不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地土壤微生物群落结构的影响

为分析土壤微生物群落结构对退化生态系统恢复过程的价值,开展野外田间实验,添加不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地进行生态恢复,研究其对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:与对照相比,添加碳氮磷源改良剂显著提高了土壤微生物OTU数,微生物多样性指数(Chao1、ACE、Simpson、Shannon),微生物活性和微生物生物量。与对照相比,添加碳氮磷源改良剂显著改变了土壤微生物群落组成,相对丰度增加的微生物门有Bacteroidetes、Euryarchaeota、Verrucomicrobia、Acidobacteria和Candidate_division_OD1,相对丰度增加的微生物属有Solitalea、Sphingomonas、Blastocatella、Planctomyces、Opitutus、Ohtaekwangia和Gemmata;相对丰度降低的微生物门是Cyanobacteria,相对丰度降低的微生物属是Gaiella。Pearson相关性分析表明:在门水平上,Bacteroidetes、Planctomycetes、Euryarchaeota、Verrucomicrobia与微生物活性、微生物生物量呈显著正相关,Chloroflexi、Cyanobacteria与微生物活性、微生物生物量呈显著负相关;在属水平上,Solitalea、Opitutus、Blastocatella、Ohtaekwangia与微生物活性、微生物生物量呈显著正相关;Gaiella与微生物活性、微生物生物量呈极显著负相关。聚合促进树分析表明:在门水平上,尾矿(CK)、尾矿+尿素(N)、尾矿+中药渣+尿素(MHR+N)处理聚在一起,尾矿+磷肥(P)、尾矿+中药渣(MHR)、尾矿+中药渣+磷肥(MHR+P)和尾矿+中药渣+尿素+磷肥(MHR+N+P)处理聚在一起;在属水平上,CK单列,N、P、MHR、MHR+N、MHR+P和MHR+N+P处理聚在一起。综合分析表明,添加不同碳氮磷源改良剂对土壤微生物群落组成、多样性、微生物活性和微生物生物量均有显著性影响,其中MHR+P和MHR+N+P处理效果最好。     

湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）的防御机制对镉胁迫的响应

采用浸没培养实验研究不同浓度镉溶液（0、2、5、50mg·L-1）对湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）的膜系统、光合系统的损伤情况及其抗氧化酶系统的影响。结果表明：湿地匍灯藓外表伤害症状随Cd胁迫浓度增加而加重;湿地匍灯藓对Cd有较强的生物富集能力,且藓体Cd累积量与溶液Cd浓度显著正相关（P〈0.05）;湿地匍灯藓的总叶绿素含量随Cd浓度增加显著降低,其含量与可溶性蛋白含量显著正相关（P〈0.05）;Cd胁迫引起湿地匍灯藓的丙二醛（MDA）积累,同时伴随可溶性糖和游离脯氨酸含量显著增加,其中可溶性糖含量与MDA含量显著正相关（P〈0.05）;可溶性蛋白含量和过氧化氢酶（CAT）活性随Cd浓度增加均持续下降,而超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性却随Cd浓度增加而呈现逐渐上升趋势,其中可溶性蛋白和CAT活性均与MDA含量显著负相关（P〈0.05）,SOD活性则与MDA含量显著正相关（P〈0.05）,POD活性与MDA含量极显著正相关（P〈0.01）。Cd胁迫抑制或降解光合作用相关酶类、细胞膜质过氧化和蛋白质代谢紊乱可能是湿地匍灯藓遭受Cd毒害的主要原因;湿地匍灯藓通过增加可溶性糖含量、SOD和POD活性来抵御Cd的毒害,但由于CAT活性丧失,使湿地匍灯藓的防御系统崩溃,最终导致了湿地匍灯藓细胞的凋亡。可溶性糖、SOD和POD可以作为湿地匍灯藓防御Cd毒害的指标。     

湘西花垣矿区蔬菜重金属污染现状及健康风险评价

对湘西花垣锰矿、铅锌矿区的部分蔬菜及其种植土壤进行了调查和重金属含量分析,通过污染指数法和经蔬菜途径重金属暴露接触对人体的健康风险进行了系统评价。结果表明,与非矿区比较,两矿区蔬菜、土壤Pb、Zn和Cd含量较高,矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准（pH〈6.5）的污染警戒值;矿区蔬菜Pb、Zn和Cd含量均超过国家蔬菜重金属元素限量标准,分别为限量标准的2.0～10.75、0.9～2.5倍和2.2～19.8倍;两矿区蔬菜受到了Pb、Cd的严重污染,Zn的轻-中度污染。重金属暴露接触对人体的风险评估结果表明,两矿区居民通过蔬菜途径摄入的Pb和Cd对其健康存在较大的潜在风险,且对儿童的健康风险高于成年人。因此,矿区土壤上种植蔬菜会对食用这些蔬菜的当地居民产生一定的健康风险,应采取合适的治理措施进行矿区污染土壤的修复。     

铅锌矿区土壤重金属含量及木本植物吸收特征

调查了湘西李梅铅锌矿区废弃地植物,分析了矿区植被物种组成、土壤和优势植物体内重金属含量,为铅锌矿废弃地植被恢复和重金属污染土壤的植物修复提供理论依据。结果表明,李梅铅锌矿区的高等植物共有20种,隶属12科,19属,且优势种全为木本植物,含灌木(或小乔木)、乔木、木质藤本植物;土壤重金属主要是Zn、Pb、Cd污染,且均超过国家土壤环境质量三级标准(GB 15618-1995),超标倍数分别达2.74~16.65、1.08~7.08、31.17~118.43倍,污染严重;6种优势植物除马桑(Coriaria nepalensis Wall)植物体内Zn、Pb、Cd含量较低,为Zn、Pb、Cd的规避型植物外,木蓝(Indigofera tinctoria L.)、盐肤木(Rhus chinensis Mill.)、构树[Broussonetia papyrifera(Linnaeus)L'Heritier ex Ventenat]、地果(Ficus tikoua Bur.)、两面针[Zanthoxylum nitidum(Roxb.)DC.]均表现对Zn、Pb、Cd具有一定的吸收,其中,两面针对Cd的吸收富集能力较强,为Cd富集型植物。     

广西思荣锰矿复垦区的重金属污染影响与生态恢复探讨

思荣锰矿区是我国著名的广西八一锰矿的两大矿区之一,历经近50 a露天开采,生态环境破坏严重.通过对思荣复垦区的甘蔗园、柑桔园和茶园区土壤及其部分植物进行采样和分析,探讨了复垦区的重金属污染影响及生态恢复途径.结果表明,该复垦区土壤Cd含量超过土壤三级标准值的30多倍,Cd、Pb、Cr及Mn等是复垦区土壤和植物的主要毒害元素,在甘蔗茎、花生仁和茶叶中的Cd、Cr、Pb的含量均严重超过食品中污染物限量标准.因此,该矿区受Mn、Cd、Pb、Cr复合污染严重的废弃地一般不宜种植食用农作物和水果,应发展当地传统种植且有较大经济效益的非食用性经济作物,如剑麻、黄麻、红麻及作乙醇原料的玉米、木薯作物等,此外也应重视利用植物修复技术治理重金属元素污染废弃地,以促进恢复土壤的生态功能和永续利用.     

中药渣配合氮磷肥施用对铅锌尾矿的改良效果研究

采用盆栽实验,在铅锌尾矿中添加中药渣、氮肥、磷肥及其组合,从植物生长、营养元素、土壤酶活性、尾矿及植物重金属含量等方面研究其对铅锌尾矿的改良效果.结果表明:添加中药渣配合氮磷肥不同程度地促进了黑麦草的生长,增加了有机质、铵态氮、有效磷含量,提高了土壤酶活性,降低了尾矿及植物中重金属含量,其中中药渣、中药渣+氮肥、中药渣+磷肥,中药渣+氮肥+磷肥处理组效果较好;典范对应分析表明,中药渣、中药渣+氮肥、中药渣+磷肥、中药渣+氮肥+磷肥处理与有机质、铵态氮、有效磷、脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶有较强的相关性.综合分析表明,在铅锌尾矿的改良修复中添加中药渣作为改良剂,配合氮磷肥施用有助于缓解尾矿重金属毒性,改善营养状况,促进微生物活性,有利于尾矿废弃地的生态恢复.     

湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）的防御机制对镉胁迫的响应

采用浸没培养实验研究不同浓度镉溶液(0、2、5、50mg·L-1)对湿地匍灯藓(Plagiomnium acutum)的膜系统、光合系统的损伤情况及其抗氧化酶系统的影响。结果表明:湿地匍灯藓外表伤害症状随Cd胁迫浓度增加而加重;湿地匍灯藓对Cd有较强的生物富集能力,且藓体Cd累积量与溶液Cd浓度显著正相关(P<0.05);湿地匍灯藓的总叶绿素含量随Cd浓度增加显著降低,其含量与可溶性蛋白含量显著正相关(P<0.05);Cd胁迫引起湿地匍灯藓的丙二醛(MDA)积累,同时伴随可溶性糖和游离脯氨酸含量显著增加,其中可溶性糖含量与MDA含量显著正相关(P<0.05);可溶性蛋白含量和过氧化氢酶(CAT)活性随Cd浓度增加均持续下降,而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性却随Cd浓度增加而呈现逐渐上升趋势,其中可溶性蛋白和CAT活性均与MDA含量显著负相关(P<0.05),SOD活性则与MDA含量显著正相关(P<0.05),POD活性与MDA含量极显著正相关(P<0.01)。Cd胁迫抑制或降解光合作用相关酶类、细胞膜质过氧化和蛋白质代谢紊乱可能是湿地匍灯藓遭受Cd毒害的主要原因;湿地匍灯藓通过增加可溶性糖含量、SOD和POD活性来抵御Cd的毒害,但由于CAT活性丧失,使湿地匍灯藓的防御系统崩溃,最终导致了湿地匍灯藓细胞的凋亡。可溶性糖、SOD和POD可以作为湿地匍灯藓防御Cd毒害的指标。     

湘西锰矿区土壤重金属含量及优势植物吸收特征

[目的]研究湘西锰矿区土壤重金属含量及优势植物吸收特征,为锰矿废弃地植被恢复和重金属污染土壤的植物修复提供理论依据。[方法]调查湘西花垣县响水村锰矿区废弃地植被物种组成,测定优势种根际土壤及植物根部和地上部分的Cu、Zn、Pb、Cd、Mn、Ni含量。[结果]响水村锰矿区所记录的高等植物共有20种,隶属15科18属,且优势种以草本植物为主;土壤重金属主要为Cd、Mn污染,且Cd含量超过国家土壤环境质量3级标准(GB 15618—1995),超标倍数达6.12~13.61倍,Mn含量为湖南省土壤背景值的57.93~244.40倍,污染严重;11种优势植物,萹蓄(Polygonum aviculare L.)、醉鱼草(Buddleja lindleyana Fort.)植物体内Mn含量较低,为Mn规避型植物,五节芒[(Miscanthus floridulus(Lab.)Warb.ex Schum et Laut.]根部Mn含量远大于地上部,为Mn根部囤积型植物,飞蓬(Erigeron acris L.)、鬼针草(Bidens pilosa L.)、千里光(Senecio scandens Buch.-Ham.ex D.Don)、土荆芥[Dysphania ambrosioides(Linnaeus)MosyakinClemants]、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium L.)、愉悦蓼(Polygonum jucundum Meisn.)、商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)、博落回[Macleaya cordata(Willd.)R.Br.]均表现出对Mn具有一定的吸收,其中,愉悦蓼对Mn的吸收富集能力较强,为Mn富集型植物。[结论]锰矿区重金属植物修复中,采用植物稳定技术时可以选择萹蓄、醉鱼草、五节芒作为先锋植物进行修复,采用植物提取技术时,可以选择愉悦蓼进行修复。     

纳米材料改良土壤对小白菜吸收和富集重金属的影响

采用盆栽方法研究了在铅锌矿区污染的菜地土壤中添加不同纳米材料(CNT、MCM-41、SiO2、TiO2)对4种小白菜生长状况及吸收和富集重金属(Pb、Cu、Zn、Cd)的影响。结果表明:(1)4种纳米材料处理对小白菜的生物量影响不大或导致生物量有所下降。(2)添加不同的纳米材料对不同品种的小白菜地上部分重金属的吸收情况影响是不同的。添加SiO2和TiO2显著降低极早对Cd的吸收,添加CNT、MCM和TiO2显著降低了黄叶白对Cd的吸收,添加4种纳米材料均显著提高了青江白对Cd的吸收。(3)添加4种纳米材料对4个小白菜品种地下部分重金属累积影响不大。     

不同有机废弃物对铅锌尾矿基质性质和植物生长的影响

为研究有机废弃物作为改良剂对铅锌尾矿污染基质修复效果的影响,采用原位基质改良方法,开展野外田间试验,研究不同处理对尾矿基质营养元素、DTPA提取态重金属、酶活性以及植被盖度、生物量、植物体内重金属含量的影响。结果表明,尾矿基质的营养元素、酶活性以及植被盖度、生物量均最低,而尾矿基质DTPA提取态重金属、植物体内重金属最高;与尾矿相比,添加不同有机废弃物后尾矿基质有机质、有效磷、铵态氮、有效钾含量分别增加了0.68～5.52、1.50～14.46、1.62～4.59、0.16～1.08倍;尾矿基质DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb、DTPA-Zn分别降低了27.33%～62.06%、6.98%～35.19%、0.50%～32.41%、19.37%～43.98%;尾矿基质脱氢酶、葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸酶分别增加了0.08～11.00、0.05～1.72、0.59～17.38、1.71～6.74倍;植被盖度、生物量分别增加了12.75～84.75、1.59～215.57倍;植物体内Cd、Cu、Pb、Zn分别降低了23.18%～82.76%、3.30%～39.52%、67.30%～81.46%、44.98%～75.60%;总体上鸡粪组、污泥组提升尾矿基质营养元素、酶活性以及植被盖度、生物量效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。其中鸡粪组有机质、有效磷、有效钾分别增加了5.52、14.46、1.08倍,污泥组铵态氮增加了4.59倍;鸡粪组、污泥组脱氢酶分别提高了11.00、10.12倍,脲酶分别提高了17.38、16.74倍,磷酸酶分别提高了6.74、5.94倍;鸡粪组、污泥组生物量分别增加了214.80、215.57倍,植被盖度分别增加了84.75、80.25倍。8种有机废弃物均有助于植物在铅锌尾矿基质上的定居与生长,其中鸡粪、污泥在尾矿基质的改良实践中具有较大的修复潜力。