旱生复苏植物垫状卷柏对铅的超富集特性研究

通过对处于干热河谷的四川省汉源县唐家铅锌矿区及周围污染农田进行优势植物采样分析发现,垫状卷柏(Selaginella pulvinata)的地上部分、根系铅(Pb)积累量分别为672.10mg/kg和313.59mg/kg,转运系数为2.14,可能是一种新的铅超富集植物。为此,通过浓度梯度盆栽试验进一步进行验证,结果表明,垫状卷柏在铅质量浓度为600 mg/L时地上部分富集量为1 061.65 mg/kg,超过了铅富集量的临界值(1 000mg/kg),并且其地上部分富集系数和转运系数分别为1.77和2.62,均大于1。此外,垫状卷柏在铅处理浓度为200~600mg/L时,无明显的受害症状,且其单株地上部分生物量在600mg/L时达7.67g,抗性系数达0.923,单株地上部分提取量达8 147.80μg,提取1g铅仅需123株。垫状卷柏是一种铅超富集植物,具有较高的应用价值,可作为干热河谷铅锌矿区植被生态恢复和铅污染土壤的植物修复材料。     

4种草本植物对酸性黄壤中铅的吸收特性研究

研究4种草本植物（黑麦草、狗牙根、早熟禾、翦股颖）对重金属铅的吸收积累规律,为生态环境建设提供科学依据。采用盆栽试验,分别测定地上部与根部铅含量,计算地上部铅含量/根系铅含量（S/R）,根系耐性指数,富集系数4个指标。4种植物地上部和根系中的铅含量与土壤中铅含量呈显著的正相关,相关系数都大于0.90;综合4个指标,对铅的抗性相对顺序为翦股颖〉黑麦草〉早熟禾〉狗牙根。在较高铅离子浓度处理下,4种植物外观没有表现出明显的胁迫现象,特别是黑麦草和翦股颖在重金属Pb含量高达3000 mg/kg的污染土壤上,能够忍耐并正常生长,更适合于Pb污染土壤的修复。     

四川汉源铅锌矿区铅锌富集植物筛选

通过在四川省雅安市汉源县铅锌矿区的调查发现,矿区周围土壤铅、锌污染严重,均已超过国家三级标准.在矿区所调查的14种优势植物当中,只有假繁缕体内铅含量、富集系数、转运系数达到铅富集植物标准(地上部分铅含量>500 mg/kg、地上部分铅富集系数>0.6、铅转运系数>0.6),其地上部分铅含量为728.3 mg/kg,地上部分铅富集系数为0.76,铅转运系数为0.81.因此,假繁缕可以作为该区矿山土壤铅污染修复的备选材料.     

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。     

煤矸石山优势植物对重金属吸收及富集特征

对六盘水市某煤矿煤矸石山14种优势植物根际土壤污染状况以及对重金属吸收与富集特征进行研究。结果表明:煤矸石风化土壤中重金属Zn、Cu、Cd和Pb有明显积累,Cd的污染最为严重。对各种植物体内的重金属含量分析发现,地上部分中Cu、Pb含量最高的植物为假酸浆,分别为46.79,12.56mg/kg;Zn含量最高的植物是酸模叶蓼,为60.97mg/kg;Cd含量最高的植物是龙葵,为1.84mg/kg。对转移系数和富集系数分析发现,鬼针草、千里光、龙葵、醉鱼草艾蒿和野棉花对Zn、Cu、Cd、Pb具有较强转移能力;假酸浆的地上部分对Cd的富集系数最高,为1.28;假酸浆的地下部分对重金属Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数也较高,分别为1.83,0.90,3.20,1.96。因此,假酸浆可作为煤矸石风化土植被恢复的植物,同时也可用于重金属污染土壤的修复植物。     

镉胁迫对龙葵镉的吸收积累及生理响应的影响

为揭示镉(Cd)富集植物龙葵的Cd吸收、积累与光合生理特性间的相关性,采用室内盆栽试验,在不同Cd添加水平下(0,2,5,10,20mg/kg,分别记为Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20),研究了龙葵对重金属Cd的吸收、积累特性及生理响应。结果表明:龙葵对Cd有极强的耐性,在Cd浓度为20.0mg/kg的污染土壤中仍能正常生长;Cd≤10.0mg/kg的污染土壤中龙葵对Cd的富集、转运系数均大于1;但Cd20处理龙葵对Cd的富集和转运能力显著下降。Cd在龙葵中的分布为地上部地下部,并且各处理(Cd0、Cd2、Cd5、Cd10、Cd20)龙葵地上部Cd的积累量也显著高达地下部Cd积累量的10~15倍。同时,随土壤Cd浓度增加不仅引起龙葵对重金属Cd的吸收、转运的变化,也会引起龙葵光合生理指标的相应变化,当土壤Cd含量增加到10mg/kg时,龙葵地上部旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)最强,显著高于Cd0、Cd2、Cd5处理(p0.05)23.71%~79.80%,当土壤Cd含量持续增加,龙葵的光合强度呈显著下降的趋势。龙葵吸收Cd主要受植物外部因素土壤Cd浓度(SCCD)的影响,与Pn、Tr和Gs等内部因素并无显著相关性。因此,试图通过对龙葵的光合生理调控实现提高龙葵对Cd的吸收、积累并不能达到理想的效果,对揭示龙葵富集Cd的机理及调控机制还需进一步的研究。     

3种能源草在铅锌矿区土壤中的生长及其对重金属的富集特性

采用土壤盆栽试验,研究紫色皇竹草、甜象草、柳枝稷3种能源草在铅锌矿区原状重金属污染土壤中的生长及其对Pb、Zn、Cd、Cu的吸收累积特性。结果表明,3种能源草在铅锌矿区重金属污染土壤中生长正常,外观均未表现出明显的受毒害症状,具有良好的适应性。在3种能源草中的重金属含量分别为Pb130.74~1 135.11mg/kg,Zn 88.51~269.07mg/kg,Cd 2.87~8.07mg/kg,Cu 6.64~55.45mg/kg。以转运系数(TF)和富集系数(BF)讨论3种能源草对重金属的转运富集能力,发现不同植物对不同重金属的TF和BF有较大差异。除柳枝稷对Zn的TF值为2.622,甜象草对Cd的BF值为1.021 4外,能源草对重金属的其余TF和BF值均小于1.0。根据植株的生长状况、重金属含量、富集能力和转运能力,说明3种能源草均能在铅锌矿区重金属复合污染土壤中正常生长,并可用于以Pb为主的重金属复合污染土壤的修复。     

植物吸收污染土壤中镉的规律

选取黑麦草和羽衣甘蓝两种植物进行盆栽试验,并对25、50、75、100、125、150 mg/kg 6个浓度等级下两种植物地上部分镉含量进行了测定与分析,结果表明:黑麦草吸收、富集镉的能力较弱,羽衣甘蓝在土壤中镉浓度超过125 mg/kg时,地上部分镉含量超过100 mg/kg,但其富集系数和转运系数均小于1,两种供试植物均不是理想的修复镉污染土壤的超积累植物。     

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。     

模拟铅胁迫下玉米不同基因型生长与铅积累及各器官间分配规律

我国遭受重金属污染的土地中有87%左右是中轻度污染土壤类型,深入研究不同植物对重金属的吸收和转运积累规律,是科学利用植物和土壤资源的重要基础工作。通过玻璃网室盆栽模拟污染的手段,研究了玉米6种基因型在铅中度污染胁迫（800mg·kg^-1）与轻度污染胁迫（400mg·kg^-1）下的植株生长、铅吸收积累及其在玉米不同器官间分配的规律。结果表明,不同铅污染胁迫下,玉米不同基因型的生长及铅吸收量达到极显著差异（P〈0.01）,铅在不同器官之间的分布形式也存在显著的基因型差异。轻度铅污染胁迫不同程度地促进玉米所有供试基因型的生长,而中度污染胁迫下糯玉米基因型生物量最大。与正常土壤对照条件下的表现相比,不同程度铅污染胁迫下基因型申甜1号的生物量增幅最大,表现出较强的铅耐受能力。不同基因型的玉米体内铅积累量随着污染水平的提高而增加,各器官内铅积累浓度差异规律为根〉叶〉茎〉穗。掖单13号具有较强的铅转运能力（TF=0.6628）,申甜1号的生物富集能力最强（BCF=0.0264）,掖单13号和申甜1号均具有较强的铅吸收和积累能力,属于潜在的高积累基因型。但掖单13号根部富集量少而穗部积累多,申甜1号根中铅积累较多而果穗中较少。2个甜玉米基因型果穗内铅积累量较少,其含量符合国家规定的食品生产相应的安全标准。     

土壤中铅锰复合污染对烟草生长及其吸收铅和锰的影响

采用盆栽试验方法研究Pb与Mn复合污染对烟草生长及其吸收积累Pb、Mn的影响,以便弄清在Pb与Mn复合污染条件下烟草的生长情况.试验结果表明:Pb与Mn复合污染可影响烟草的生长发育,在土壤中Pb浓度(500 mg/kg)不变的情况下,随着土壤中Mn浓度的提高,烟草株高、根长、根系和茎叶的干重不断减少,当土壤中Mn浓度达到2500 mg/kg时,烟草的株高、根长和烟草的产量减少分别达到极显著水平(p＜0.01).Pb与Mn复合污染也影响烟草对Pb和Mn的吸收与积累,当土壤中Pb浓度不变时,随着土壤中Mn浓度的增加,烟草各部分中Pb含量和Mn含量都在不断的提高.此外,Mn可促进烟草对Pb的吸收与积累.     

淮北地区5种不同植物群落土壤呼吸研究

选取河南西平杨树人工林生态系统中5种不同植物群落土地为研究对象,利用Licor-8100土壤呼吸测定系统对其土壤呼吸进行了连续观测,分析、比较5种不同植物群落土壤呼吸的差异及其影响因素。研究结果表明:（1）5种植物群落下土壤呼吸有所差异,但其日变化及年内变化趋势大致相同,均与土壤温度变化趋势一致,呈单峰曲线,其土壤呼吸大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地 > 2 m行宽林间苍耳地 > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地 > 8 m行宽林间苍耳地 > 2 m行宽林间裸地;（2）采用土壤温度和湿度单因素模型（R_s=ae^bT_s或R_s=aW+b）进行分析:土壤温度和土壤含水量分别解释了不同植物群落土壤呼吸季节变化的41%~79%和2.3%~21%;而采用双因素模型分析（R_s=ae^bT_sW^c）,土壤温湿度共同解释了土壤呼吸速率季节变化的49.1%~86.7%,表明不同植物群落的土壤呼吸均受土壤温度和土壤含水量的共同影响;（3）运用Q₁₀=e^10b模型分析,Q₁₀值大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地（2.47） > 2 m行宽林间苍耳地（2.3） > 2 m行宽林间裸地（2.7） > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地（2.59） > 8 m行宽林间苍耳地（2.22）,且5种不同植物群落下土壤呼吸Q₁₀值均表现为春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季,即土壤呼吸温度敏感性随着温度的升高呈现出降低的趋势。     

黑麦草生长及根系形态对土壤Cd，Pb与石油污染的响应

[目的] 研究不同污染条件下黑麦草生理指标的动态变化,为植物修复污染土壤提供初步理论基础。[方法] 通过室内试验模拟不同类型的土壤污染。设置4个处理,未污染土壤+黑麦草（SH）、重金属污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺和50 mg/kg Cd²⁺）+黑麦草（SGH）、石油污染土壤（1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPH）、石油和重金属复合污染土壤（500 mg/kg Pb²⁺,50 mg/kg Cd²⁺和1 000 mg/kg石油）+黑麦草（SPGH）,采用WINRHIZO根系分析系统测量根系形态指标,用分光光度计测量叶片色素指标,研究不同类型土壤污染对黑麦草生长的影响。[结果] 3种不同类型的污染土壤均不同程度地刺激了黑麦草根系的生长。与未污染处理相比,在20 d时,石油重金属复合处理下的黑麦草根系的根长、根表面积、根体积、根直径分别增加了88.10%,148.60%,221.90%,32.20%。与未污染相比,随着培养时间的增加各污染处理的地下生物量呈现出先增加后减少的趋势,地上生物量均低于未污染处理,且在第10,40,80 d时,复合污染处理的地上生物量最小,较未污染处理分别降低了34.68%,45.42%,58.05%。80 d时,重金属污染处理、石油污染处理和石油重金属复合污染处理的黑麦草叶绿素含量显著低于未污染处理,分别降低了26.84%,44.82%和47.02%。[结论] 不同污染物都可以促进黑麦草根系形态发育,降低黑麦草的生物量及色素含量;石油重金属复合处理对黑麦草的生长影响最大,石油污染处理次之。基于不同污染物对黑麦草根系形态及生长影响的差异,在今后植物修复土壤污染过程中,可添加一些生长调节物质来缓解污染对植物的毒害作用,提高植物生物量及增强相关生理功能,提升污染土壤修复效果。     

Phytoextraction of Pb and Cd from a contaminated agricultural soil using different EDTA application regimes: Laboratory versus field scale measures of efficiency

Enhanced phytoextraction of heavy metals using chelating agents and agricultural crops is widely discussed as a remediation technique for agricultural soils contaminated with low mobile heavy metals. In this study, phytoextraction efficiency of Zea mays after single and split applications of EDTA was tested on the laboratory and the field scale. EDTA effectively increased the mobility of target heavy metals (Pb and Cd) in the soil solution. Split applications provided generally lower water-soluble levels of Pb and Cd both in the pot and the field experiment. Therefore, the risk of groundwater contamination may be reduced after split applications. Higher Pb and Cd mobilisation after single applications increased plant stress, phytotoxicity and reduced plant dry above-ground biomass production compared to corresponding split doses. Single doses enhanced plant uptake of Pb and Cd and the phytoremediation efficiency compared to corresponding split doses. Results of plant dry above-ground biomass and heavy metal uptake obtained from the pot experiment could be to some extent verified in the field experiment. Plant uptake of Pb and Cd was lower and biomass production dropped after EDTA additions in the field experiment. Remediation factors in the field experiment were in general significantly lower than in the pot experiment mainly due to the much higher mass of soil per plant under field conditions. This highlights the limitations when going from the lab to the field scale. The low phytoremediation efficiency in the field and the mobilisation of high amounts of Pb and Cd down the soil profile may make the use of EDTA and Z. mays not suitable for the remediation of severely heavy metal contaminated soils in a reasonable time frame and may result in substantial groundwater pollution under used crop management.     

广东大宝山矿区植物对重金属的富集特征

对大宝山矿区自然定居和人工种植的13种优势植物根际土壤污染状况及其对重金属的富集特征进行研究.结果表明,大宝山矿区土壤受重金属Cd、Pb、Zn、Cu污染,其中以Cd、Cu的污染最为严重.在调查的13种优势植物中,铺地黍地上部分的Pb含量达到1 214.00 mg/kg,泡桐叶中Cu含量达到1 024.80mg/kg,超过了Pb和Cu超富集植物含量的临界值(1 000 mg/kg);其运转系数分别为1.77.13.74,都大于1.0,符合超富集植物的标准,表明铺地黍可能是Pb的超富集植物,泡桐可能是Cu的超富集植物.除铺地綦、泡桐外,其他11种优势植物的重金属吸收能力没有达到超富集植物的标准,但它们能在此区域定居,表现出对重金属有较强的耐性,其中象草、纤毛鸭嘴草、芒萁、五节芒、马尾松对重金属复合污染胁迫的耐性较强,可作为大宝山矿植被重建的先锋物种.     

14种本土草本植物对污染土壤铅形态特征与含量的影响

采用盆栽试验,研究不同浓度铅(0,500,1 000,1 500mg/kg)处理下,14种草本植物对土壤铅形态的影响。结果表明:种植不同植物对土壤铅形态的影响差异很大,藜、新麦草在各铅浓度处理下土壤交换态铅含量均<对照<其余12种植物,且土壤残渣态铅为所有植物中最高,在1 500mg/kg铅处理下分别为717.74,700.45mg/kg,表明二者有着较强的钝化土壤铅的能力,可用于铅污染土壤的植物固定和植被恢复。红叶苋、绿叶苋各处理下交换态铅含量均为所有植物中最高,在1 500mg/kg铅处理下,分别达71.39,69.40mg/kg,分别为对照的3.7,3.6倍;土壤残渣态铅和全铅显著低于对照,为14种植物中最低,在1 500mg/kg铅处理下,全铅含量分别为1 372,1 388mg/kg,分别比对照降低了7.9%和6.8%,说明二者有溶解土壤铅的作用,可用于铅污染土壤的活化萃取。     

朝天委陵菜的重金属耐性与吸收性研究

利用植物生长室水培试验和温室土培盆栽试验的方法,研究了朝天委陵菜在不同浓度Pb水培条件下和Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤条件下的重金属耐性和吸收性,结果表明,水培条件下随着处理浓度的增加,朝天委陵菜均生长良好,虽高浓度Pb处理下出现植株矮小、叶渐黄、根系变黑等毒害症状,但植株并未死亡,表明在水培条件下朝天委陵菜对Pb具有极强的耐性;在最高浓度3 600μmol/L Pb处理下地上部和根中Pb浓度达到最大值,分别为947 mg/kg和71 053 mg/kg。在温室土培盆栽条件下,朝天委陵菜在外加Cu、Zn、Pb和Cd分别为200、1 000、1 000和5 mg/kg的土壤上较对照生长受到抑制,地上部Cu、Zn、Pb和Cd浓度分别达到741±164、18 248±2 222、1 543±483和29.4±5.2 mg/kg;外加重金属更高时则导致植株死亡。朝天委陵菜对Pb胁迫和Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤具有较强的耐受性,可作为重金属尤其是Pb污染土壤的修复植物。     

铅镉高污染土壤的钝化材料筛选及其修复效果初探

本研究以重金属高污染农田土壤(全Pb含量为1 277 mg/kg,全Cd含量为39.0 mg/kg)为研究对象,通过土培试验和玉米苗期盆栽试验,探讨海泡石、石灰、腐植酸、钙镁磷肥、磷矿粉、生物质炭等常用稳定材料不同剂量及复配组合对高污染土壤重金属的钝化修复效应。土培试验结果表明,石灰对Pb和Cd钝化效果最好,其次是海泡石,但两者表现为较高添加量处理间没有显著差异;而低剂量生物质炭和腐植酸显著增加土壤有效态Pb和Cd含量,高剂量生物质炭具有较好的钝化效果。盆栽试验表明,海泡石与石灰配施钝化效果较好,与对照相比,土壤氯化钙提取态Pb、Cd含量分别降低了97.5%、81.4%;玉米根和地上部Cd含量分别降低48.5%、34.0%,Pb含量分别降低35.6%、29.6%;但海泡石与磷材料配施显著增加玉米根Pb含量,对玉米Cd吸收没有显著影响。以上结果表明,重金属高污染农田土壤添加合适的改良剂,可较大幅度降低土壤重金属有效性和植物重金属吸收性。     

钾铅组合对延胡索生长及其不同器官干物质积累特点的影响

采用盆栽试验,通过测定延胡索植株内铅含量、地上植株及地下块茎的生物量,研究了不同钾铅浓度组合对延胡索（Corydalis yanhusuo W. T. Wang）生长及其不同器官干物质积累过程的影响。结果表明:总体上低铅和高铅处理土壤延胡索地上部分和地下部分生物量与空白对照相比均有增加,其中低铅处理的地上部分增加了16.26%、地下部分增加了13.44%,高铅处理的地上部分增加了10.26%、地下部分增加了7.40%。钾肥的施加能够缓解铅的生物毒性,使延胡索生物量增加。延胡索地上和地下部分中钾处理的生物量对比未施加钾肥处理,在低铅和高铅处理中均有增加,分别增加了18.67%、35.97%、29.24%、46.78%。同时,延胡索不同部位铅的积累量地下部分与地上部分总体差异显著。即地下部分呈现随时间逐渐减小的趋势,而地上部分随时间先增加后降低的趋势。且中钾处理的地上和地下部分在低铅处理中分别比未施加钾肥处理的铅含量降低了44.08%、53.37%,在高铅处理中则分别降低了28.26%、14.07%。因此在延胡索规范化种植中应在保证其铅积累量不超标的情况下,尽量选择含低铅的土壤,试验条件下增施200 mg kg?1钾肥可缓解重金属对药用植物的毒害,提高产量。     

Potential of Borago officinalis, Sinapis alba L. and Phacelia boratus for Phytoextraction of Cd and Pb from Soil

Heavy metal phytoextraction is a soil remediation technique, which makes use of plants in removing contamination from soil. The plants must thus be tolerant to heavy metals, adaptable to soil and climate characteristics, and able to take up large amounts of heavy metals. Most of the high biomass productive plants such as, maize, oat and sunflower are plants, which do not grow in cold climates or need intensive care. In this study three “weed” plants, Borago officinalis; Sinapis alba L. and Phacelia boratus were investigated for their ability to tolerate and accumulate high amounts of Cd and Pb. Pot experiments were performed with soil containing Cd and Pb at concentrations of up to 180 mg kg^?1 and 2,400 mg kg^?1 respectively. All three plants showed high levels of tolerance. Borago officinalis; and Sinapis alba L. accumulated 109 mg kg^?1 and 123 mg kg^?1 Cd, respectively at the highest Cd spiked soil concentration. Phacelia boratus reached a Cd concentration of 42 mg kg^?1 at a Cd soil concentration of 100 mg kg^?1. In the case of Pb, B. officinalis and S. alba L. displayed Pb concentrations of 25 mg kg^?1 and 29 mg kg^?1, respectively at the highest Pb spiked soil concentration. Although the Pb uptake in P. boratus reached up to 57 mg kg^?1 at a Pb spiked soil concentration of 1,200 mg kg^?1, it is not suitable for phytoextraction because of its too low biomass.