耐镉菌联合植物吸收对土壤重金属镉污染的修复

采用盆栽和大田试验,研究耐镉菌联合超积累景天植物吸收对土壤重金属镉污染的修复作用。结果表明:耐镉菌与十二烷基苯磺酸钠均可活化土壤中难溶态镉,其中十二烷基苯磺酸钠对铁锰结合态镉的活化效果较好,而耐镉菌对残渣态镉的活化能力较好;土壤中潜在可利用态镉转化为活性态镉后可通过贝洋棒(BY棒)或栽培超积累植物来吸收;在耐镉菌与景天植物的联合修复中,伴矿景天所吸收的镉远高于凹叶景天和东南景天的联合修复效果,且修复后土壤的酶活性强,微生物数量丰富。可见,耐镉菌与伴矿景天的联合修复是一种可行的镉污染修复方法。     

农田重金属污染土壤的植物修复工程研究

针对湖北省大冶市土壤污染综合防治先行区复合重金属污染农田土壤,采用伴矿景天、籽粒苋、蓖麻、黑麦草、甘蓝型油菜、香蒲等进行植物修复工程研究。结果表明,富集植物使土壤中镉、铜和铅的超标率大幅下降,并达到修复目标值。富集植物对土壤中镉的去除率为黑麦草>籽粒苋>伴矿景天>甘蓝型油菜>蓖麻>香蒲;对土壤中铜的去除率为甘蓝型油菜>黑麦草>伴矿景天>籽粒苋>蓖麻>香蒲;对土壤中铅的去除率为伴矿景天>黑麦草>蓖麻>甘蓝型油菜>香蒲>籽粒苋。黑麦草、籽粒苋、伴矿景天、甘蓝型油菜、蓖麻对镉、铜、铅有较好的富集特性,可以作为潜在的富集植物,对农田植物修复具有借鉴意义。     

植物轮作模式对镉污染农田的修复潜力

为探讨不同植物镉（Cd）的积累特征及对Cd污染土壤的修复潜力,筛选便于推广的中轻度Cd污染农田土壤的植物修复模式,通过田间试验,利用不同吸Cd特性的水稻、油菜、油葵和伴矿景天等植物进行组合轮作,对土壤Cd有效性、植物不同部位Cd含量、富集系数、Cd积累量及移除量进行研究。结果表明：供试植物对土壤Cd的积累能力较强,除伴矿景天外,植物不同部位Cd的富集系数为1.03~8.82,不同轮作模式两茬植物地上部Cd积累量分别为13.81~81.34 g·hm^-2和21.54~74.12 g·hm^-2。不同轮作模式Cd移除量表现为伴矿景天与Cd高积累品种晚稻轮作（SPOS）>伴矿景天与Cd高积累油葵轮作（SPHA）>当地主栽品种早稻与Cd高积累品种晚稻轮作（CKOS）>当地主栽品种早稻与当地主栽品种晚稻轮作（CK）>Cd高积累品种油菜与Cd高积累品种晚稻轮作（HNOS）,其中最大移除量达150.34 g·hm^-2。第一茬植物收获后,伴矿景天降低土壤Cd含量和有效态Cd含量的效果最好,最高分别下降了15.66%和37.14%,而第二茬植物收获后,土壤有效态Cd含量均升高了95.51%以上,有利于下一年植物的吸取修复。油菜地上部Cd积累量最低,但其土壤有效态Cd含量较试验前升高了20.00%,且油菜生长期与伴矿景天接近,因此适宜与伴矿景天间套作。综上所述,伴矿景天与高积累晚稻轮作、伴矿景天与高积累油菜间套作对中轻度Cd污染农田修复潜力较大,可作为湘中Cd污染农田修复治理的种植模式。     

伴矿景天修复镉污染土壤研究进展

当今社会,土壤重金属污染已成为世界范围内面临的重要问题,采取土壤治理和修复是保证环境质量安全、人体健康和社会可持续发展的重要举措。植物修复技术是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害的一种绿色、健康的修复技术,也是当前国内外众多学者的研究热点。其中景天科(景天属)植物——伴矿景天对重金属污染土壤的吸取修复技术在国内外产生了较大影响。本文对利用镉超富集植物伴矿景天修复重金属镉污染土壤研究进展进行分析,主要从伴矿景天对镉的耐性和富集机理、吸收及转运机制、强化措施、产后处理技术以及产物资源化利用等方面进行综述,并对基因工程在伴矿景天上的应用,吸取强化措施和产后处理技术等方面进行了展望。     

有机物料对镉污染酸性土壤伴矿景天修复效率的影响

伴矿景天（Sedum plumbizincicola）是一种镉/锌（Cd/Zn）超积累植物，是Cd污染土壤吸取修复的理想植物。为提高伴矿景天（S.plumbizincicola）对Cd污染酸性土壤的修复效果，本研究以水稻秸秆、大豆秸秆、猪粪和水溶性有机肥4种有机物料为材料，分别按土质量1%、3%的施用量施入Cd污染酸性农田土壤，研究了4种有机物料对伴矿景天Cd修复效率的影响。结果表明：施用有机物料可提高土壤pH值和土壤有机质、碱解N、有效P和速效K含量，有效改善供试土壤理化性质；有机物料对土壤有效态Cd含量的影响因有机物料种类和施用量而异，以3%水溶性有机肥处理效果最好，较对照提高了50.0%。与对照相比，施用有机物料显著促进了伴矿景天生长，地上部和根部生物量分别增加了1.08%~40.69%和4.17%~54.17%；水稻秸秆、大豆秸秆和水溶性有机肥处理伴矿景天地上部和根部Cd含量分别较对照增加了10.02%~64.91%和10.95%~45.78%。单一种植伴矿景天修复后土壤Cd去除率为27.6%；施用有机物料辅助修复，土壤Cd去除率可达29.8%~50.7%。因此，在Cd污染酸性土壤伴矿景天（S.plumbizincicola）修复中，可考虑水稻秸秆还田和施用水溶性有机肥来提升修复效率。     

混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

【目的】开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术。【方法】通过盆栽试验,研究混合螯合剂（MC）的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays 套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果。【结果】东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗。经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7%~33.0%、11.9%~14.7%和13.3%~16.4%。东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降。【结论】套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种+淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复。     

牧草不同种植模式对重金属去除及土壤性质的影响

为改善重金属复合污染土壤的微生物环境,进而提高污染土壤的肥力,以皇竹草(Pennisetum sinese)和黑麦草(Lolium perenne)为试验材料,采用单作和间作模式,研究两种不同种植模式下牧草对重金属复合污染去除和富集以及土壤酶活性和微生物数量变化。结果表明,在处理1和处理2复合污染土壤中,间作模式处理下皇竹草和黑麦草Pb、Cd、Cu和Zn富集系数均极显著地高于单作模式。与种植牧草前相比,单作皇竹草处理1和处理2土壤的Pb、Cd、Cu和Zn含量分别降低了49.59%、87.80%、67.48%和73.55%,56.07%、88.73%、63.75%和72.25%,单作黑麦草处理1和处理2土壤重金属含量分别减少了51.45%、87.20%、55.44%和70.95%,55.45%、88.99%、48.83%和70.37%,间作皇竹草和黑麦草处理1和处理2土壤重金属含量分别下降了58.35%、92.29%、81.31%和90.69%,65.44%、93.25%、79.29%和89.60%。在处理1复合污染的土壤上,与种植牧草前相比,单作皇竹草土壤的蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性以及细菌、真菌和放线菌的数量分别提高了71.24%、19.22%、76.08%、16.93%、41.67%、54.55%和64.52%,单作黑麦草分别上升了98.89%、8.86%、42.41%、30.50%、26.67%、96.11%和129.60%,间作皇竹草和黑麦草分别增加了100.00%、141.60%、14.58%、33.86%、70.00%、168.80%和259.10%;单作皇竹草土壤的过氧化氢酶和脲酶分别降低了47.97%和70.79%,单作黑麦草分别减少了51.13%和60.68%,间作皇竹草和黑麦草分别下降了56.56%和84.04%。在处理2复合污染的土壤上,单作皇竹草土壤的蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性以及细菌、真菌和放线菌的数量分别上升了80.23%、2.84%、94.76%、49.97%、318.10%、74.35%和16.34%,单作黑麦草分别提高了73.77%、20.54%、52.28%、29.99%、299.9%、123.1%和47.71%,间作皇竹草和黑麦草分别上升了83.55%、38.79%、63.04%、49.97%、431.80%、448.70%和54.90%;单作皇竹草土壤的过氧化氢酶和脲酶分别减少了63.21%和70.26%,单作黑麦草分别降低了65.09%和77.43%,间作皇竹草和黑麦草分别下降了49.06%和66.66%。可见间作皇竹草和黑麦草提高牧草重金属富集系数和去除效率以及改善土壤性质的效果明显优于单作牧草,因此优先考虑皇竹草和黑麦草的间作模式作为重金属复合污染土壤的修复模式。     

丝瓜与伴矿景天间作对土壤Cd形态及丝瓜Cd吸收的影响

采用盆栽实验将丝瓜和超积累植物伴矿景天间作于重金属污染土壤中,并向土壤添加钙镁磷肥或向丝瓜根际添加固镉菌剂,研究间作对土壤Cd的形态及丝瓜重金属积累性的影响。结果表明,丝瓜与伴矿景天间作一定程度上减少了丝瓜的结果数量,同时存在增大丝瓜果实中Cd含量的风险;通过施加固镉菌剂或钙镁磷肥增加了丝瓜的结果数,且丝瓜果实中Cd含量均未超过国家标准的限定值。同时,景天和丝瓜对土壤Cd具有移除能力,丝瓜主要表现在茎叶对Cd的吸收,其中重污染土壤中的景天和丝瓜对土壤Cd的移除能力大于低污染土壤种植的景天和丝瓜。总体来看,丝瓜与超积累植物伴矿景天间作可用于低污染土壤进行边修复边生产。但是,由于存在较高食品安全风险,在间作的同时可采取施固镉菌剂或钙镁磷肥等措施来降低果实部分Cd含量。     

钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响,通过盆栽试验,将6种复配钝化剂[石海剂(LS)、石磷剂(LP)、石殖酸(LH)、海磷剂(SP)、海殖酸(SH)、磷殖酸(PH)]施用在Cd污染土壤中后种植玉米,间作超富集植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行研究。结果表明,玉米与伴矿景天间作与单作相比较,玉米单株生物量显著上升了12.2%～52.4%,玉米植株Cd含量显著降低了10.0%～38.9%,玉米Cd转运系数显著降低,伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%～73.4%;两种种植模式中,石海剂处理下的玉米单株生物量最大,玉米茎叶中Cd含量最低,符合国家饲料卫生标准,玉米Cd累积量较对照显著降低;间作模式中,石海剂和石殖酸处理下,伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。     

混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

[目的]开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术.[方法]通过盆栽试验,研究混合螯合剂(MC)的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果.[结果]东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗.经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7％ ～ 33.0％、11.9％ ～ 14.7％和13.3％～16.4％.东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降.[结论]套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种+淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复.     

钾肥强化植物间作修复镉锌污染土壤效应研究

小麦间作伴矿景天是一种原位绿色、边生产边修复重金属污染土壤的有效方式,施用钾肥是保障小麦增产的主要措施之一。为了研究不同类型和用量的钾肥对小麦间作伴矿景天修复镉(Cd)、锌(Zn)污染土壤的强化效果,采用室外盆栽试验方法,以不施钾肥为对照处理,研究了不同类型钾肥(氯化钾、硫酸钾)及施用量(50、100 mg·kg^-1和200 mg·kg^-1,以K2O计)对土壤pH和Cd、Zn含量、小麦和伴矿景天幼苗生物量及其Cd、Zn积累量的影响。结果表明:相较于对照处理,施用氯化钾和硫酸钾均能降低土壤pH,且施用量增至200 mg·kg^-1时土壤pH值降幅最大,分别降低了0.322和0.411。氯化钾和硫酸钾对土壤有效态Cd、Zn含量的提升效果均随施用量的提高而增强,均提高了小麦幼苗与伴矿景天生物量并促进了对Cd、Zn的积累。施用钾肥后,土壤Cd的去除率在15.1%~23.8%,土壤Zn的去除率在1.75%~4.70%。研究表明,施用钾肥均对小麦间作伴矿景天修复土壤Cd、Zn污染具有良好的强化效应,且氯化钾施用量200 mg·kg^-1的修复效果优于其他处理。     

外源硒对萘胁迫下车前草生长及土壤修复能力的影响

为研究土壤多环芳烃植物修复技术,以萘为典型低分子量多环芳烃代表性污染物,选取车前草(Plantago asiatica L.)为潜在的修复治理植物,通过盆栽模拟试验,探讨外源硒的添加(0.2 mg·kg-1)对萘污染(0、50、200、800 mg·kg-1)条件下的车前草生长、生理特征及土壤修复效果的影响。研究结果显示,在不同浓度萘作用下,车前草生物量、根系形态(根表面积、根体积、根尖数、平均直径)和萘的去除率随土壤萘含量的增加而降低,根部丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量和过氧化氢酶(CAT)活性则升高。硒的加入缓解了萘的胁迫作用,使得植物生物量和根系形态较无硒组增加了10.7%以上,MDA含量降低了8.4%～15.8%,过氧化氢酶(CAT)活性提高了4.0%～13.4%,谷胱甘肽(GSH)含量增加了13.1%～33.3%,土壤萘的去除率提高了0.5%～11.6%。结果表明,土壤中的萘抑制了车前草的生长,降低了其对萘的修复效率,而适量浓度的硒可以缓解萘对车前草胁迫,提高其对萘的耐受性,从而增强车前草的植物修复效率。     

氮肥形态对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响研究

以锌镉超积累植物伴矿景天为供试植物,采用单边根袋法盆栽试验研究了铵态氮肥和硝态氮肥施用对植物根际和非根际土壤中Zn、Cd的化学行为,以及伴矿景天生物量和Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,施用硝态氮肥更能提高根际土壤Zn和Cd的生物有效性,显著增大植物体内Zn和Cd浓度(P0.05),增率分别为38.2%和110%,但施用铵态氮肥更有利于促进伴矿景天的生长,增率为49.4%;氮肥形态对伴矿景天生物量的影响显著大于对植物地上部Zn、Cd浓度的效应,施用铵态氮肥显著提高Zn和Cd总吸收量,增率分别为53.3%和123%,施用硝态氮肥对其则无显著影响。施用铵态氮肥较硝态氮肥更能提高伴矿景天的污染土壤Zn、Cd吸取修复效率。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

苎麻修复重金属污染土壤及强化措施研究进展

苎麻生物量大,一年播种多年收获,修复重金属同时具有一定的经济效益,被认为是一种重金属污染土壤的理想修复植物。综述了近年来学者们在苎麻修复重金属方面所取得的研究成果,指出苎麻对多种重金属具有一定的富集作用,对不同种类的重金属离子富集能力有差异,对单一和复合重金属污染土壤均具有一定的修复能力,能作为植物修复中可利用的植物资源。重点对进一步强化苎麻的修复能力的措施作了总结,阐述了影响苎麻富集和 分配重金属过程的5 个因素院品种、土壤改良剂、化学调控、农艺措施及土壤微生物,探讨了苎麻富集和耐受重金属的能力和机理,并就存在的问题提出建议和展望。     

苎麻修复重金属污染土壤及强化措施研究进展

苎麻生物量大,一年播种多年收获,修复重金属同时具有一定的经济效益,被认为是一种重金属污染土壤的理想修复植物.综述了近年来学者们在苎麻修复重金属方面所取得的研究成果,指出苎麻对多种重金属具有一定的富集作用,对不同种类的重金属离子富集能力有差异,对单一和复合重金属污染土壤均具有一定的修复能力,能作为植物修复中可利用的植物资源.重点对进一步强化苎麻的修复能力的措施作了总结,阐述了影响苎麻富集和分配重金属过程的5个因素:品种、土壤改良剂、化学调控、农艺措施及土壤微生物,探讨了苎麻富集和耐受重金属的能力和机理,并就存在的问题提出建议和展望.     

皇竹草(Pennisetum hydridum)对施用重金属污染的鸡粪和污泥的响应及其污染修复效应

采用土壤盆栽试验的方法,以重金属Zn、Cu、Pb 和Cd污染的鸡粪和污泥为肥料,分别与赤红壤土按1∶9的比例混合后作为栽培基质种植皇竹草,研究其对皇竹草生长发育的影响及皇竹草吸收重金属的能力。试验结果表明,通过种植皇竹草可实现对土壤中各重金属有效的提取,其中根部和茎秆是主要累积重金属的器官。各处理组的皇竹草生长状况良好,其中施肥处理对皇竹草生长具有显著的促进作用。秋季种植的皇竹草于200 d生长后,鸡粪处理、污泥处理和空白对照组的每蔸生物量分别达736.56±29.21、99.99±32.01 g和466.89±37.08 g。各处理组皇竹草对栽培基质中重金属Zn、Cu、Pb 和 Cd的提取率分别达到1.90%~4.52%、3.96%~5.72%、0.53%~1.24%和10.34%~17.14%。其中对重金属Zn、Cd和Pb吸收量在鸡粪处理组中达到最大值分别为89.74、0.68 mg和19.18 mg,而Cu吸收量在污泥处理组达到最大值为16.84 mg。可见,皇竹草能有效提取栽培基质中较高浓度的重金属,是修复重金属污染土壤的可行材料。