铁尾矿区沙棘-桑树混交林中重金属元素的积累与分配

以铁尾矿区人工营造的沙棘-桑树混交林为研究对象,从沙棘和桑树的各个部位(根、干、枝、叶、皮)、单个植株以及混交林生态系统结构(乔木层、草本层、枯落物层、土壤层)3个层面,测定分析Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Cd等8种重金属离子的积累、分配和富集特征,为铁尾矿重金属污染土壤的森林修复生态系统构建以及保障与维持系统的平衡、可持续性提供科学依据。2个树种植株的各个部位,均以树根和树叶中的重金属元素含量较高,其次为树皮和树枝,树干中的含量最低,而且2个树种植株的根系对8种重金属元素的富集能力普遍较强,树皮和树叶对Pb、Cr、Cd的富集能力高于其他部位。2个树种在单株水平上均对土壤Ni的富集能力最强,对Fe的富集能力最弱,但沙棘对Fe、Mn、Cu、Cr、Pb和Cd的平均富集能力比桑树强,而桑树对Ni的富集能力比沙棘强,二者对Zn的平均富集能力相当;沙棘单株对8种重金属元素的总积累量为3.094 2×10-3kg/株,桑树为2.402 0×10-3kg/株。2个树种的混交林地土壤中,Fe元素贮存量占总贮存量的98.79%,Mn元素占0.94%,其他6种元素合计共占0.27%;沙棘根际土壤重金属的平均含量低于桑树,特别是Cd含量低于桑树。混交林生态系统结构各层次的重金属元素贮存量从大到小依次是土壤层、枯落物层、乔木层、草本层。以上研究结果提示,在铁尾矿上营建对重金属元素富集能力强,而且树种间对不同重金属元素的富集具有互补性的沙棘-桑树混交林,是一种较优的治理铁尾矿区土壤重金属污染的模式。     

空心莲子草对污泥重金属的响应与吸附效应

植物修复（Phytoremediation）是解决越来越突出的重金属污染问题的一种较好的方法,已成为生态学和环境学研究的重要课题,而植物对重金属的响应和吸附效应是该问题的科学基础。为此,本研究采用盆栽方法,设定污泥与沙壤土的不同体积配比（无污泥、5%污泥、10%污泥和20%污泥）作为生长基质,测定在含不同重金属的基质中生长不同时间（3-6月）的空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）叶片的生理指标[叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性]和在含重金属基质中生长6个月后的空心莲子草根、茎、叶中重金属元素（Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、Cu、Zn）含量。结果表明,空心莲子草叶片中叶绿素含量总体上随生长基质中污泥体积比例升高而升高;空心莲子草叶片中SOD活性、POD活性总体随生长基质中污泥体积比例升高而升高,但在含重金属的生长基质中生长5个月后,叶绿素含量、SOD活性和POD活性均明显下降;在各处理下,空心莲子草对Mn、Ni、Cr、Pb、Cu和Zn的吸收主要分布在叶片,且空心莲子草的转运系数大于1。研究结果说明,空心莲子草对污泥重金属有较好的耐受性,且转运系数大于1。虽然该植物根、茎、叶的富集系数均小于1,不属于超富集植物,但在受重金属污染的土壤植物修复中仍有一定的参考作用。     

不同浓度猪粪水对两种植物重金属富集及迁移效应的影响

畜禽粪便是农田有机肥料主要来源之一,由于畜禽粪便中重金属超标与不合理施用,造成土壤重金属污染。该研究旨在探究不同浓度猪粪便废水处理对2种禾本科植物的生物量、土壤pH、电导率、土壤重金属含量以及植物对重金属富集与转移能力的影响。结果表明:随着猪粪便废水浓度增加,土壤pH和电导率随之升高(P0.05);猪粪的施入抑制2种植物对Cd有效态的吸收;臭草在A3处理时对Cr、Cu的富集能力最强, Cr含量为28.24 mg·kg~(-1)(地上部)和107.3 mg·kg~(-1)(地下部),Cu的含量为6.23 mg·kg~(-1)(地上部)和16.99 mg·kg~(-1)(地下部);虎尾草在A2处理时最强,Cr含量为20.24 mg·kg~(-1)(地上部)和90.71 mg·kg~(-1)(地下部),Cu的含量为2.55 mg·kg~(-1)(地上部)和9.26 mg·kg~(-1)(地下部);臭草和虎尾草对重金属的最大迁移总量分别为Cd 0.45 mg和0.83 mg,Cr 141.2 mg和346.13 mg,Cu 30.15 mg和47.2 mg。研究表明,2种植物对重金属Cr和Cu的富集能力较强,但不利于Cd的富集,地下部重金属富集系数大于地上部,地下部对Cr的富集系数大于1(除虎尾草CK),但转移系数都小于1。该研究结果为畜禽粪便的无害化处理提供参考。     

唐山曹妃甸地区超富集植物的重金属含量测定

基于河北唐山曹妃甸港口和工业区建设过程中土壤重金属污染严重的问题,本文采取野外调查的方法,寻找重金属忍耐型植物或具有(潜在)超富集特性的植物,以期为植物修复技术在曹妃甸地区中的应用提供重要的科学依据;同时运用原子吸收分光光度法测定优势植物中Cu、As、Pb、Cd重金属元素的含量,并计算植物对重金属的富集系数和转移系数。结果表明:八宝景天、野山楂和蒲公英作为该地区的优势植物,虽然累积在枝叶中的重金属含量不高,它们不仅能忍耐严重的重金属毒性,富集高浓度的重金属,还能够适应曹妃甸地区的环境条件,因而可以推广应用于该地区重金属污染的植被恢复工程中。     

4种草类植物对矿区土壤重金属的富集特征

以潼关县黄金生产区及其附近4种杂草[苘麻(Abutilon theophrasti)、鹅绒藤（Cynanchum chinense）、裸菀（Gymnaster piccolii）和紫花地丁（Viola philippica）]为研究对象，采用火焰原子吸收光谱法测定其Cu、Cd和Zn等重金属含量，以便确定人工湿地生态系统的修复植物种类。结果表明，4种杂草根际土壤中3种重金属均处于污染状态；4种杂草对Zn均有较强的富集能力，其中以裸菀的富集能力最强，其富集系数高达3.71，转移系数为1.20；鹅绒藤对Cd的富集能力为4种植物中最高，转移系数和富集系数分别为1.89和0.31；4种杂草对Cu的富集能力均较低。     

猪场沼液对水芹菜重金属含量的影响

为评价利用沼液种植水芹菜的安全性,对某规模化猪场沼液和施用沼液的水芹菜不同部位重金属元素含量进行了测定。结果显示:(1)猪场沼液和水芹菜中的重金属元素以Cu、Fe、Mn、Zn为主,含有少量的Cd、Pb、Cr~(6+),未检出Hg和Se;(2)沼液中Cu、Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Cr6~+的含量均达到国家农田灌溉水质标准;(3)施用沼液后,水芹菜中除了Pb之外其余重金属元素的含量均未超过国家限量标准;(4)水芹菜根中Cu、Mn、Zn和Cd的含量显著高于茎和叶(P0.05),叶中Pb的含量显著高于根和茎(P0.05),Fe、Mn、Zn、Cd、Pb和Cr~(6+)在茎、叶中的含量无显著差异(P0.05)。以上结果表明,施用猪场沼液对水芹菜中重金属元素Pb的含量提升较为明显,说明相对于其它重金属,水芹菜对Pb具有更强的富集能力。此外,水芹菜根部对Cu、Fe、Mn、Zn、Cd和Cr~(6+)的富集能力强于叶部和茎部,但是Pb则表现为叶茎根。     

河北省邯郸市畜禽养殖场周边土壤重金属含量调查及污染评价

为了解河北省邯郸市养殖场周边土壤的重金属含量状况及污染情况,本研究选取不同方位的3个养殖场15个采样点进行采样,测定了土壤中9种重金属的含量,并用污染指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染现状进行评价,结果显示这9种重金属含量均处于国家土壤环境质量标准二级范围。运用污染指数法和潜在生态危害指数法评价,结果显示其污染程度分别为清洁(安全)和轻微生态危害水平;用污染指数法评价,结果显示重金属元素中污染最严重的为镍(Ni),污染最小的为汞(Hg),污染程度按由高到低排列的顺序为:镍(Ni)锌(Zn)锰(Mn)砷(As)铅(Pb)镉(Cd)铬(Cr)铜(Cu)汞(Hg);用潜在生态危害指数法评价,污染最严重的是镉(Cd),污染最小的为锌(Zn)和锰(Mn),污染程度按由高到低排列的顺序为:镉(Cd)砷(As)汞(Hg)镍(Ni)铅(Pb)铜(Cu)铬(Cr)锌(Zn)锰(Mn)。结论是邯郸市养殖场周边土壤保护状况良好,重金属污染状况属于清洁和轻微生态危害水平;其中镍(Ni)、砷(As)、铅(Pb)在两种评价方法中均处于前五位,应加强对其的关注度,避免累积速度过快增长。     

辽西沿海地区4种海鱼重金属富集特征与污染风险评价

为明确辽西沿海地区海鱼不同组织中重金属的富集特征,评价鱼肉重金属的污染风险,2019年5月在辽西沿海5个地区的市场分别采集4种海鱼,采用原子吸收分光光度法和原子荧光分光广度法检测肌肉、内脏、鳃、皮、骨中Cd、Cr、Pb和Hg的含量。采用单因子污染指数和均方根综合污染指数评价鱼肉中金属的污染程度,采用目标危害系数评价食用安全性。结果表明,4种海鱼中金属Cd的含量趋势为内脏鳃骨和皮肌肉,Cr的含量趋势为骨鳃皮内脏肌肉,Hg的含量趋势为皮鳃、内脏、肌肉骨,Pb的含量趋势为骨皮鳃内脏肌肉。单因子污染指数分析表明,Cr、Hg为无污染,Cd和Pb处于轻微污染;综合污染指数分析表明,4种海鱼都未受到重金属的污染。目标危险系数分析表明,食用这4种海鱼的肌肉是安全的。     

藏中矿区先锋植物重金属积累特征及耐性研究

西藏中部矿区重金属污染严重,在矿区废弃地的先锋植物中筛选和研究适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物,是藏中矿区植被恢复和污染土壤修复的前提。本研究采用野外调查取样,并结合室内分析测试来进行。对矿区尾矿库生长的6种先锋植物及其土壤重金属含量进行测定分析,结果表明：拉屋矿区尾矿库重金属污染严重,并且土壤受到Zn,Cu,Pb,Cd元素的复合污染;6种先锋植物均能适应矿区土壤重金属元素较高的环境,对重金属具有一定的耐性;6种植物对重金属的吸收表现出3种特征：尼泊尔酸模（Rumex nepalensis）和紫羊茅（Festuca rubra）属于富集型植物;高山嵩草（Kobresia pygmaea）、高原荨麻（Urtica hyperborea）、珠芽蓼（Polygonum viviparum）属于根部囤积型植物;垂穗披碱草（Elymus nutans）属于重金属规避型植物;在复合污染条件下,尼泊尔酸模对Zn的吸收超过1000 mg·kg^-1,高原荨麻对Cd的吸收超过50 mg·kg^-1,高原荨麻和尼泊尔酸模具备超富集植物的特征和潜能,对尾矿库区重金属污染有较强的耐性,可作为治理该地区污染环境的修复材料。     

四种草本植物对铅锌尾矿土壤重金属的抗性与吸收特性研究

盆栽试验的结果表明,高羊茅、早熟禾、黑麦草和紫花苜蓿在铅锌尾矿土壤或处理的尾矿土壤上都能生长,但在处理土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草本植物更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物.单位面积上4种植物体内重金属含量均为Zn>Pb>Cu>Cd,但每种植物对Cd、Pb、Zn和Cu的吸收浓度和分布均不相同,一般为根系浓度大于茎叶.加入改良剂和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的4种草本植物生物量显著增加,植物体中的Cd、Pb和Zn元素浓度下降,但Cu元素浓度反而上升,结果单位面积上4种草本植物吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草本植物相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性.     

不同浓度镉胁迫下6种草本植物的耐性及富集特征的比较

为了筛选并评价耐镉（Cadmium,Cd）性较高的优势植物物种,本研究以紫花苜蓿（Medicago sativa）、百脉根（Lotus corniculatus）、多变小冠花（Coronilla varia）、披碱草（Elymus dahuricum）、细茎冰草（Agropyron trachycaulum）和野牛草（Buchloe dactyloides）为试验材料,采用盆栽模拟试验进行不同浓度Cd胁迫处理,以0 mg·kg^-1Cd处理浓度为对照（CK）,探究多梯度Cd胁迫对植物的富集特征及根系形态变化的影响,并评估其Cd耐性阈值。结果表明：不同浓度Cd胁迫下6种草本植物的生物量及根系形态均表现出“低促高抑”现象;不同物种对Cd的耐受能力不同,紫花苜蓿和多变小冠花对Cd的耐性阈值在50 mg·kg^-1到100 mg·kg^-1之间,百脉根、披碱草、细茎冰草和野牛草对Cd的耐性阈值在100 mg·kg^-1以上;在100 mg·kg^-1Cd胁迫下百脉根、披碱草和野牛草,可通过植物萃取的方式应用于重金属污染土壤的治理修复;细茎冰草在100 mg·kg^-1Cd胁迫下,根系富集系数仍然大于1,且根系生物量、耐性系数具有随着Cd胁迫加重不断上升的趋势,是较理想的修复重金属污染土壤的高耐高抗型草本植物材料。     

黔北轻污染耕地12种优势杂草重金属含量及富集特征

以一块黔北轻污染耕地生长的12种优势杂草及根区土壤为研究对象,采用野外采样和室内分析方法,利用贵州省土壤背景值、《食用农产品产地环境质量评价标准》、单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、富集系数和转移系数来评价土壤重金属污染状况及优势杂草对重金属的富集特征,为贵州山区重金属污染耕地的植物修复提供参考资料。结果表明,杂草根区重金属单因子污染指数范围为0.30~1.71,內梅罗综合污染指数为1.31,处于轻污染状态,其中Cd的贡献最大;调查区内生长的优势杂草,主要有铁苋菜、龙葵、艾草、稻槎菜、马唐草、黄秋葵、堇菜、野苋菜、革命菜、异叶黄鹌菜、风轮草和野葱,体内重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量范围分别为42.15~110.27 mg/kg、35.89~157.87 mg/kg、0.29~6.08 mg/kg和2.99~37.19 mg/kg,属一般植物正常含量范围,均未达到超富集植物水平,但铁苋菜、黄秋葵和革命菜对Cu、Zn、Cd,稻槎菜对Cu和Zn,野苋菜、堇菜和异叶黄鹌菜对Cd的富集系数和转移系数均大于1,具有成为超富集植物的潜力。     

贵州尾矿区野生豆科牧草根瘤菌及其抗性测定

为了筛选获得对复合重金属具有耐受能力且能在本地豆科植物根系内定殖共生的抗性根瘤菌,本研究从贵州省内的锰矿区、铅锌矿区采集野生豆科牧草根瘤样品,经分离纯化、菌体形态观察、16S rRNA基因序列比对分析,获得71个根瘤菌保存菌株。系统发育和区系分析结果表明,分离菌株分属7属28种,其中根瘤菌属(Rhizobium)的分布频率高达54.93%,为优势属,木兰根瘤菌(R.indigoferae)的分布频率最高(15.49%),为优势种。选择来自不同尾矿区、不同种类的根瘤菌17株,采用重金属平板法测定各供试菌株对贵州尾矿土分布较多的Pb²⁺,Zn²⁺,Cr⁶⁺,Mn²⁺,Cd²⁺五种重金属的耐受性,结果发现17个菌株对3种或3种以上的重金属都具有不同程度的耐受能力,其中HMZT039-6,HSST042-6,HSST042-1,ZHQT052-1和HXTT050-1对5种重金属离子均有耐受能力,为筛选出的最优抗性根瘤菌株。本研究结果可为本地区土壤重金属污染的修复治理提供共生微生物资源。     

峰峰矿区煤矸石山周边植物丛枝菌根真菌的侵染及Cd含量研究

研究了峰峰五矿、九龙矿、梧桐庄矿煤矸石山周边植物被丛枝菌根真菌侵染的情况,并采用石墨炉原子吸收分光光度法分别测定了植物和土壤中Cd的含量,通过计算转移系数和富集系数比较分析了它们对Cd的富集能力。结果表明:3个矿的煤矸石山周边共发现7科19属20种植物,分别是禾本科、菊科、桑科、萝藦科、藜科、蓼科和苋科植物,其中禾本科植物狗尾草数量最多。3个矿的植物均被丛枝菌根真菌侵染,形成菌根共生体,大多数植物侵染率和泡囊率均较低,狗尾草和萝藦的3个矿平均侵染率较高,狗尾草最高,为59.22%。3个矿的土壤中Cd含量大体相近,平均在1.778~2.066 mg·kg^-1,但植物地上部和地下部Cd含量差异较大。从植物地上部Cd含量来看,五矿和梧桐庄矿均为猪毛蒿最高,分别达到0.863和0.536 mg·kg^-1,含量最低的是虎尾草和马齿苋,仅为0.253和0.203 mg·kg^-1,前者分别是后者的3.41和2.64倍,差异显著。九龙矿中植物地上部Cd含量最高的是狗尾草,达到0.913 mg·kg^-1,显著高于其他植物,是含量最低的狗牙根的7.94倍。从植物地下部Cd含量来看,3个矿最高的均为狗尾草。从转移系数和富集系数来看,3个矿植物的转移系数均高于自身的富集系数,有些植物的转移系数超过1,但富集系数均小于1,其中,猪毛蒿和苦荞麦的转移系数较高,而富集系数则是猪毛蒿和狗尾草较高。优势植物的相关性分析得出丛枝菌根真菌的侵染促进了狗尾草根部从土壤中吸收富集Cd,从而有利于对重金属污染土壤的修复,为利用本土优势植物-丛枝菌根真菌修复重金属污染土壤提供参考。     

草原土壤重金属含量空间变异与污染评价——以大庆市及周边地区为例

重金属是危害草原生态健康的主要污染物之一,迄今有关大庆市及周边地区草原土壤重金属含量、空间变异和污染程度的研究鲜见报道。本文通过野外调查采样,应用地统计学,结合经典重金属污染评价方法,分析了大庆市及周边地区草原土壤Cd,Cr,Pb,Cu,Zn,Ni,Hg及As含量的空间变异与污染程度,结果表明:研究区8种重金属含量具有中等空间异质性,变异系数在28.3%~58.5%。8种重金属元素可以用指数模型、高斯模型和球状模型拟合,Cd,Cr,Pb,Cu,Zn,Ni和As的块金值/基台值[C₀/(C₀+C)]在25%~75%,其空间变异由结构性变异(母质、地形等)和非结构性因素(人类活动)共同引起,Hg的[C₀/(C₀+C)]>75%,即非结构性因素对其的影响大。土壤重金属含量呈斑块状、条带状、点状和环岛状分布特征。研究区8种重金属的超背景值率较高,表现为累积的特征。As和Ni的分别有23.7%和1.7%的采样点重金属含量超过《国家土壤环境质量标准》(GB15618-1995)2级标准限值。地积累指数评价表明,As存在轻度污染风险,其他重金属无单因子污染风险。潜在生态风险评价表明,8种重金属元素均不存在潜在生态风险。大庆市及周边地区草原土壤重金属呈现空间中等强度变异,个别重金属元素存在超标现象,土壤质量整体良好。     

多年生黑麦草细胞分裂素信号通路B类ARR转录因子LpARR10的耐镉功能分析

镉（Cd）是矿区重金属污染的主要元素之一，严重限制了植物的生长、发育。细胞分裂素（CTK）能够缓解镉对植物的毒害，但具体机制尚不清楚。本研究克隆了多年生黑麦草CTK信号通路基因LpARR10，该基因具有6个外显子，编码598个氨基酸。进化分析表明，LpARR10与拟南芥B类ARR转录因子（B-ARRs）聚为一组，其中与AtARR10和AtARR12的亲缘关系较近。氨基酸序列分析结果显示，LpARR10具有B-ARRs典型的磷酸受体结构域、磷酸化和金属离子结合位点。表达模式分析表明，CTK（25 μmol·L^-1 6-BA）和Cd（200 μmol·L^-1 CdCl₂）处理0.5、2、6、12、24和48 h均显著提高了黑麦草根部LpARR10的表达；而在叶片中，LpARR10的表达仅在CTK和Cd处理2和6 h后显著升高。过量表达LpARR10转基因和野生型拟南芥在无Cd的MS培养基上生长10 d后，根长和鲜重没有显著差异；而在含有Cd（180 μmol·L^-1 CdCl₂）的MS培养基中，过量表达转基因株系的根长和鲜重显著高于野生型对照。综上，LpARR10在细胞分裂素调控的植物耐镉机理中发挥重要作用。     

黔西北铅锌矿废渣场优势草本植物种群生态位及种间关系

本研究以黔西北铅锌矿废渣场为研究区，对矿渣堆及周边区域16种优势草本植物共有种生态位与种间联结性进行对比分析，以期为矿区生态恢复提供科学依据。结果表明：知风草(Eragrostis ferruginea)、狗尾草(Setaria viridis)、细柄黍(Panicum psilopodium)、鼠尾粟(Sporobolus fertilis)和牛筋草(Eleusine indica)等禾本科和艾蒿(Artemisia argyi)等菊科植物有较高的重要值和生态位宽度，分布相对广泛；禾本科植物如知风草、狗尾草、细柄黍、鼠尾粟和牛筋草等，因生态位相似且对重金属适应能力强，故生态位重叠度较高；矿渣堆和周边区域优势草本植物共有种总体均呈显著正联结，但种对间却以负联结为主，表明该矿渣场植物群落演替总体呈现进展演替，但演替进程缓慢，仍处于演替初期阶段。综上，矿渣堆因富集重金属而影响着区域植物群落构建；生态治理中，应将禾本科知风草、狗尾草、细柄黍等植物作为先锋植物，促进植被恢复。     

锰胁迫下鸡眼草的富集特征及生理响应

为探明植物对锰胁迫的耐受性机制,以采自重金属污染区与非污染区的鸡眼草为试验材料,在不同锰浓度胁迫下［0 （对照）、1000、5000、10000、15000、20000 μmol·L^-1］ 开展盆栽试验,比较研究锰胁迫对两种来源鸡眼草表型、生理生化特性及锰积累特征的影响。结果表明：随着锰浓度的升高,1） 两种来源鸡眼草的根干重、芽干重、根冠比均呈降低的趋势;当锰浓度达5000~20000 μmol·L^-1时,与对照相比,污染区、非污染区鸡眼草的芽干重分别下降4.34%~27.71%与16.33%~49.77%,根干重分别下降19.00%~66.06%与27.90%~77.54%,污染区下降幅度均较非污染区的小;2） 两种来源鸡眼草的叶绿素、可溶性糖、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性均呈先升后降的趋势,可溶性蛋白含量逐渐下降,丙二醛（MDA）含量则逐渐升高;3） 两种来源鸡眼草根、茎、叶的锰含量均增加;锰浓度为20000 μmol·L^-1时,污染区和非污染区鸡眼草的叶锰含量分别为对照的16.53和13.41倍。因此,污染区鸡眼草锰耐受能力及富集能力均较非污染区鸡眼草高,较高的抗氧化酶活性是其耐受高锰胁迫的重要生理机制。