重金属污染条件下生物质炭对土壤微生物群落结构及多样性的影响

为了探究生物质炭在重金属污染土壤中的影响及作用机制。本文基于前人的研究成果,概述了生物质炭的特性以及它与重金属、土壤微生物三者之间相互作用的关系。从土壤微生物生物量、活性、群落结构及多样性三个角度入手介绍土壤微生物的重金属胁迫效应及生物质炭相应的有益保护效应,着重分析了生物质炭对土壤微生物群落结构及多样性的影响。最后对该领域未来的研究进行展望,以期为日后生物质炭在重金属污染土壤中的科学应用提供一个微生态的新思路。     

树木对重金属的抗性机理研究进展

土壤重金属污染问题是当今世界较为严重的环境问题之一。树木生物量高,根系发达,一般不进入食物链,一些树木对环境中重金属具有较强的吸收和积累作用,防止土壤金属污染的扩散。为了深入探索树木应对重金属污染的抗性机理,笔者主要从根系分泌物、内生细菌与菌根、螯合作用、抗氧化系统以及区室化作用等方面综述了近年来,尤其是近5年来树木应对重金属的抗性机制研究进展,发现由于重金属对于树木毒害作用的多方面性,树木重金属抗性机理具有复杂性,因此许多机理仍不清晰,今后还需要利用不断更新的技术手段,研究其不同抗性机理的协同作用,对其机制进行更深入系统的研究。最后,笔者展望了通过生物技术手段的改造,将树木应用于环境修复的前景。     

锑矿区大叶女贞重金属富集特性研究

为了选择重金属污染土壤生态修复植物,利用采样测试分析的方法,对生长于冷水江严重Sb、As、Cd、Hg污染土壤的大叶女贞进行了研究。结果表明:大叶女贞能耐较严重重金属胁迫,其生长量、生物量受影响较小,胸径、树高和生物量分别减少2.58%、6.07%、7.58%;大叶女贞对各重金属的富集系数均大于2,其中Hg、Cd的富集系数最大,Cu、As的富集系数最小;对各重金属的转运系数均大于60,其中Sb的转运系数最大,Zn的转运系数最小;各重金属在大叶女贞根、茎、叶器官内的富集量有极显著差异,根、茎、叶等器官间富集的重金属有极显著差异,其叶部富集重金属的顺序为ZnSbAsPbCuCdHg,茎部富集重金属的顺序为ZnSbPbCdAsCuHg,根部富集重金属的顺序为ZnSbPbAsCuCdHg,叶、茎、根三器官富集各种重金属的顺序为叶茎根,至少有93.0%重金属富集在叶、茎、枝等地上部器官,其中至少有60.0%的重金属富集在叶部;大叶女贞为一优良重金属污染土壤生态修复树种。     

PAM在土壤重金属污染植物修复中的作用及机理研究进展

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种性能优良的高分子聚合物,近年来广泛应用于农业水土保持及土壤改良。通过文献调研,在综述PAM对土壤中重金属作用及机理基础上,分析了其对土壤重金属污染植物修复的应用潜力：（1）PAM及其改性产物施用于土壤后可吸附特定的重金属离子,降低重金属对植物的毒害作用,但效果受pH值、温度等条件影响;（2）PAM在改善土壤理化性质的同时,可通过吸附、螯合及络合等作用抑制重金属的生物有效性,从而改善修复植物的生长条件。尽管PAM降解产物之一的丙烯酰胺单体(AMD)具有神经毒性,但是通过调节施加方式及引入降解微生物等方法可以避免PAM降解对土壤产生不良影响,进而将健康风险控制在安全范围内。因此,PAM是环境友好的重金属污染土壤植物修复促进剂,且其环境风险可控。     

重金属低积累作物在农田修复中的研究与应用

随着农田重金属污染的日益严重,土壤重金属污染修复技术受到广泛关注。作物吸收积累重金属不仅在种间差异显著,在种内差异也十分显著,这为重金属低积累品种的培育和筛选提供了可能。本文综述了重金属低积累作物品种筛选的原则和要求、作物积累重金属的种间和种内差异、作物低积累重金属的机制以及低积累品种在农田重金属污染修复中的应用等研究进展,并提出今后相关研究重点。     

钢渣对酸性重金属污染土壤的修复研究进展

改良剂原位固定技术是重金属污染土壤修复的重要措施,其中选择经济有效的改良剂是该技术的关键。本研究主要介绍了具有碱性富硅特性的炼钢副产品钢渣对酸性重金属污染土壤的修复效果及作用机制,以期为重金属污染土壤修复提供理论参考。首先分析了改良剂固定技术的研究现状;然后介绍了钢渣的主要理化性质,阐述了其对污染土壤pH及重金属活性的影响;最后论述了钢渣对喜硅植物生长的促进作用及对其重金属耐性的增强机制。通过分析表明：施用钢渣能同时调控重金属在土壤和植物2个系统中的迁移和转化,能够减少重金属向食物链的迁移,在酸性重金属污染土壤修复实践中具有重要的潜在应用价值。     

根际促生菌在植物修复重金属污染土壤中的应用研究进展

近年来,由于土壤的重金属污染问题日益严重,迫切需要研发出高效的重金属污染土壤修复技术。植物修复技术与传统方法相比以其经济、环保与安全的特点,已成为解决土壤重金属污染问题的重要手段,特别是植物根际促生菌联合植物修复技术。评价了如何利用植物根际促生菌来提高植物对重金属的抗性、吸收与转运以及植物的生物量,从而提高植物修复重金属污染土壤的效率。简述了植物根际促生菌不仅可以分泌有机酸、生物表面活性剂等来提高土壤中重金属的生物有效性,从而直接影响植物对重金属的吸收,还可通过分泌植物生长激素吲哚-3-乙酸(IAA)、1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(ACCD)、铁载体以及促进植物对矿物元素（磷）吸收等促进了植物的生长和对重金属的抗性、间接提高植物对重金属的吸收、富集。对近年来国内外根际促生菌在植物修复中的应用进行了综述,并对其研究前景进行了展望。     

石灰对土壤重金属污染修复的研究进展

摘要：随着我国经济的快速发展,工农业导致包括重金属在内的大量污染物被排放到环境中,土壤环境污染日趋严峻。石灰由于其在土壤重金属污染修复方面具有成本低廉、操作简单、修复快速、效果明显等优势而受到越来越多的研究者关注,探讨石灰对土壤重金属污染修复效果及机理已成为当前研究的热点之一。系统地综述了国内外近些年来有关石灰对重金属污染土壤修复的研究进展,并重点阐述石灰对土壤重金属生物有效性的影响机理,以及石灰对重金属污染土壤的修复效果。研究表明,石灰对重金属的修复机理主要是通过改变土壤pH、土壤阳离子交换量CEC、土壤盐基饱和度BS、土壤氧化还原电位Eh等过程影响重金属在土壤中的吸附、沉淀、络合等。同时,石灰施用量、土壤pH、重金属污染程度、不同重金属种类以及土地利用类型等因素影响石灰的修复效果。因此,在实际修复过程中,为防止土壤出现板结现象,施用石灰过程中应考虑当地土壤的类型、石灰施用量、施用时期和施用方式等问题。研究旨在为探明石灰对重金属污染土壤改良修复的可行性提供理论支撑,并为实现重金属污染耕地达标生产及阻控提供科学依据。     

重金属胁迫对任豆种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

为了解任豆幼苗的重金属耐性,探讨利用其进行重金属污染土壤修复的可行性,以尾矿、泥土及菌糠作为栽培基质的原料,在人工模拟重金属胁迫的条件下,对任豆种子进行了发芽试验,并测定了在不同重金属胁迫背景下任豆幼苗的SOD、POD和CAT活性.结果表明:任豆种子可以在含有重金属的栽培基质中萌发,但萌发率较低;在尾矿、泥土及菌糠3种原料适当比例混合的栽培基质中,任豆种子的萌发率相对较高;不同重金属对任豆幼苗抗氧化酶活性的影响不同,在低浓度的重金属离子胁迫下,任豆幼苗的SOD、POD和CAT活性均有不同程度升高,在高浓度的重金属离子胁迫下,其SOD、POD和CAT活性则逐渐降低;不同重金属对任豆幼苗抗氧化酶活性影响的大小排序为Cd2+>Cu2+>Pd2+>Zn2+.任豆幼苗对不同重金属有不同的耐性,其大小排序为:Zn2+>Pd2+>Cu2+>Cd2+.根据任豆幼苗的重金属耐性,可将其用于土壤重金属污染的植物修复,但土壤中的重金属含量应不超出其耐受的范围.     

棉花抗逆遗传改良技术与应用

病害、干旱、盐碱等逆境胁迫是棉花生产实现高产稳产的主要影响因素,利用传统育种和现代生物技术对现有棉花育种资源的抗逆性状进行遗传改良是实现高产、优质、多抗育种目标,培育突破性棉花新品种的有效途径。综述了中国农业科学院棉花研究所棉花抗逆遗传改良团队近年来在棉花抗逆育种新材料创制、抗逆育种关键技术研发与新品种培育方面的最新进展,并且提出了未来我国棉花抗逆遗传改良的研究方向。     

粘土矿物修复重金属污染土壤的研究进展

粘土矿物修复重金属污染土壤是一种原位修复技术,该技术通过向污染土壤中添加粘土矿物,利用粘土矿物对重金属的吸附、配合、共沉淀等作用降低重金属的移动性和生物有效性,减少重金属向水体和植物及其它环境单元的迁移,从而实现了重金属污染土壤的化学修复。由于粘土矿物资源丰富、修复过程操作简单、修复效果迅速,使其在重金属污染土壤的治理过程中有着不可替代的作用。本文对粘土矿物修复重金属污染土壤的机理进行了探讨,总结了粘土矿物对重金属污染土壤的应用效果,介绍了该技术研究的实验方法和评价方法,最后指出了粘土矿物的应用前景以及目前存在的问题,对以后工作应侧重的一些方面提出了建议     

不同基因型芥菜对5种重金属累积差异性研究

探究不同基因型芥菜对镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)和铬(Cr) 5种重金属的累积差异性,为芥菜在重金属复合污染地区生产的安全性提供指导。通过盆栽试验研究9种不同基因型芥菜对5种重金属复合污染的响应差异,并结合重金属富集系数和转运系数以及单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法综合评价芥菜在重金属污染区的生产安全性。结果表明：芥菜具有较强的茎/叶重金属转运能力,重金属主要累积在芥菜根及叶中。芥菜不同部位重金属Cd的单项污染指数普遍较高且存在较大的品种差异。Pb、As、Hg和Cr污染指数呈现趋势类似,品种及不同部位间差异不明显。供试品种中‘五四青丕蓝’、‘脆嫩儿菜’、‘特大棒菜’、‘抗热四季甜竹芥’为较好的重金属低累积芥菜品种。芥菜对重金属的累积有基因型差异和重金属种类差异,通过筛选不同基因型芥菜可以获得生产上较为安全的品种。     

硒与重金属互作的植物根际过程研究进展

文章归纳了根际环境中硒与重金属的相互作用及其机理,明确了根际土壤中硒和重金属的主要形态及其影响因素。探讨了根际微环境对硒与重金属的影响,并详细叙述了硒与重金属元素的直接互作,以及通过根表铁膜、土壤固相、Eh、pH、根际微生物、根系分泌物等因素发生的间接互作。分析了根际微域中引起硒或重金属形态转化及其含量变化的土壤理化因子,并在此基础上,指出未来硒与土壤重金属互作的研究可向根际微环境深入,建议结合色谱、高通量测序等技术研究根系分泌物、根际微生物群落结构特征等在硒与重金属互作过程中的作用。同时指出,将硒与重金属互作研究成果应用于重金属污染农田土壤治理,既有助于拓展硒在农业生态环境中的应用领域,也为重金属污染农田的绿色修复提供新思路和新方法。     

土壤重金属原位钝化修复技术研究进展

随着现代工农业的发展,土壤重金属污染问题日趋严重,成为亟待解决的问题。重金属离子在土壤中可发生吸附、沉淀、络合、氧化还原等反应。土壤原位钝化修复技术是基于添加外源修复剂,与重金属发生系列反应,改变重金属在土壤中的赋存形态,以降低其在土壤中移动性和生物有效性的技术。目前研究较多的钝化剂主要有石灰类物质、富硅类物质、含磷物质、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及纳米新型复合材料等。本文概述了以上钝化剂对重金属污染土壤的钝化修复效果和作用机理,对修复效果的化学和生物评价方法进行了归纳对比,并进一步从环境风险、评价体系、研究方法等方面分析了原位钝化修复技术存在的问题和今后的研究方向。提出钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险、钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价以及新型高效多功能材料的研制是该领域今后研究的重点。     

不同重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响的差异

研究了不同浓度的重金属Cu2 、Cr6 、Pb2 胁迫对绿豆(Phaseolus radiatusL.)种子萌发和幼苗初期生长的影响。结果表明:低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆种子发芽率的抑制不明显,但较高浓度(100mg/L)Cr6 胁迫严重抑制种子萌发率,在400mg/L抑制高达66%(表1)。低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆初期生长抑制不明显,而Cr6 胁迫的抑制效应在浓度为50mg/L极为明显,并随浓度升高而加重。在400mg/L浓度时抑制其主根长、侧根数、株高及生物量分别高达93%、96%、75%、76%(鲜重计)57%(干重计)(表2~表6)。研究结果表明:3种重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响有差异,其毒害能力顺序为Cr6 >Cu2 >Pb2 。     

杀真菌剂对玉米生长和重金属吸收的影响

为了明确重金属污染胁迫条件下, 杀真菌剂 （苯菌灵） 对玉米重金属耐性的影响, 探讨杀真菌剂对非目标生物的不利作用。以重金属污染的农田土壤为基质, 开展室内盆栽试验, 研究苯菌灵对玉米的生长、 生理、 重金属含量与吸收量的影响。结果表明：（1） 重金属胁迫条件下, 苯菌灵显著影响玉米的生长和生理, 导致玉米株高和生物量分别下降 14%和 23%, 玉米叶片 MDA含量显著增加了 87%;（2） 苯菌灵显著降低玉米地下部的 Cd含量, 并显著减少玉米对 Pb、 Zn和 Cd的吸收, 吸收量分别下降 32%、 33%和43%。可见, 土壤重金属污染条件下, 杀真菌剂导致玉米对重金属的耐性与吸收均降低。     

不同钝化剂对酸性土壤中重金属的钝化修复研究进展

化学钝化修复技术是土壤重金属污染修复的重要方法之一,其钝化成本低、效率高、种类丰富,具有良好的前景。随着目前环境因素复杂化,土壤酸化日益严重,酸性土壤中重金属也变得多种多样,钝化修复能够较好的响应土壤环境变化,对酸性土壤中重金属污染的土壤修复前景较好。本文对单一型及复合型钝化剂的种类、作用原理、存在的问题进行了总结归纳,并分别对其各类型钝化剂研究进展及现状进行综述。单一类钝化剂主要分无机类和有机类钝化剂,其中无机类钝化剂种类较多,应用较广,主要通过吸附、络合、共沉淀等方式钝化土壤中重金属;复合型钝化剂主要有无机—无机、无机—有机、有机—有机型,其作用原理与单一型钝化剂相似,与复合型钝化剂相比单一型钝化剂对多重金属污染土壤的修复效果不明显。与此同时针对目前酸性土壤中镉、铅、砷的钝化修复研究进展进行综述,酸性土壤主要通过调节土壤pH来对其修复,基于此总结归纳了酸性土中3种重金属的最适钝化剂种类及其作用机理,针对当前重金属污染土壤修复存在的问题进行了展望,以期对钝化剂修复重金属污染的土壤提供参考。     

重金属污染土壤的植物修复技术研究

植物修复重金属污染土壤已经成为当今科学家研究的热点问题。国内研究者已发表众多重金属污染土壤修复技术的文献综述,但单纯对重金属污染土壤的植物修复技术、特别是植物收获后的处置技术的系统综合的文献综述少之又少。为此,系统阐述了植物修复技术的内涵、组成部分、优缺点、超富集植物的概念、研究概况和修复植物收获后的处置技术,指出植物采矿技术可能成为科学家们下一步研究的重点,并对植物修复技术发展未来进行了展望。     

晚粳稻籽粒中As、Cd、Cr、Ni、Pb等重金属含量的基因型与环境效应及其稳定性

选择籽粒Cd、Cr、As、Ni和Pb等重金属含量差异较大的12个晚粳稻基因型，种植于浙江省晚粳稻主产区嘉兴、湖州、杭州、宁波、绍兴等市的6个试点，研究籽粒中5种重金属含量的基因型与环境变异及其稳定性、籽粒和土壤有效态（DTPA提取态）Cd、Cr、As、Ni和Pb等重金属含量之间及与Fe、Zn含量之间的关系，以及土壤pH对籽粒重金属积累的影响。结果表明，环境、基因型及其互作效应对籽粒重金属含量的效应均达极显著水平，表明筛选和选育籽粒重金属含量低的品种以及通过农艺措施减少籽粒重金属含量是可能的。同时，籽粒中这5种重金属含量的稳定性因环境、基因型而有较大差异，且亦因重金属种类而异。因此，为降低籽粒重金属含量，应针对特定重金属污染的环境进行基因型选择，并同时考虑基因型籽粒重金属含量的稳定性。土壤pH不仅影响土壤重金属有效性及水稻籽粒中重金属积累量，还影响籽粒重金属积累的基因型与环境互作效应（即积累稳定性）。此外，土壤中一些重金属常发生复合污染，如Cd和Cr、As或Ni，Cr和As，Pb和As间表现为协同消长，Cd含量较高的稻米往往As和Pb含量也高，Cr和Ni含量以及As和Pb含量之间也呈正相关。     

土壤重金属污染及对生物体影响的研究进展

重金属污染是当今社会世界性的环境生态问题。由于人类社会城市化进程加剧、工业生产中"三废"的不合理排放以及现代农业中各种农药化肥的大量使用,导致土壤中重金属的含量剧增,污染问题严重,其中尤以重金属镉、汞、铅等在生物体内的富集与抗生性的研究日益受到关注。笔者综述了土壤重金属污染及对生物体影响的研究进展,以期为土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。