贵州锰矿废渣堆场重金属污染风险评价及草本植物重金属吸收特征

为明确锰矿废渣堆场重金属污染及优势草本植物重金属吸收特征,对贵州省典型锰矿废渣堆场的重金属污染风险进行了评价,并调查研究了锰矿废渣堆场草本植物的类群及重金属吸收特征。共采集优势草本植物18种,隶属11科18属,菊科和禾本科为优势科。对18种草本植物体地上部、地下部及其生长基质中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Mn 7种重金属元素进行了测定,结果显示,锰矿废渣堆场重金属污染空间变异较大,Mn污染最严重,其次是Cd,属于Mn、Cd复合型污染。计算了草本植物对7种重金属元素的富集系数、转运系数,并对18种草本植物进行了聚类分析,综合分析了草本植物重金属吸收特征,结果显示,看麦娘对Cd富集系数达22.49,对Cd有较强的富集能力;五节芒、商陆对Cr、Ni具有较强的富集能力和转运能力;风毛菊和夏枯草对锰矿废渣区多种重金属均表现出较强的富集能力和转运能力。研究结果表明,锰矿废渣堆场主要为Mn和Cd污染,矿区本土自然生长的优势草本植物可作为生态修复的首选植物。     

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。     

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。     

狗牙根根际土壤pH、有机质含量及重金属形态分布

以矿渣土和自然土为基质,对狗芽根进行盆栽实验,测量种植前后土壤pH值、有机质(SOM)及5种重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu全量及弱酸提取态(F1)、可还原态(F2)、可氧化态(F3)、残渣态(F4)的形态含量.结果 表明:与种植前相比,狗牙根种植100 d后土壤的pH均下降0.10～0.25个单位,变化率为1.31％～3.21％,有机质含量均上升,相对增加0.163％～1.854％.两种土壤的5种重金属含量不同,自然土为Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞Cd,矿渣土为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Cd.各重金属含量在狗牙根种植100 d后均下降,其中,自然土的5种重金属变化特征为Cd＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu,而矿渣土的变化特征为Cd＞Cr＞Cu＞Pb＞Zn.5种重金属均以残渣态形态为主,弱酸提取态含量在各金属价态中占比均较低.4种存在形态都有变化,其中弱酸提取态、可还原态和可氧化态含量降低,而除Cd外,残渣态含量升高.综合分析表明,狗牙根是重金属污染土壤修复的较好的物种之一.     

重金属胁迫对天竺葵生长及生理特性的影响

为探讨天竺葵(Pelargonium hortorum)对不同重金属的抗性,通过温室盆栽方式,研究了不同浓度的Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+对天竺葵生长和生理特性的影响。结果表明,天竺葵植株在4种重金属胁迫下,生长均受抑制,但抑制表现程度有所不同。其中对根长的抑制最明显,但植株依然能保持生长。随着重金属浓度的升高,植株生物量均呈下降趋势,叶片相对电导率均显著上升(P 0.05),叶绿素、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量以及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均显著(P 0.05)高于对照。在浓度低于1 000 mg·kg–1的Pb2+和浓度低于800 mg·kg–1的Zn2+胁迫下植株没有出现明显萎黄,其余处理下基部2～3片叶出现萎黄脱落情况。综上所述,天竺葵对4种重金属均有一定的耐性,是利用重金属污染土壤的潜力花卉。     

洛阳地区涧河水中重金属含量及污染评价

为了给洛阳地区涧河中重金属含量分布建立数据库,对涧河中重金属的含量进行了普查和分析。通过调查,采用原子吸收分光度法测定其中的重金属元素含量,结果发现涧河河水中的Pb、Cu、Zn和Cd 4种重金属的平均含量分别为0.165、0.063、1.132 mg/L和0.012 mg/L。将河水测定结果与《地表水环境质量标准GB 3838-2002》比较,根据单因子指数法,河水中Cu和Zn单因子污染指数均小于1,为清洁水平,而Pb和Cd则达到1.650和1.200,提示河水中Pb和Cd超标。河水的综合污染指数为1.319,需要及早处理及控制。     

藏中矿区家畜组织中重金属分布与放牧环境关系研究

以藏中矿区土壤、牧草、家畜组织为对象,探讨土-草-畜系统中Cu、Zn、Pb、Cd这4种重金属分布情况与饲养环境的相关性。通过设立研究点的方法,采集矿区饲养环境中的土壤、牧草、家畜(牦牛、藏羊)组织进行含量检测。结果表明:藏中矿区及周边土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd这4种元素均高于我国二级土壤限量值,Cu含量达限量值的2倍以上,Cd超标最严重。牧草、家畜组织体内重金属含量出现超标现象,牧草含量的分布顺序为Zn>Pb>Cu>Cd,这与土壤中重金属含量表现一致。牦牛体内Zn元素含量与远离矿区家畜(CK)相比差异显著(P<0.05),Cd含量与对照(CK)相比差异显著(P<0.05)。Cu、Zn存在超标现象,Cd、Pb两者存在差异但均未超标。矿区牦牛肉中Cu和牧草中Cu含量呈极显著的相关关系(P=0.836,P<0.01);牦牛肉中Zn含量与土壤和牧草中的Zn含量呈显著的相关关系(土壤P=0.631,牧草P=0.667,P<0.05);牦牛肉中Pb含量与牧草中Pb含量呈显著的相关关系(P=0.520,P<0.05);藏羊肉中Cu含量与牧草中Cu含量呈极显著相关关系(P=0.756,P<0.01)。矿区可食牧草中重金属向牦牛和羊肌肉迁移系数变化较大,迁移系数在0.19%~44.61%之间。     

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。     

铅、镉胁迫对饲用高粱生长及铅、镉吸收和累积的影响

采用盆栽试验研究了不同浓度的土壤外源重金属Pb,Cd及其复合胁迫对饲用高粱（Sorghum vulgare）生长的影响及其对Pb和Cd的积累能力。结果表明：随着Pb和Cd单一及复合胁迫浓度的增加,饲用高粱株高、生物量呈降低趋势,Pb和Cd含量呈增加趋势,茎鞘Cd含量及Cd累积量高于叶片,叶片Pb含量及Pb累积量高于茎鞘。在复合胁迫下,低、中浓度的Pb和Cd处理表现出相互促进吸收累积,高浓度处理表现出相互抑制吸收累积的特性,饲用高粱对Cd的富集能力远大于Pb。研究结果将为利用饲用高粱修复重金属污染土壤提供理论依据。     

猪粪施用水平对桂牧1号象草栽培及土壤重金属富集的影响

为利用高产牧草消纳猪粪,探索种养一体化绿色生态循环模式,研究了猪粪肥不同施用水平对桂牧1号象草及土壤的影响,测定桂牧1号象草越冬率、分蘖数、鲜草产量和牧草中干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维及重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As含量,试验同时也测定猪粪肥和土壤中氮、磷、钾养分及重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As元素含量。结果表明:(1)经对所施猪粪肥测定,Cu、Zn含量较高,Cd、Pb、As含量均在国家1996年实施的土壤环境质量标准允许范围内。(2)不同施用水平处理间,桂牧1号象草越冬率差异显著,分蘖数随猪粪施用增加而增加,差异不显著,而生物产量差异显著;经对草样监测,植物体内Cu、Zn、Cd、Pb、As五种重金属元素含量未见显著增加,草样中干物质86.68%~92.01%、粗脂肪0.6%~1.7%、粗蛋白1.18%~12.1%、粗纤维22.3%~28.6%。(3)对土壤抽样检测,土壤中pH值、全钾含量变化不明显,全氮、全磷含量显著增加,分别较对照土样含量增加87.5%和36.1%,Cu含量有一定的增加但没有达到显著水平,Zn含量增加达到显著水平,各处理水平间5种重金属元素在土壤中的富集变化规律差异性不明显。     

草本能源植物修复重金属污染土壤的潜力

在北京郊区重金属轻度污染土地开展了柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草四种草本能源植物的规模化种植,分析其对砷、汞、铜、铬、铅、镉等六种重金属的富集能力与修复潜力。结果表明,四种草本能源植物均属于非超积累植物,但柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草的生物质产量较高,分别为23.23t.hm-2、28.22t.hm-2、47.08t.hm-2、59.22t.hm-2,且不受重金属轻度污染的明显负面影响,因此其重金属绝对富集量可观。杂交狼尾草对砷、汞、铜、铅、镉的绝对富集量分别为23.12g.hm-2、0.35g.hm-2、1132.62g.hm-2、95.18g.hm-2、6.07g.hm-2,芦竹对铬的绝对富集量达到1333.37g.hm-2。草本能源植物对重金属污染土壤具有一定的修复潜力,并以杂交狼尾草最大,芦竹、荻、柳枝稷次之。     

刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应

采用盆栽试验研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下,刈割次数(1次,2次,3次)对紫花苜蓿生长和Cd累积量的影响及其生理响应。结果发现,多次刈割提高了紫花苜蓿地上部分的生长速率,促进了地上部分生物量的累积,3次刈割下地上部平均生长速率可达61.6 mg/(株·d),但3次刈割显著抑制了根系的生长(P<0.05)。生长季内2次和3次刈割可以促进根系Cd吸收,增加地上部分Cd累积量,进而提高紫花苜蓿Cd富集量,单株最大镉积累量出现在25 mg/kg Cd浓度的2次刈割处理中,达到75.98 μg/株。同时,2次或3次刈割会降低紫花苜蓿相对电导率、MDA含量,增加脯氨酸含量,改善紫花苜蓿在Cd胁迫下的生理状况。综合分析表明,当土壤Cd浓度不高于25 mg/kg时,紫花苜蓿生长季内2次刈割可以提高Cd污染土壤修复效率。     

耐重金属苜蓿中华根瘤菌的筛选及其与能源植物联合富集铜的特性

为了提高能源植物在重金属矿区废弃地边际土壤上的适应性,研发根瘤菌-能源植物联合修复技术,从生长于铜矿废弃地土壤上的紫花苜蓿根瘤中分离纯化根瘤菌,并研究其对紫花苜蓿、多年生黑麦草和甜高粱等能源植物生长和富集铜的作用,探究根瘤菌对铜矿废弃地土壤改良的效应。结果表明,从紫花苜蓿根瘤中分离筛选到一株耐铜铅镉的苜蓿中华根瘤菌D10。在铜矿废弃地土壤上,甜高粱的生物量可达黑麦草的4.6～6.4倍。与接灭菌液对照相比,D10菌株能够促进紫花苜蓿和甜高粱的干重显著增加28.6%～78.1%,铜吸收量显著增加50.4%～111.8%。但D10菌株不能促进黑麦草的生长和Cu吸收。D10菌株能够促进甜高粱和紫花苜蓿生长和Cu富集,增加根际土壤有效态Cu含量、水溶性糖含量和土壤脲酶活性,具有应用于铜矿废弃地植被恢复和联合修复污染土壤的潜力。     

黄嘴白鹭集群繁殖对营巢地土壤重金属积累的效应

本研究采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)方法,测定福建漳浦菜屿岛黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)排泄物的重金属元素(V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Se、Pb)及半金属元素(As)的含量,分析比较黄嘴白鹭繁殖之前和繁殖之后的集群营巢地、非营巢地的表层土壤的重金属元素及半金属元素含量的变化.结果显示:在本次测定的所有排泄物和土壤样本中均未检出元素Se和Cd:非营巢地土壤中各元素的含量在繁殖前后都没有显著差异(p>0.05),营巢地土壤中的Zn和Pb元素的含量在繁殖前后有极显著差异(p<0.01).营巢地和非营巢地土壤之间的元素含量比较结果发现,繁殖之前两地土壤之间的Zn含量存在极显著差异(p<0.01);繁殖之后两地土壤之间的Cu、Zn、As、Pb存在极显著差异(p<0.01),V、Ni存在显著差异(p<0.05).上述数据说明黄嘴白鹭的集群繁殖活动对湿地和海岛生态系统之间的重金属转移起着重要作用,长时间则可能造成海岛营巢地土壤的重金属污染.     

三江源区不同退化梯度高寒草原土壤重金属含量及其与养分和酶活性的变化特征

为了探讨不同退化梯度高寒草地土壤重金属含量对土壤养分和酶活性的影响,本试验以三江源区玛多县周边高寒草地未退化（Non-degraded grassland,ND）、轻度退化（Light degraded grassland,LD）、中度退化（Moderate degraded grassland,MD）以及重度退化（Heavy degraded grassland,HD）4种不同退化梯度为研究对象,分别采取高寒草地0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土样,对土壤理化性质（全氮、全磷、全钾和全碳等）、酶活性（脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶）和重金属含量（铜Cu、铬Cr、铅Pb、锌Zn和镉Cd）进行测定和分析。试验结果表明,土壤理化性质、酶活性和重金属含量随着高寒草地退化程度的加剧呈先降低后上升再降低的趋势。土壤理化性质中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤全碳、硝态氮和pH差异显著（P<0.05）;10~20 cm土层土壤全氮、硝态氮、全碳和pH差异显著（P<0.05）;20~30 cm土层土壤全氮和全碳差异显著（P<0.05）。土壤酶中,不同退化程度草地0~10 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶,差异显著（P<0.05）;10~20 cm和20~30 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶差异显著（P<0.05）。土壤重金属元素含量中,不同退化程度草地0~10 cm和10~20 cm土层土壤Cu,Cd,Zn以及20~30 cm土层Cu,Cr,Cd差异显著（P<0.05）。同一退化程度随土层加深重金属含量具富集趋势。相关性分析显示5种重金属含量与土壤理化性质和土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及过氧化氢酶显著相关（P<0.05）。根据土壤污染负荷指数法计算,各退化梯度土壤均属于重金属中度污染。综上所述,本试验分析了不同退化草地土壤物理变化、酶活性变化及重金属含量变化,可为三江源高寒草地土壤健康、资源可持续利用、防止土壤退化提供参考。     

镉污染和接种丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生长和氮吸收的影响

采用盆栽试验研究在3个镉污染(0,6和12 mg Cd/kg)水平下,接种5种丛枝菌根真菌[分别接种聚丛球囊 Glomus aggregatum(Ga)、幼套球囊霉 G. etunicatum (Ge)、扭形球囊霉 G. tortuosum(Gt)、根内球囊霉 G. intraradices(Gi)和地表球囊霉 G. versiforme(Gv),以不接种为对照]对紫花苜蓿生长和氮吸收的影响。结果表明:与不加镉(0 mg Cd/kg)处理相比,接种Ga、Gi 和Gt菌种处理的紫花苜蓿菌根侵染率在12 mg Cd/kg条件下降低了33.90%、19.17%和31.95%;0 mg Cd/kg水平下接种Gt菌种紫花苜蓿总生物量分别比接种 Ga、Ge、Gi和Gv菌种处理显著高出33.19%、67.74%、57.29%和34.91%,但在12 mg Cd/kg水平时总生物量与以上菌种处理相比,分别降低16.67%、34.07%、32.96%和52.76%;在镉浓度为12 mg Cd/kg时,接种Gv菌种处理的紫花苜蓿株高、根瘤菌数量、地上生物量、总生物量、地上植株氮含量和整株含氮量与不接种处理相比,分别增加 65.41%、95.24%、61.87%、50.30%、5.83%和71.55%;随镉浓度增加接种Gv菌种处理紫花苜蓿土壤中铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(N₃^--N)浓度显著下降。综上分析,在镉污染条件下,接种Gv菌种能促进紫花苜蓿生长和氮吸收;当土壤镉浓度超过6 mg Cd/kg时,接种Gt菌种不利于紫花苜蓿的生长。