植物对重金属镉的吸收转运和累积机制

Cd是土壤污染的主要因素之一,痕量的Cd2 不仅对植物生长有毒害作用,同时对人体健康产生极大的危害.研究植物如何从土壤中吸收Cd2 ,并在整个植物体内运输和积累的机理,对开发植物修复技术及生态环境的恢复具有重要意义.近年研究表明:土壤微环境影响植物对Cd2 的吸收;植物根细胞壁通过选择性吸收可以吸附和固定土壤中的Cd2 ,其中大部分Cd2 被截留在细胞壁中,其余的则通过协助扩散或主动运输等方式透过细胞膜进入根细胞中;在根细胞中Cd部分累积在液泡中,部分则通过木质部运输到地上部分;茎叶部的大部分Cd2 通过络合作用被固定在液泡中,少量被截留在细胞壁和细胞质中.在植物结实期,Cd通过韧皮部进入籽实中,而籽粒中的Cd几乎不能运输到其他部分,主要通过食物链进入动物和人体中.本文综述了植物对Cd的吸收和运输机制方面的研究进展.     

不同白菜品种吸收累积重金属镉的差异研究

本文采用盆栽土培试验研究了河北省40个白菜栽培品种吸收累积重金属Cd的差异。结果表明,在土壤加入Cd含量为0、1．0~5．0mg／kg的条件下,河北省40个白菜品种地上部的Cd含量变化范围分别为0．009~0．037mg／kg、0．029~0．121mg／kg和0．166~0．684mg／kg。相同土壤Cd含量条件下,白菜早心白、多抗55、新乡小包23比白菜品种新北京三号和北京小杂60地上部的Cd含量高2～3倍,品种间存在明显的差异。在土壤加入Cd含量为5．0mg／kg的条件下,白菜新北京三号和北京小杂60地上部Cd含量均显著低于其他白菜品种,分别为0．166mg／kg和0．196mg／kg。该土壤条件下,白菜新北京三号和北京小杂60地上部Cd富积系数也最低．均为2．51：早心白地上部的Cd富积系数最大,为7．01,其Cd富积系数是白菜新北京三号和北京小杂60的2．8倍。     

镉胁迫下钝化剂对菠菜镉吸收累积及土壤微生物群落结构的影响

为了探究镉（Cd）胁迫下不同钝化剂对菠菜Cd吸收转运及根际微生物群落结构的影响,设置不施钝化剂（CK）、单施纳米羟基磷灰石（nHAP）、单施巯基生物炭（TMB）、配施纳米羟基磷灰石+巯基生物炭（HPTB）4个处理,比较各处理的土壤微生物群落结构、土壤化学性质与菠菜生物量及Cd含量。结果表明,各钝化剂处理下菠菜生物量均增加,Cd含量均降低;不同钝化剂对土壤主要优势菌群的组成没有显著影响,但会改变细菌和真菌的相对丰度。主成分分析表明,nHAP对细菌群落结构影响较大,对真菌群落结构影响较小。冗余分析发现,pH是影响细菌群落结构的主要因子,全磷含量是影响真菌群落结构的主要因子。综上所述,单施nHAP能够促进菠菜生长,降低Cd含量,且对微生物群落结构的影响较小。     

重金属污染土壤中菠菜对铅吸收和累积规律的研究

通过盆栽试验对苗期和收获期菠菜地上部和地下部的重金属含量进行测定,并计算各元素的累积率和分配率,以了解土壤Pb污染和重金属复合污染条件下菠菜Pb的吸收和积累规律。结果表明,Pb、Cd、Cu、Zn复合污染条件下对Pb毒害起到抑制作用;在Pb、Cd、Cu、Zn复合污染条件下,Cd、Cu、Zn等金属离子的存在抑制了菠菜根系对Pb离子的吸收,而对菠菜植株内Pb离子的运转影响不大。在本试验条件下,Pb元素在地上部的分配率较低,为14.73%～28.72%。     

AM菌对三叶草吸收、累积重金属的影响

采用4室根箱培养系统,探讨了Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属复合污染土壤中,丛枝菌根菌对三叶草生长及吸收、累积重金属的作用,结果表明:重金属Cu 100mg/kg、Zn 600mg/kg、Pb 300mg/kg、Cd 10mg/kg的复合污染对三叶草生物量影响较小,但土壤重金属处理使丛枝菌根菌Glomus intraradices和Glomus caledonium对三叶草的侵染率分别降低53%和56%,菌种G.intraradice的菌丝密度降低73%;接种菌根真菌能明显减少重金属复合污染土壤中三叶草对Cu、Cd和Pb的吸收,并强化根系在限制重金属Pb和Cd向地上部运输中的作用,地上部Pb和Cd含量分别下降24.2%~55.3%和65%~97.9%,使三叶草地上部Cd和Pb含量均低于我国牧草重金属安全含量,提高了三叶草可食部分的质量;不同菌根真菌对三叶草吸收、累积及分配重金属的影响有明显差异,Glomus intraradices对减少三叶草对重金属的吸收及其在地上部可食部分的累积的作用大于Glomus caledonium。丛枝菌根菌对于强化三叶草根系对重金属的固持作用,调节生态系统中重金属的生物循环,减轻重金属对食物链的污染风险方面起着重要作用。     

小麦植株对重金属铬吸收累积的研究

为研究重金属Cr在小麦植株吸收、积累规律,为Cr污染修复与防治提供一定的依据。试验以矮抗58为供试品种,采用大田种植和盆栽试验,测定小麦不同生育期、不同部位的Cr含量,研究小麦植株中Cr吸收和累积的动态变化。结果表明,小麦植株中Cr含量较多的部位为根,而籽粒中含量较低。Cr的吸收速率以灌浆中末期最快,其次是返青一拔节期,出苗期至分蘖期最慢。并通过测定土壤Cr含量、成熟期籽粒Cr含量等建立回归方程,以此预测籽粒中Cr的含量。     

柠檬酸对鱼腥草吸收累积铅锌矿区土壤中重金属的影响

采用矿区实地田间试验,通过外源添加柠檬酸(1mmol/kg,3mmol/kg,6mmol/kg和9mmol/kg)处理,研究鱼腥草对重金属复合污染土壤Pb、Zn、Cd、Cr和Cu 5种重金属元素的吸收累积特性,并确定最佳的柠檬酸调控浓度。结果表明,柠檬酸添加浓度为1mmol/kg时能显著促进鱼腥草生物量的提高,比对照增产11.64%,其他处理浓度的柠檬酸对鱼腥草生物量有抑制作用,但不显著;柠檬酸处理能显著提高鱼腥草对Pb、Zn、Cd和Cr这4种重金属元素的吸收累积能力,对Pb和Zn吸收累积能力大于Cd和Cr,对Cu的吸收累积无明显促进作用。但当柠檬酸添加浓度为1mmol/kg时每667m2鱼腥草提取Pb、Zn、Cr和Cu的量分别比对照增加了35.16%,34.39%,59.00%和18.93%,对Cd无明显促进作用。鱼腥草在矿区重金属复合污染土壤上能正常生长,并对多种重金属胁迫具有一定的耐受能力和吸收累积能力,可用于矿区重金属复合污染土壤的植物修复。     

硅钙钾肥对复合污染农田土壤上玉米吸收镉、砷的影响

为探究硅钙钾肥对复合污染农田土壤上玉米吸收镉、砷的影响,采用盆栽实验方法,以玉米品种迪卡008为实验材料,设置施用硅钙钾肥与不施2个处理,测定抽雄期、开花期玉米茎叶生物量、茎叶中镉砷含量、土壤中的镉砷形态等指标。研究结果表明,施用硅钙钾肥对玉米地上部分生物量没有影响,可显著提高土壤p H值,抽雄期和开花期施用硅钙钾肥处理的土壤比对照组高0.8个p H单位;施用硅钙钾肥可显著降低土壤可交换态镉含量,抽雄期和开花期土壤中镉可交换态含量分别比对照减少了21.6%和24.3%。同时施用硅钙钾肥也能显著降低镉、砷在抽雄期和开花期玉米茎叶中的累积。研究结果将为硅钙钾肥的推广应用及在保证农产品安全方面提供依据,为受到镉砷复合污染的农田土壤的修复提供材料支持。     

不同改良剂对重金属污染土壤中小麦镉吸收的影响

为探讨不同改良剂及用量对重金属污染土壤的修复作用和效果,采用土壤盆栽试验,研究不同改良剂(K2HPO4、鸡粪、Na2S)对小麦生物量、不同组织镉吸收量、土壤pH及土壤有效态镉含量的影响。结果表明:3种改良剂均增加了小麦籽粒和茎秆重,对小麦的生长起到了促进作用,24g/kg鸡粪(B3)处理下,小麦籽粒重和茎秆重最高;不同改良剂均可降低小麦地上部和根系镉含量,0.004 8g/kg Na_2S(C3)处理水平下,地上部和根系镉含量与对照相比分别下降了69.72%,59.42%,下降幅度最大。其中,24g/kg鸡粪(B3)处理水平下转运系数最小,对重金属从根系向地上部迁移的抑制力最强;鸡粪(B)、Na_2S(C)可显著降低小麦籽粒中的镉浓度,K2HPO4(A)对降低小麦籽粒镉浓度无显著影响,但随着用量的增加,小麦籽粒镉浓度呈现降低的趋势,3种改良剂对降低小麦籽粒镉浓度的作用效果为Na_2S鸡粪K_2HPO_4;施加改良剂增加了土壤pH,土壤有效态镉含量随改良剂用量的增加呈下降趋势,24g/kg鸡粪(B3)与对照相比下降幅度最大,达48%。     

不同蔬菜对镉的吸收累积及亚细胞分布

采用营养液培养,基于叶绿体分离方法,研究了不同种类蔬菜对镉吸收、运输和亚细胞的分布规律。结果表明,蔬菜在不同浓度镉的营养液中培养1周后,蔬菜生物量没有产生显著差异,而不同种类的蔬菜生物量差异较大。镉在蔬菜叶片中大部分存在于细胞壁中,占总量的62％～85％,少量存在于原生质（不含叶绿体）和叶绿体中;随着营养液中镉浓度的增加,各组分中镉的含量明显增加,但分配比例变化不大。各种蔬菜根中镉的含量高于地上部镉含量;随着镉浓度的增加,根中镉分配比例从44％-59％降低至27％～38％;不同蔬菜根部对镉的吸收能力及镉向地上部转移的能力有显著性差异。     

贵阳市城区土壤重金属累积现状研究

由于快速的城市化、工业化,城市土壤质量不断下降。越来越多的重金属在土壤中积累,会给城市居民的身体健康带来威胁。以贵阳市城区为研究区域,在三个城区采集50个土样,调查城区土壤重金属的累积状况并探究其来源。结果表明:城区土壤As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的含量分别为16.8 mg kg-1、0.984 mg kg-1、66.1 mg kg-1、38.9 mg kg-1、79.5 mg kg-1、243 mg kg-1;三城区6种重金属分布特征总体上存在南明区>云岩区>小河区的趋势;南明区土壤重金属达到轻度污染,云岩和小河两区处于尚清洁状态,Pb和Zn为南明区土壤的主要污染元素,Cd是三城区土壤的主要污染元素;主成分分析和聚类分析显示Cd、Zn、Pb的可能主要来源是人为活动,As和Ni的来源是自然因素-成土母质,Cu的来源可能以人为活动为主。     

锰改性猪粪炭对水稻吸收累积土壤中汞镉的影响

为了探明KMnO4改性猪粪炭对水稻吸收累积复合污染土壤中汞镉的阻控效果，通过盆栽试验研究添加不同量的锰改性猪粪炭（MZC）对水稻中汞镉累积分布特征、根际土壤有效态汞镉含量和土壤理化性质的影响，并探讨了MZC阻控水稻籽粒吸收累积汞镉的可能机制。结果表明：与空白对照相比，添加0.5%MZC使水稻籽粒的总汞、甲基汞和总镉含量分别降低了50.4%、58.4%和79.3%，同时降低了31.1%和39.9%根际土壤有效态汞和镉的含量，但增加了70.3%根际土壤总Mn含量；且添加0.5%的原始猪粪炭对水稻籽粒中总汞、甲基汞和镉含量的降幅显著小于锰改性猪粪炭的，表明经过KMnO4改性可以显著增强猪粪炭对土壤汞镉的钝化能力。水稻籽粒、茎叶中的汞镉含量和根际土壤有效态汞镉含量都随着MZC添加量的增加呈明显的降低趋势。统计分析显示水稻籽粒和茎叶中的汞镉含量与根际土壤中有效态汞、镉呈显著正相关性，而土壤中有效态汞镉含量与土壤的pH、CEC呈负相关。添加MZC使土壤pH、CEC升高，降低了根际土壤中汞、镉的生物有效性，从而减少了水稻地上部分对汞镉的吸收累积。因此，锰改性猪粪炭是一种具有应用潜力的能保障汞镉复合污染农田水稻安全生产的土壤修复剂。     

不同茶树品种吸收累积镉的差异研究

为了解不同品种茶树对镉的响应差异,比较了9个当前主栽茶树品种对Cd吸收累积的差异特征。采用盆栽试验方法研究了不同品种茶树在对照、Cd处理(土壤Cd含量1 mg·kg~(-1))条件下,茶树地上部分干物质质量、Cd在茶树各部位的含量、富集转运系数以及茶树根部镉相关转运蛋白基因的表达。结果表明,Cd处理下不同茶树品种地上部分干物质质量出现不同程度增加。两种处理下,Cd在茶树中的分布趋势均表现为根枝干成熟叶新梢,Cd处理下,这四个部位平均Cd含量分别为32.79、0.293、0.112、0.044 mg·kg~(-1)。Cd处理下,土-根的富集系数和根-枝干、根-成熟叶、根-新梢的转移系数范围依次为7.17～30.12、0.017～0.078、0.002～0.007、0.000 3～0.006 1。CsZIP1、CsZIP2、CsHMA2、CsCAX2在紫鹃中表达量最高,CsHMA1在中茶108、乌牛早、紫鹃、浙农117表达差异不显著。综上,当茶园土壤0.3≤Cd≤1.5 mg·kg~(-1)时,不同品种茶树的新梢Cd含量都远低于国家标准限值(Cd≤1mg·kg~(-1)),处于安全范围内。     

蜡状芽孢杆菌抗重金属性能及对镉的累积

所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200mg·L-1的固体培养基平板上生长良好,表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2＋、Cr3＋、Pb2＋浓度均为75mg·L-1和Mn2＋浓度为100mg·L-1培养时,菌株生长正常。在重金属Cr3＋、Pb2＋、Mn2＋存在时,采用红外光谱与原子吸收光谱分析菌株对Cd2＋的积累,结果表明,培养基中其他重金属离子的加入,会影响菌株对Cd2＋的积累率;当Cr3＋存在时,Cr3＋可以增加细胞壁上有效官能团活性,明显提高RC菌体对Cd2＋的积累率,而其他重金属组合对Cd2＋吸附积累能力影响不大;RC细胞壁上活性基团-OH、-NH-、-COOH、-PO34-和-M-O（O-M-O）活跃参与Cr3＋、Pb2＋、Mn2＋和Cd2＋多种重金属离子的络合作用。通过高温和十二烷基硫酸钠处理菌株进行质粒消除试验,未发现该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在相关。     

松嫩平原北部土壤重金属背景值及累积特征研究

以松嫩平原北部作为研究区,以多目标区域地球化学调查成果作为数据基础,采用多元统计与地统计相结合的方法,对土壤重金属背景值及累计特征进行研究。结果表明:(1)松嫩平原北部土壤重金属背景值与1986年测得的背景值相比,As、Cr、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn均升高;在不同地貌单元条件下,背景值差异显著;(2)分别以全区域和地貌单元条件下的背景值作为参考标准,表层重金属Hg、Cd、Cr均产生了累积;较全区域背景值而言,不同地貌条件下的背景值更能反映重金属累积状况;(3)松嫩平原北部重金属空间分布含量较高的区域主要集中在中东部,而在西南部相对较低。     

生物炭对复合污染土壤—作物中镉砷累积和转运的影响

针对镉砷复合污染土壤中小麦籽粒重金属积累问题,采用生物模拟方法,以镉砷复合污染区土壤为研究对象,探究杏核生物炭(C1和C2分别表示3%和6%生物炭添加量)对复合污染土壤—小麦/玉米系统中镉砷累积和转运的影响。结果表明：添加生物炭(C1、C2)显著降低了小麦季根际/非根际土壤Cd、As有效性,并且小麦籽粒中Cd、As含量分别比CK平均降低19.25%和50.70%,但前者差异不显著。对玉米而言,生物炭C1、C2处理显著降低穗中Cd和As含量,降幅分别为85.67%,61.28%和98.36%,96.48%;此外,施用生物炭显著降低了小麦—玉米体系中镉砷的转运和累积,但对小麦镉由秸秆向籽粒转运及籽粒中镉累积的影响未达显著水平。总之,添加3%生物炭可降低小麦籽粒和玉米穗中镉、砷含量,且对玉米穗中重金属镉、砷降低效果更明显,综合分析生物炭对镉、砷在复合污染石灰性土壤—小麦/玉米体系中迁移和累积的阻控效应,推荐施用3%生物炭为宜。     

污灌区土壤重金属累积影响因素研究

本文研究了大气沉降、化学肥料施用、污水灌溉3个外源因素对污灌区土壤中重金属Hg、Cd、Pb累积的影响,结果表明:污灌区大气干湿沉降和施肥输入土壤中3种重金属元素的数量顺序为Pb>Cd>Hg。污灌水中重金属Hg、Cd、Pb含量的高低与相对应的灌区土壤中重金属的累积量的多少基本一致,对土壤Cd累积影响最大的是污水灌溉,对土壤Hg累积影响最大的是大气沉降,污灌与大气沉降对土壤Pb累积影响作用相近,施肥对3种重金属元素累积影响最小。     

土壤镉污染对小麦生长及镉吸收的影响

为明确小麦对镉的吸收状况,以扬麦13号为材料,采用盆栽试验,分析了不同外源镉污染水平(0、5、10、20 mg·kg~(-1)和50mg·kg~(-1))对小麦生长状况、光合生理指标、磷含量及镉吸收的影响,并使用目标危险系数(THQ)法预估了食用该小麦籽粒对人体健康产生的风险。结果表明,低浓度的外源镉(10 mg·kg~(-1))未显著影响小麦的生长速率、各部位生物量、光合生理指标和小麦各部位的磷含量。但当外源镉浓度增大时,小麦生长速率受到抑制。当外源镉浓度20 mg·kg~(-1)时,小麦生物量、蒸腾速率及磷含量显著降低。小麦各部位的镉含量及籽粒中镉的THQ值都随镉污染水平的增大而增加,各污染水平下THQ值均大于1,且儿童的THQ值大于成人。研究结果显示,虽然中、低浓度的外源镉不会对小麦生长造成显著的影响,但在该环境中生长的小麦籽粒中的镉含量仍然会对人体造成明显的不利影响,表明仅依靠镉对小麦的生长影响不足以说明镉对小麦及人体的危害,必须综合各个指标来讨论。     

5种草本植物对土壤重金属铅的吸收、富集及转运

以临汾西山煤矿周边的5种优势种植物苍耳（Xanthium sibiricum）、夏至草（Lagopsis supina）、蒲公英（Taraxacum mongolicum）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）、早熟禾（Poa annua）为试验材料,研究植物修复土壤重金属铅的污染,分析比较其对铅的吸收、转运和富集的能力。结果表明:在铅处理下早熟禾的生物量最大;5种植物地上部分对铅的吸收量在10 000 mg时均达到1 000 mg/kg以上,其中夏至草的吸收量最高,达5 447.25 mg/kg;地下部分对铅的吸收量在10 000 mg时也达到1 000 mg/kg以上,以苍耳最高,达13 448.5 mg/kg。夏至草的转运系数和富集系数最高,为铅超富集植物,其余4种植物对重金属铅也有很好的吸收富集作用。