植物富集环境污染物的我国研究进展

综述了植物富集环境污染物的研究现状,从植物富集无机污染物,植物富集有机污染物以及植物富集放射性污染物方面进行了探讨,旨在展望植物富集环境污染物的研究趋势。     

Cd对蔬菜生物量和主要矿质元素吸收量的影响

通过在土壤中加入Cd浓度为1.5 mg kg-1的盆栽实验,种植黑叶白菜、菜心、羽衣甘蓝和四季豆等四种蔬菜,研究分析Cd对这四种蔬菜可食部的生物量、Cd含量和七种矿质元素的影响。结果表明,土壤Cd浓度为1.5 mg kg-1时,四种蔬菜可食部的Cd含量均超标;受Cd胁迫,K、Ca、Mg、Mn、Ca等元素含量在蔬菜可食部表现分别呈现差异;土壤Cd含量为1.5mg kg-1时,Cd刺激这四种蔬菜对Zn、Fe的吸收;菜心相对其他三种蔬菜较耐受Cd污染。     

吊兰生长对土壤镉形态分布与含量的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究吊兰对Cd的吸收累积情况以及吊兰生长对土壤Cd的化学形态特征及其含量的影响。结果表明,吊兰对Cd具有极强的累积能力,在土壤Cd浓度为10 mg/kg时,吊兰根和地上部分的Cd累积浓度分别为179.6,149.3 mg/kg,达到了超富集植物的标准。吊兰的生长通过促进残留态(RES)Cd向弱结合态Cd的转化,改变Cd的形态分布,活化土壤Cd,影响Cd的有效性,加大了重金属Cd的淋溶作用和植物对Cd的吸收累积,使实验组Cd含量显著降低(p0.01),与空白组相比下降了13.71%。吊兰的生长降低了土壤Cd的污染程度,有利于Cd污染土壤的修复。     

磷肥杂质对土壤生态环境的影响

阐述了磷肥中有毒有害成分重金属镉(Cd)、放射性元素和三氯乙醛对土壤生态环境的影响,论述了施用磷肥对土壤和作物产品重金属含量的影响;讨论了土壤、作物和肥料Cd含量标准的制定;指出一般农田短期内不存在Cd污染,但对长期大量施用磷肥的地区和特定作物(如根叶类蔬菜)施用磷肥须谨慎.在现有施肥水平下,磷肥中放射性杂质不会导致土壤放射性污染.废酸磷肥中的三氯乙醛含量必须控制在作物临界剂量以下,并应采取适当施肥方法.     

含Pb、Cd细颗粒物暴露对水稻、马铃薯早期生长的影响

大气含重金属细颗粒物对陆生植物的早期生长有负面影响。通过搭建合理的暴露场景,在植物早期生长阶段,模拟不同程度大气污染条件,评价含Pb、Cd重金属细颗粒物对水稻、马铃薯2种受试植物出苗、幼苗生长和鲜重(陆上茎叶和地下块茎两部分)等生物量的影响。结果显示,暴露处理组人工土壤Cd、Pb元素浓度在试验结束时均有增加,其中Cd元素浓度比背景值增加了约8.8倍,Pb元素浓度增加相比背景值不明显。水稻陆上茎叶部分对Cd、Pb的富集量分别为0.002 0 mg·kg~(-1)和0.054 mg·kg~(~(-1));马铃薯地下块茎部分对Cd、Pb的富集量分别为0.185 0 mg·kg~(-1)和0.074 mg·kg~(-1)。暴露处理后对水稻的各生物量终点抑制效应不明显,而对马铃薯地下块茎鲜重的抑制率达到27%。由此可见,在模拟暴露条件下,人工土壤Cd污染元素浓度变化较大,马铃薯地下块茎对Cd元素富集效应明显。与空白对照组相比,暴露处理导致的Pb-Cd重金属复合污染对于马铃薯地下块茎生物量有显著的抑制效应和胁迫效应。同时,水稻陆上部分对于暴露的污染物及设定浓度表现出较好的适应性和低敏感性。     

小麦秸秆生物质炭对碱性土壤中油菜生长和镉吸收的影响

为探讨小麦秸秆生物质炭对镉(Cd)污染碱性土壤的修复效果,采用序批式吸附试验和Cd污染土壤盆栽试验,研究了小麦秸秆生物质炭施用(1%,m/m)对碱性土壤吸附Cd的影响,以及对Cd污染土壤中油菜生长和Cd吸收的影响。结果表明:Cd在生物质炭上的吸附等温线非线性较强,生物质炭对Cd的表面吸附起主导作用,Cd在生物质炭上的分配系数(a)是在土壤上的1.5～3.0倍。生物质炭施用可促进土壤对低浓度Cd的吸附,0.1 mg·L~(-1)平衡浓度下K_d值提高了19.5%;生物质炭施用可抑制土壤对高浓度Cd的吸附,在10 mg·L~(-1)条件下K_d值降低了37.2%。生物质炭施用对土壤pH值影响不显著,但缓解了Cd污染对油菜生长的抑制作用,油菜生物量最高提高了45.0%,也抑制了油菜对Cd的富集,油菜富集Cd的量最高降低了40.6%;CaCl_2、Mg(NO_3)_2、NH_4OAC、HCl、DTPA和BCR1作为提取剂提取出土壤中Cd的量与油菜地上部分吸收Cd的量相关性较强(线性回归方程决定系数R~20.8),而Mg(NO_3)_2萃取出土壤中Cd的量更能预测油菜地上部分吸收Cd的量。研究表明,小麦秸秆生物质炭有利于降低碱性土壤中Cd的生物有效性,但并非通过提高土壤pH值和吸附能力来实现。     

六种有机污染物对土壤微生物的影响

为排除实验误差的干扰，得出较为可靠的分析，本文用数理统计中“方差分析”方法研究了苯乙烯、间-二氯苯、邻-二氯苯、氯苯、邻苯二甲酸二丁酯、十六烷等六种有机污染物对自行分离鉴定的褐球固氮细菌（Azotobacter chroococcum）、纤维单胞菌（ Cellulomonas sp.)以及土壤中放线菌、霉菌、酵母菌的影响。结果表明，邻苯二甲酸二丁酯在10ppm、50ppm 两种浓度均使纤维单胞菌无一存活，其它五种污染物在两种受试浓度对土壤微生物效应各不相同。有的无显著影响，有的刺激土壤中霉菌，有的使酵母菌数量增加，有的则有一定的抑制作用。     

土壤、蔬菜Cd污染相关性分析与土壤污染阈限值研究

为探求土壤重金属污染和蔬菜污染的相关性，为绿色蔬菜生产提供技术支持，该研究以郑州市常见的5种叶菜类蔬菜(油麦菜、荆芥、蕹菜、生菜、苋菜)为试验材料，采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤不同浓度 Cd污染与蔬菜污染的相关性，并对绿色蔬菜生产要求的土壤污染阈限值进行了分析。研究结果表明：低浓度Cd污染的土壤对蔬菜生长、产量有促进作用；随着Cd浓度的增加，5种蔬菜中的Cd含量都呈现增加趋势。蔬菜中的Cd含量与土壤中的含量相关性较好；模拟得出土壤Cd阈限值为：油麦菜(0.3199±0.0349)mg/kg，荆芥(0.3335±0.01904)mg/kg，蕹菜(0.1952±0.1072)mg/kg，生菜(0.1554±0.0064)mg/kg，苋菜(0.2690±0.0532)mg/kg；对Cd富集能力由大到小排序为：生菜、蕹菜、苋菜、油麦菜、荆芥。     

外加氮源在Cd超标菜地上的应用效果

探讨外加氮源对Cd超标菜地不同叶菜吸收Cd及土壤Cd有效性的影响,以明确施氮对土壤Cd的影响效应,并试图对不同氮源的应用效果进行综合评价,为合理利用氮肥来降低叶菜Cd含量提供参考。在Cd含量为0.628 mg·kg?1的Cd超标菜地上,试验研究了氮用量水平为150 kg·hm?2时,4种氮肥(尿素、硝酸钙、硝酸铵、碳酸氢铵)对矮脚葵扇黑叶白菜(Brassica chinensis L.)和白梗尖叶苋菜(Amaranthus mangostanus L.)Cd含量、品质及土壤Cd有效性的效应。结果表明,田间条件下,与不施氮处理相比,4种氮肥均不同程度地增加了Cd超标菜地上2种叶菜产量,降低了其地上部和根系Cd含量。4种氮肥中,尿素对白梗尖叶苋菜的增产效果最好,增产幅度达47.5%;碳酸氢铵对葵扇黑叶白菜的增产效果最好,增幅达59.7%;硝酸钙降低2种叶菜地上部和根系Cd含量的效果均优于其他氮肥,该处理的白梗尖叶苋菜地上部和根系Cd含量分别比对照降低41.6%和24.1%,葵扇黑叶白菜降低32.2%和25.9%。4种氮源对2种叶菜地上部Cd吸收总量、NO3?-N、NO2?-N、维生素C及可溶性糖含量等的影响各异,对土壤p H和DTPA-Cd含量影响也不同。其中,硝酸铵处理的土壤p H分别比对照降低0.12和0.25个单位,而土壤DTPA-Cd含量则显著增加15.3%和14.6%;碳酸氢铵处理则呈相反变化趋势。综合评价结果显示,4种氮肥的综合加权平均值均高于对照处理,以硝酸钙相对最高,表明硝酸钙在Cd超标菜地上的综合应用效果相对最好。因此,在Cd超标土壤上,硝酸钙可作为优选氮源使用。     

北京某研究院周围环境放射性水平调查

１９８７年９月以北京某研究院为中心，在２０ｋｍ范围内的东南和西北两个方向，对土壤、生物、饮水和灌溉水的总文笔瘃表层土壤中的天然放射性核素进行了调查，其结果与北京地区１９８０年调查值相比，处于同一水平。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

有机肥施用和外源镉添加对土壤理化性质、油菜生长及其镉积累的影响

采用盆栽试验方法，研究了施用鸡粪、牛粪、蚯蚓粪对外源添加不同浓度Cd土壤的酶活性等性状、盆栽作物油菜生长及其Cd吸收积累的影响；试验供试土壤Cd添加浓度为0、1、10、50 mg kg?1，以不施有机肥为对照、3种有机肥用量均为4%。结果表明:施用有机肥使土壤有机质含量、酶活性显著提高，施用鸡粪、牛粪处理土壤脲酶、磷酸酶活性最高，施用蚯蚓粪处理土壤的过氧化氢酶活性最高，但土壤pH值受施用有机肥的影响不明显。外源Cd的添加使土壤酶活性下降、且下降幅度与Cd添加浓度成正比；在高浓度添加Cd（10、50 mg kg?1）土壤，与对照相比三种有机肥处理有机结合态Cd比例提高37.6% ~ 117.3%，交换态Cd比例降低了14.7% ~ 28.3%。在Cd添加浓度为0、1、10 mg kg?1土壤，施用有机肥处理与对照相比，油菜叶片叶绿素含量、产量显著提高，且施用鸡粪和牛粪的效果又好于施用蚯蚓粪；而在Cd添加浓度50 mg kg?1土壤，只有施用蚯蚓粪处理油菜的叶绿素含量和产量提高，较未施用有机肥处理分别提高了38.8%和290%。在Cd添加量为10、50 mg kg?1土壤，施用有机肥处理油菜植株体内Cd浓度较未施有机肥处理下降了14.2% ~ 27.7%，而油菜体内Cd含量的降低效果以施用蚯蚓粪处理最好，优于施用鸡粪、牛粪处理。总之，从降低油菜体内Cd含量和提高油菜产量来看，在添加Cd浓度低于10 mg kg?1的土壤，施用鸡粪、牛粪的效果较好，而在添加Cd浓度达到50 mg kg?1的土壤则以施用蚯蚓粪的效果为更好。     

石灰土地区几种作物根际与非根际土壤养分特征对比研究——以重庆市中梁山为例

以重庆市中梁山石灰土地区为研究区,选择莴笋、红菜苔、白菜、瓢儿菜和桔子5种不同的作物,通过野外采样和室内实验分析的方法,分别测定了5种作物的根际与非根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾、有机质的含量以及土壤pH值,并进行了对比分析。结果表明,根际与非根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾、有机质和pH值之间均表现出显著的差异性（p<0.05）。这5种作物的养分含量除了桔子树的根际土壤速效磷出现亏缺外,其余4种作物根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷以及速效钾都高于非根际土壤,不同作物出现了不同程度的富集现象。另外,根际土壤的pH值均低于非根际土壤;根际土壤有机质含量均高于于非根际土壤。     

辽宁典型工矿区与污灌区土壤重金属污染状况及原因

对辽宁省几个典型工矿区以及污灌区土壤重金属污染状况进行调查研究,结果表明:调查区土壤重金属含量绝大多数高于土壤背景值,尤其工矿区附近土壤Cd、Pb、Cu和污灌区的Cd、Hg的污染状况应该引起足够的重视;重金属元素间存在着一定的伴生规律;土壤中重金属污染物主要来源于工矿开发、废岩、尾矿泥、大气飘尘以及污水灌溉等。     

铜对伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响

利用植物生长室水培试验和温室土培盆栽试验相结合,研究了Cu对Zn、Cd超积累植物伴矿景天生长及Zn、Cd吸收性的影响。水培试验结果显示,0.31～50μmol/L Cu处理14天对伴矿景天生长及对Zn、Cd吸收性没有显著影响;但100μmol/L Cu处理显著抑制植物生长,降低地上部Zn、Cd及根中Cd浓度,对根中Zn浓度变化没有显著影响。盆栽试验结果发现,在土壤Cu仅为3.61 mg/kg时伴矿景天生长不良,外加Cu显著促进其生长并随Cu浓度升高效应增加;但施用3 mmol/kgEDDS和再次外加250 mg/kg Cu处理使伴矿景天因体内Cu积累量过高而导致明显毒害,地上部Cu最高达1 068 mg/kg。可见低量Cu处理可促进伴矿景天生长,利于植物对土壤Zn、Cd的吸取修复,但土壤中Cu浓度过高将抑制Zn、Cd超积累植物的生长,降低其Zn、Cd吸收能力,在利用该Zn、Cd超积累植物修复高Cu的Zn和Cd污染土壤时应采取适当措施降低Cu毒害效应。     

天门市土壤—水稻系统重金属迁移积累特征及其健康风险评估

对天门市稻田土壤和稻米中Cd、Hg、Pb等3种重金属元素进行采样监测,参照湖北省水稻土背景值、国家土壤环境质量Ⅱ级标准和国家食品卫生标准进行评价,分析土壤-水稻系统重金属迁移积累特征,并应用US EAP推荐的健康风险评价模型评估当地居民通过土壤-水稻-食物途径重金属暴露所致的健康风险。结果表明,土壤中重金属Cd、Hg、Pb的平均含量低于国家土壤环境质量Ⅱ级标准,但Cd与Hg呈现出明显的累积现象,分别是湖北水稻土对应背景值的1.64和2.17倍。稻米中重金属的平均富集量符合国家食品卫生标准,其富集能力Cd>Hg>Pb;土壤pH值与稻米Cd的富集系数呈负相关、与Hg和Pb呈正相关。健康风险评估结果显示,化学致癌物Cd和非致癌物Hg、Pb的个人年风险值以及个人年总风险值均低于US EAP推荐的可接受风险水平(10-4a-1),对人体所致的健康风险是可接受的。在Cd、Hg、Pb 3种重金属污染物中,化学致癌物Cd的个人年均风险占个人年均总风险的99.94%,是产生健康风险的主要污染物,应作为风险决策监管的重点对象     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物.印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大.本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响.结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长.印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重.这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复.     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物。印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大。本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响。结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长。印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重。这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复。     

镉污染土壤的植物修复及其EDTA调控研究：Ⅱ．EDTA对镉的形态及其生物毒性的影响

本通过温室盆栽试验研究了10－200mg/kg共20个浓度梯度的Cd处理下，EDTA加入土壤后对Cd的形态及其生物毒性的影响，在获前一周加入EDTA，收获后测定植物根和地上部的生物量，以及H2O、NH4NO3和EDTA3种提取剂提取的Cd浓度。结果表明，EDTA加入土壤一周后，土壤水溶态Cd增加了400倍以上，交换态Cd增加了40倍以上，印度芥菜根和地上部的生长都受到抑制。可能的原因是EDTA增加了土壤中镉的移动性，提高了Cd对植物的毒性。     

重金属铅镉对玉米生长及土壤微生物的影响

采用温室盆栽土培方法,研究了土壤中不同浓度重金属铅（Pb,0-800 mg.kg^-1）、镉（Cd,0-50 mg.kg^-1）单一及其复合处理对玉米（Zea mays L.）生长及土壤微生物（细菌、放线菌、真菌）数量的影响。结果表明,在重金属Pb、Cd单一及其复合处理下,玉米的株高、干重均低于对照,重金属Pb、Cd处理对玉米的生长存在负面影响。重金属Pb、Cd单一处理抑制细菌、真菌的生长,中低浓度Pb（≤300 mg.kg^-1）、Cd（≤10 mg.kg^-1）单一处理促进放线菌数量的增加,高浓度（Pb≥800 mg.kg^-1、Cd≥50 mg.kg^-1）则呈现抑制效应;Pb、Cd复合在高中低浓度下都抑制土壤微生物生长,减少微生物数量。玉米株高同土壤微生物之间相关性不显著;玉米干重同土壤细菌、真菌显著相关,同土壤放线菌之间相关性不显著。