥菜延迟进入生育期。植株体内Cd浓度随土壤Cd浓度增加而升高,地上部可达7.824～102.672mg·kg-1,地下部可达0.374～191.910mg·kg-1。地上部富集系数呈逐渐降低的趋势,而地下部富集系数呈逐渐升高的趋势。转移系数为20.920～0.535,呈逐渐降低趋势。随着土壤Cd胁迫浓度的增加,印度芥菜3种酶活性均呈先增后降的＂抛物线型＂变化趋势,并且出现抗性酶活性高峰所对应的土壤Cd浓度相同,均为120mg·kg-1,在Cd高浓度水平下酶活性普遍受到抑制,在最高浓度处理时的酶活性均明显低于对照。根区土壤中微生物数量为细菌〉放线菌〉霉菌,随着Cd添加量的增加,土体内微生物的数量也增加,但当Cd添加量〉160mg·kg-1时,微生物数量下降。     

印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

通过盆栽试验对比研究了印度芥菜(Brassica juncea)和油菜对复合污染土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复效率.初步探讨印度芥菜品种Wild Garden Pungent Mix净化重金属污染土壤的应用潜力.结果表明:Cd,Pb复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1～2.0倍.印度芥菜和油菜对重金属Cd,Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能力顺序均为Cd＞Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100 mg/kg以上.表现出了超富集植物的特性.但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜.同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存在复合效应.本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%～9.22%,是同处理下油菜的2.1～3.5倍;印度芥菜对Pb的净化率只有0.015%～0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4～5.5倍,但远小于对Cd的净化率.研究表明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力.     

湖南冷水江锑矿区苎麻对重金属的吸收和富集特性

通过野外调查采样,分析了湖南冷水江锑矿区土壤的重金属含量,以及矿区9个采样点的苎麻对Sb、Cd、As和Pb4种重金属的吸收与富集能力及其富集特征。结果表明,矿区土壤受Sb污染严重,9个采样点Sb含量超过全国土壤背景值40～11503倍;伴生有Cd、As、Pb污染,Cd平均含量（13.08mg·kg-1）和As平均含量（82.64mg·kg-1）明显高于土壤环境质量标准的三级警戒值,Pb平均含量（71.27mg·kg-1）明显高于全国土壤背景值。苎麻叶和花混合样中的Sb最高达到1103mg·kg-1;苎麻体内的Cd含量均高于一般植物2～10倍,Cd富集系数最高为2.1,转运系数最高为3;As富集系数最高为1.04,转运系数最高为12.42;苎麻地上部对重金属迁移能力较强,当季对Sb、Cd、As迁移量分别达796.55、11.20和31.34mg·m-2。本研究说明苎麻对复合重金属具有一定的耐性,为复合污染植物修复提供了一种新的种质资源。     

Pb(铅)富集植物品种的筛选

为选择和筛选富集重金属或对重金属具有耐性的植物，为利用植物修复重金属污染土壤提供参考，该研究通过温室砂培和土培的方法，对生长于铅锌尾矿区的36种植物进行了筛选，以叶片叶绿素含量、株高、植株含Pb量为Pb富集植物的筛选指标。同时满足下列条件，即：植物叶片中叶绿素含量：处理/对照＞0.90；株高：处理/对照≥1.00和含Pb量＞500 mg/kg的植物可以用做进一步的耐性试验。按以上标准筛选出6个富集Pb的植物品种，分别是香根草、绿叶苋菜、裂叶荆芥、羽叶鬼针草、紫穗槐和苍耳。     

间作条件下超积累和非超积累植物对重金属镉的积累研究

通过温室盆栽试验,研究了超积累植物龙葵、非超积累植物黑麦草、苋菜分别与玉米间作条件下对重金属Cd的积累特性。结果表明,几种间作作物中地上部生物量最大的是龙葵,其次是苋菜,最小的是黑麦草,其中土壤Cd浓度为1.59 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.41、10.6倍;土壤Cd浓度为1.92 mg/kg时,龙葵地上部生物量分别是苋菜、黑麦草的2.42、9.06倍,3种富集植物地上部生物量的差异达到显著水平。玉米间作条件下超积累植物龙葵各器官中Cd含量表现为叶茎籽粒根,即地上部大于根部;而苋菜中Cd含量表现为根茎叶,黑麦草中Cd含量表现为根部地上部,即非超积累植物Cd含量为根部大于地上部。土壤中Cd含量为1.59 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的28.0、59.9倍;龙葵的富集系数是苋菜、黑麦草的28.2、59.3倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的8.08、55.9倍。土壤中Cd含量为1.92 mg/kg时,龙葵地上部Cd累积量分别为苋菜、黑麦草的30.8、43.5倍;龙葵的富集系数分别是苋菜、黑麦草的29.4、41.4倍,转运系数分别是苋菜、黑麦草的7.98、53.6倍。综上可知,超积累植物龙葵对土壤中Cd的吸收与转运能力远远大于非超积累植物苋菜、黑麦草,龙葵是最理想的与玉米间作的Cd污染土壤修复的植物修复材料。     

无瓣蔊菜对镉的积累特性研究

为从农田杂草中筛选出镉超富集植物用于镉污染农田的修复,本研究以无瓣蔊菜为试验材料,通过模拟不同浓度镉胁迫条件,探究不同镉浓度处理对无瓣蔊菜生长量、光合色素含量以及镉富集特性的影响,揭示无瓣蔊菜对镉污染土壤的修复能力。结果表明,随着土壤镉浓度的增加,无瓣蔊菜的生长受到抑制但无毒害症状,当土壤镉浓度≤75 mg·kg-1时,无瓣蔊菜的叶绿素含量有所降低,但与对照间无显著性差异;当土壤镉浓度达到75 mg·kg-1时,无瓣蔊菜地上部分镉含量为112.77 mg·kg-1,根系镉含量为69.87 mg·kg-1,且植株根系和地上部分对镉的富集系数(BCF)和转运系数(TF)均大于1,说明无瓣蔊菜是一种镉富集植物。转运量系数(TAF)以及镉积累量与土壤镉浓度的回归分析表明,镉在无瓣蔊菜中的分布规律为地上部分根系。当土壤镉浓度≤50mg·kg-1时,镉元素从根系到地上部分的转运能力增强,有利于无瓣蔊菜富集镉。综上所述,无瓣蔊菜对镉有很强的耐性,可吸收土壤中的镉,并转运积累到地上部分,收获后将其迁移出土壤,以达到修复镉污染的目的。无瓣蔊菜适用于镉污染浓度在75 mg·kg-1以内的农田修复。本研究为筛选优良超镉富集植物材料提供了相关的科学依据。     

微生物对土壤Cd Pb和Zn生物有效性的影响研究

采用土壤盆栽模拟试验方法,研究了接种不同微生物对重金属富集植物——印度芥菜修复土壤中Cd、Pb、Zn的作用效果。结果表明,接入菌株JA27、JC55、JC40不仅显著促进植物的生长,提高印度芥菜的生物量,降低了土壤pH,并且对土壤Cd、Pb、Zn产生活化作用,使土壤Cd、Pb、Zn有效态含量显著增加,增强印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn吸收量,显著提高了富集植物的修复效果。以上3个处理使印度芥菜地上部Cd、Pb、Zn吸收量分别提高了117%～137%、37%～62%、9%～15.1%。接种JB37对土壤Cd、Pb、Zn产生钝化作用,并且抑制印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的吸收。JB37处理印度芥菜地上部Pb、Zn吸收量分别降低了72.5%、27%,对Cd吸收量无显著影响。     

高羊茅和黑麦草对污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特征

以潮褐土为供试土壤,通过模拟试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)和黑麦草(Lolium multif lorum)对复合污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特点。结果表明,在土壤Cd,Pb,Zn复合污染处理条件下,高羊茅Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.76,19.77,418.18 mg/kg,地下部分别为129.82,256.66,354.66 mg/kg;黑麦草Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.57,26.13,467.18 mg/kg,地下部分别为114.53,155.98,513 48 mg/kg。通过方差分析,这两种草坪草的重金属富集量没有显著差异,并且富集规律呈现较为一致的特点。地上部的富集量和土壤重金属含量的离子冲量呈显著的线性相关。这两种草坪草对其重金属的富集能力顺序为:Zn>Cd>Pb,其中对Zn的吸收呈现富集植物的特性规律,当土壤Zn含量>400 mg/kg时,其转运系数>1,地上部对Zn的富集能力很强,可作为Zn污染土壤的修复植物。通过偏相关和多元回归分析表明,这两种草坪草在土壤Cd,Pb,Zn复合污染条件下均未产生复合效应。     

六种乡土树种重金属富集特性试验研究

有针对性地选取广东地区常见的六种绿化乡土树种进行重金属富集特性试验研究。在轻度污染的Cd-Pb-Cu土壤上,六种植物生物量均未显著下降。植物重金属富集系数与土壤重金属质量分数相关,与植株生物量没有显著相关关系。香樟、小叶榕、构树、人面子的根部Cd的富集系数大于1,石斑木地上部及根部Cd的富集系数均大于1;香樟、小叶榕、构树的根部Pb的富集系数大于1;小叶榕的根部Cu的富集系数大于1。六种植物对重金属均有不同程度的富集能力,且表现为根部富集能力大于地上部,并非超富集植物。抗逆性强、根系发达、生物量大的乡土树种可作为修复城市低Cd-Pb-Cu复合污染场地的园林植物。     

Cd/Zn 及Cd /Zn/Ni复合污染对胡萝卜生长吸收特征的影响

利用盆栽试验对胡萝卜在不同浓度Cd/Zn及Cd/Zn/Ni复合作用下的重金属吸收效应进行了研究。结果表明,在Cd/Zn/Ni和Cd/Zn复合污染条件下,胡萝卜茎叶和块茎干重与对照土壤比较均受到显著影响（P＜0.05）,尤其是含Ni组合,在Ni浓度达到250 mg·kg-1后,胡萝卜块茎和茎叶生物量都锐降（P＜0.01）。对比不同剂量下两组合富集系数（EF）和转运系数（TF）的结果发现,含Ni组合中, Cd、Zn、Ni 3种重金属在不同迁移界面以及不同浓度水平时的活性不同：在土壤-胡萝卜块茎迁移界面,当土壤中Cd、Zn、Ni浓度分别在0.35～1.8、50～300 mg·kg-1以及60～250 mg·kg-1之间时,活性大小为Cd〉Zn〉Ni;当其浓度分别达到3.5 mg·kg-1（Cd）、600 mg·kg-1（Zn）以及500 mg·kg-1（Ni）时,活性大小变为 Zn〉 Ni 〉Cd ;而在胡萝卜块茎－茎叶界面,Cd的活性在任何浓度水平下始终最大,当Zn、Ni浓度分别在50～180 mg·kg-1以及 60～170 mg·kg-1之间时,活性大小为Zn＞Ni ,但在此浓度之后Ni的作用突显,活性大小变为Ni＞Zn。非含Ni组合中,在两迁移界面和不同浓度水平下,两种重金属的迁移能力始终为Cd＞Zn。此外,在碱性较高的绿洲灌淤土中,Cd、Zn、Ni之间的交互作用表     

不同镉处理对两种生态型水蜈蚣镉富集特性的影响

采用室内盆栽试验,研究了在不同浓度cd处理下,两种生态型水蜈蚣的生长和对cd的吸收和富集特性。结果表明：（1）在2mg·kg^-1Cd处理时,Cd对两种生态型水蜈蚣生物量的影响较小。之后随着cd处理浓度的增加,两种生态型水蜈蚣生物量均呈降低的趋势,且差异显著。在200mg·kg^-1Cd处理时,矿山生态型水蜈蚣死亡,而非矿山生态型仍能维持一定生长,表现出较强的cd耐性。（2）在高浓度cd处理下,非矿山生态型水蜈蚣比矿山生态型具有更强的Cd富集能力。在2、10、50mg·kg^-1Cd处理时,两种生态型水蜈蚣Cd含量和积累量均呈增加的趋势。在200mg·kg^-1Cd处理时,非矿山生态型水蜈蚣地上部和地下部Cd含量分别达到498．66mg·kg^-1和1016．09mg·kg^-1,积累量分别为86．00μg·pot^-1和123．82μg·pot^-1,具有较强的cd富集能力。（3）在不同浓度Cd处理下,两种生态型水蜈蚣地上部富集系数均大于1,表现出较强的cd富集能力;矿山生态型水蜈蚣转移系数最大值为0．55,非矿山生态型为0．53。两种生态型水蜈蚣对cd均有一定的富集特性,而在高浓度Cd处理时非矿山生态型水蜈蚣的cd富集能力更强。     

EDTA辅助小藜修复Pb及Pb-Cd复合污染土壤的研究

通过盆栽试验,研究了Pb及Pb-Cd复合污染土壤添加EDTA（乙二胺四乙酸）对小藜生长和转运、富集Pb、Cd的影响。结果表明,高浓度的EDTA对小藜的生长有抑制作用,Pb及Pb-Cd复合处理下EDTA最佳添加浓度均为2.5 mmol·kg^-1,此时小藜对Pb的转运系数达2.66和2.41,富集系数达1.51和1.82,分别比对照提高554%和493%、8 431%和2 367%;对Cd的转运系数达1.87和3.47,富集系数达1.78和10.8,分别比对照提高165%和355%、77%和283%。2.5 mmol·kg^-1EDTA辅助小藜修复Pb-Cd复合污染土壤的效果优于修复Pb污染土壤的效果。     

植物修复对锰尾渣污染土壤特性的影响

采用盆栽法研究栽培美洲商陆和大豆进行植物修复后,锰尾渣污染土壤特性的变化。栽培美洲商陆和大豆可增加土壤的碱解氮、速效磷、速效钾和有机质。栽培植物后,土壤pH值变化不显著,但土壤磷酸酶、尿酶、蛋白酶、蔗糖酶、硝酸还原酶和脱氢酶的活性都高于对照。栽培植物可影响土壤锰和镉的形态分布,降低土壤锰和镉总含量,减少土壤水溶性锰和镉含量。在锰尾渣污染区域,混种美洲商陆与大豆进行植物修复,改良土壤特性更佳。     

Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生物量分配格局及其Pb富集特性的影响

采用速生树种修复重金属污染土壤的方法近年来受到越来越多关注,但已有结果存在很大不确定性。为了解杨树在不同Pb胁迫条件下生长响应和Pb富集效果,以长江上游两种典型土壤（酸性紫色土和钙质紫色土）为栽培介质,采用盆栽试验方法,研究了不同Ph浓度处理下（CK：0mg·kg^-1;T1：200mg·kg^-1;T2：450mg·kg^-1;T3：2000mg·kg^-1）欧美杂交杨（Populusdeltoides×Populusnigra）生物量生产与分配格局以及Pb吸收、富集特性。两种土壤条件下杨树各器官生物量及总生物量均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势,Pb胁迫条件下杨树生物量分配格局在钙质紫色土中表现为茎〉粗根〉叶〉细根。相同浓度Pb处理条件下,单株杨树总生物量均表现为钙质紫色土大于酸性紫色土。随着Pb处理浓度的增大,杨树各器官Ph含量及积累量显著增加。Pb胁迫使杨树对Ph的富集系数逐渐增大而耐性系数逐渐减小。们处理条件下杨树对Pb的富集系数在酸性紫色土中较大,且各处理条件下杨树对Pb的耐性系数均为酸性紫色土中较大。这些结果表明,高浓度Pb胁迫条件下酸性紫色土中的欧美杂交杨表现出较好的吸收和富集Pb的特性,这为Pb污染土壤的生物修复提供了一定的科学依据。     

N、P、K肥对玉米幼苗吸收和积累重金属的影响

采用室内盆栽试验,研究复合污染土壤中施加氮肥（NH4Cl）、磷肥（Na2HPO4）和钾肥（KCl）对高生物量经济作物玉米（Zeamays L.）幼苗生长以及吸收和积累重金属的影响。结果表明,不同施肥方式和浓度处理对玉米生物量变化以及吸收重金属有不同影响,NH4Cl能显著提高玉米地上部生物量、土壤Pb、Cd有效态含量,增加玉米对重金属Pb、Cd、As的提取量,最大分别可提高1.7、2.0倍和1.2倍。不同施肥方式和处理浓度均显著影响土壤有效态Pb含量,Na2HPO4在中浓度处理时显著降低土壤Pb的有效性,高浓度时则显著增加土壤有效态As含量,使玉米地上部对As的积累量有明显提高。在不同的浓度水平下,钾肥处理使玉米提取Pb含量显著高于氮肥和磷肥,其中低浓度KCl处理使玉米提取Pb量比对照增加2.4倍。对Pb-Cd-As复合污染农田土壤来说,施用氮肥（NH4Cl）处理对强化玉米的修复效果最好。     

伊乐藻对CuCd污染底泥修复的应用研究

在自然条件下,采用人工模拟水缸培养方法,研究了湖泊底泥不同Cu、Cd处理对沉水植物伊乐藻生长、叶绿素含量以及Cu、Cd吸收和积累的影响。结果表明,较低浓度Cu刺激伊乐藻的生长（生物量、叶绿素）,高浓度抑制伊乐藻的生长;随着Cd处理浓度的增加,伊乐藻的生物量、叶绿素含量均一直降低,在底泥Cd含量为168．69mg·kg^-1 DW（含背景值）时,植株出现死亡。随着Cu处理浓度的增加,伊乐藻体内的Cu含量一直增加,在底泥cu含量为414mg·kg^-1DW（含背景值）时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．21和0．17）;伊乐藻体内的Cd含量随Cd处理浓度的增加先增后减,底泥Cd含量为88．69mg·kg^-1 DW时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．07和0．09）。以上结果说明,伊乐藻对Cu、Cd具有很强的耐受性,可以作为原位修复Cu和Cd污染底泥的植物种类应用。     

间作条件下螯合剂对龙葵和大叶井口边草吸收重金属的影响

用室内土培试验方法,在采自田间的Pb、Cd和As复合污染土壤中单作或间作龙葵和大叶井口边草条件下,筛选出修复Pb-Cd-As复合污染土壤较好的种植方式为间作。进一步在间作方式下,研究了外源添加不同浓度EDDS（乙二胺二琥珀酸）、NTA（氨三乙酸）和EDTA（乙二胺四乙酸）对植物吸收Pb、Cd和As的影响。结果表明,间作显著促进了龙葵地上部对Cd的吸收量和大叶井口边草地上部对As的吸收量,间作龙葵地上部吸收Cd和大叶井口边草地上部吸收As含量分别是单作龙葵和大叶井口边草的1.3倍和1.4倍,说明间作龙葵和大叶井口边草比单作更有利于修复Pb-Cd-As复合污染土壤。间作条件下,大叶井口边草对螯合剂的耐性比龙葵更强。3、6、12mmol.kg-1EDTA能极显著增加土壤中Pb、Cd有效态含量,从而促进龙葵地上部对Pb吸收和大叶井口边草地上部对Pb、Cd吸收。EDTA比NTA具有更强的提高土壤Pb、Cd有效态的能力,但对土壤As有效态促进作用与EDTA相比,NTA效果极显著,1.5、3mmol.kg-1NTA处理极显著提高土壤As有效态含量及促进龙葵和大叶井口边草地上部对As吸收。     

广东长潭水库表层沉积物重金属污染特征与潜在生态风险评价研究

采用原子吸收方法分析了广东蕉岭长潭水库表层沉积物重金属（Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg）含量水平,以广东省红壤重金属环境背景值和我国《土壤环境质量标准》Ⅰ级自然背景值为参比标准,采用地积累指数和H覽kanson潜在生态危害指数法对长潭水库表层沉积物重金属污染特征及其生态风险进行评价。结果表明,长潭水库表层沉积物重金属污染较轻,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As和Hg平均含量分别为55.7、65.1、280.9、30.7、16.2、10.9mg·kg-1和0.05mg·kg^-1,Cd在所有沉积物中未检出。重金属地积累指数和潜在生态风险指数评价结果显示,长潭水库处于无污染至中度污染范畴,具有轻微潜在生态风险。工农业生产、生活污水排放及旅游观光等人为活动及自然因素是长潭水库重金属污染的重要来源。对库区上游的农业面源污染应引起相关部门重视。