土壤Pb污染修复植物的耐性及累积特性比较

为筛选Pb污染土壤修复植物,在文献调研的基础上,选择禾本科、豆科、菊科和茄科的12种植物作为研究对象,采用室内盆栽试验,进行不同质量浓度(0、500、1 000、1 500、2 000mg·kg~(-1))的Pb胁迫处理。通过分析植物根长、株高、生物量、地上部和地下部Pb含量,比较不同植物对Pb的耐性及累积特性。结果表明:随着Pb处理浓度的增加,12种植物的生物量均呈现下降的趋势且植物Pb积累表现出明显的根系茎叶的分异特性;通过耐Pb性综合评价,三叶草、黑麦草、早熟禾可作为铅锌矿区耐性栽培植物;在土壤Pb施加浓度为1 500 mg·kg~(-1)时,富集系数大于1的共有6种,依次为:早熟禾(3.46)三脉紫菀宽伞变种(3.34)黑麦草(2.32)狗牙根(1.78)黑心菊(1.72)辣椒276(1.26);转运系数大于1的共有3种,依次为:辣椒276(1.36)黑心菊(1.30)紫花苜蓿(1.23)。最后综合富集、转运系数及修复潜力指数,得出黑心菊在1 025mg·kg~(-1)时,其地上部铅积累量最高,为2.576mg·株~(-1),具有很好的铅修复潜力,可作为铅超富集植物的先锋物种。     

Pb胁迫对双穗雀稗生长、抗氧化酶活性及Pb富集的影响

以消落带适生植物双穗雀稗(Paspalum distichum L.)为试验材料,通过水培试验,研究了Pb胁迫对双穗雀稗生长、抗氧化酶活性及其对Pb富集的影响。结果表明,低浓度(≤400μmol/L)Pb胁迫对双穗雀稗生长有促进作用,根系耐性指数大于1,叶绿素含量明显增加,抗氧化保护酶系统超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高;当Pb浓度400μmol/L时,双穗雀稗生长受到抑制,叶尖发黄,根系耐性指数小于1,叶片叶绿素含量下降,SOD、POD、CAT活性均呈下降趋势。在200μmol/L Pb胁迫下,随胁迫时间延长,叶片叶绿素含量及SOD、POD、CAT活性均先升高后降低,在12 d时达到最大。双穗雀稗主要通过地下部和地上部迁移富集Pb,迁移富集量与水体中Pb浓度表现为明显的线性正相关,转运系数小于1,不属于Pb超积累植物,但能明显降低水体中的Pb浓度,因而双穗雀稗既是消落带植被重建的优良物种,也能较好修复水体中的Pb污染。     

Pb胁迫对金丝草和柳叶箬生长及富Pb特征的影响

以本课题组前期研究筛选出的2种Pb潜在超富集植物金丝草和柳叶箬为研究对象,通过室内模拟胁迫水培试验,研究Pb胁迫下2种植物的生长及Pb富集规律.结果表明:金丝草和柳叶箬均对Pb具有较强的耐性,可忍耐最高Pb胁迫浓度分别达1000和1500 mg·L-1;随Pb胁迫浓度的增高,2种植物地上和地下部分的Pb含量均呈现先增大后减少的规律;金丝草地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为750 mg·L-1时均达最大,分别为4639.4和5467.2 mg·kg-1;柳叶箬地上和地下部分的Pb含量在Pb胁迫浓度为1000 mg·L-1时达最大,分别为6828.4和9034.6 mg·kg-1;不同Pb胁迫浓度下,2种植物转运系数的变化范围为0.57-1.14;在Pb胁迫浓度为250 mg·L-1时,金丝草对Pb的转运系数大于1,且地上部分的Pb含量超过1000 mg·kg-1,达到Pb超富集植物的标准.     

铅锌矿集区7种草本植物对重金属的富集效果

为筛选出可用于修复土壤重金属污染的植物种类,采集矿区主要分布的7种草本(芦苇、芒萁、笔管草、乌蕨、乌毛蕨、藿香蓟和毛蕨)及植物采样点的表层土壤(0～30 cm),测定采集植物地上和地下部分及采样点土壤重金属含量(Cd、Pb、Zn和Cu),分析7种草本对重金属的富集效果。结果表明:采样点土壤Cd、Pb、Zn和Cu平均含量均超过国家土壤环境质量标准和福建省土壤背景值,其中Cd分别超标21.77和604.60倍,污染最为严重;芦苇地上部分Pb含量、富集系数和转运系数均达到Pb超富集植物的标准,对Cd和Cu也有强的富集能力,其转运和富集系数均大于1;藿香蓟对Cd和Cu有较强的吸收能力,且对这两种重金属的转运和富集系数均大于1,是Cd和Cu的潜在富集植物;笔管草和乌蕨对Cd、Pb、Zn和Cu具有一定吸收能力,且转运系数均大于1,对被此4种重金属污染的土壤具有一定的修复能力,但富集系数均小于1;乌毛蕨和毛蕨的重金属吸收、富集能力相对较弱;随土壤重金属含量的增加,芒萁体内重金属含量、转运和富集系数未显示明显规律,芒萁对Cd、Pb和Cu均具有较强的吸收能力,且对这3种重金属的转运系数和富集系数均大于1,是潜在的多金属富集植物。     

水培条件下5种杂草植物对钴富集能力的比较

试验采用溶液培养的方法,比较5种杂草植物在不同浓度钴污染液(0、60、120、180、360 mg/kg)中对钴的吸收及富集能力.结果表明,①随处理浓度增加,各植物体内钴含量均增加,野茼蒿地上部钴含量增加量最多,当浓度为360 mg/kg时是对照的433倍;②各植物地上部、根部及单株钴积累量随钴浓度增大呈增大趋势,在浓度为360 mg/kg时,野茼蒿的单株积累量最高,可达13 021.33 μg,具有较强的钴积累能力;③分析5种植物对钴的吸收转运能力、富集特征得出,高钴浓度时野茼蒿的地上富集系数最大(25.95),并且地上部提取率最高(26.24％),龙葵、牛膝菊次之;中低浓度钴处理时牛膝菊转运系数最大可达3.86,其地上部富集系数也较高,野茼蒿和龙葵的转运系数虽次于牛膝菊,但其富集和提取能力均较突出.综上所述,野茼蒿、龙葵、牛膝菊可作为修复钴污染土壤的备选植物.     

Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)胁迫对双穗雀稗生长发育的影响

以消落带适生植物双穗雀稗(Paspalum distichum L.)为实验材料,通过水培试验,研究了外源重金属Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)单一及复合处理时对双穗雀稗生长及Cr、Pb在双穗雀稗中的迁移富集情况。结果表明:1低浓度Cr(≤80μmol/L)、Pb(≤400μmol/L)对双穗雀稗生长有促进作用,根系耐性指数大于1,双穗雀稗叶片的叶绿素质量分数明显上升;而随着Cr、Pb浓度的增加,双穗雀稗的生长显现出中毒现象,叶尖发黄且叶片叶绿素质量分数下降,根部变成黑褐色,根系耐性指数小于1;2双穗雀稗主要通过地下部和地上部迁移富集Cr和Pb,随着处理浓度的增加,迁移富集量逐渐增大,Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)共存对Cr、Pb迁移富集有协同作用。3Cr、Pb在双穗雀稗中的转运系数小于1,不是铬、铅的超累积植物,但能明显降低水体中的Cr、Pb,因而双穗雀稗既是消落带植被重建的优良物种,也能较好修复水体中的铬、铅污染。     

Pb胁迫对欧美杂交杨（Populus deltoides×Populus nigra）生物量分配格局及其Pb富集特性的影响

采用速生树种修复重金属污染土壤的方法近年来受到越来越多关注,但已有结果存在很大不确定性。为了解杨树在不同Pb胁迫条件下生长响应和Pb富集效果,以长江上游两种典型土壤(酸性紫色土和钙质紫色土)为栽培介质,采用盆栽试验方法,研究了不同Pb浓度处理下(CK:0mg·kg-1;T1:200mg·kg-1;T2:450mg·kg-1;T3:2000mg·kg-1)欧美杂交杨(Populus deltoides×Populusnigra)生物量生产与分配格局以及Pb吸收、富集特性。两种土壤条件下杨树各器官生物量及总生物量均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势,Pb胁迫条件下杨树生物量分配格局在钙质紫色土中表现为茎>粗根>叶>细根。相同浓度Pb处理条件下,单株杨树总生物量均表现为钙质紫色土大于酸性紫色土。随着Pb处理浓度的增大,杨树各器官Pb含量及积累量显著增加。Pb胁迫使杨树对Pb的富集系数逐渐增大而耐性系数逐渐减小。T3处理条件下杨树对Pb的富集系数在酸性紫色土中较大,且各处理条件下杨树对Pb的耐性系数均为酸性紫色土中较大。这些结果表明,高浓度Pb胁迫条件下酸性紫色土中的欧美杂交杨表现出较好的吸收和富集Pb的特性,这为Pb污染土壤的生物修复提供了一定的科学依据。     

鸭跖草的铀富集与耐性特征研究

为了研究鸭跖草在铀胁迫下的富集和耐性特征,探究其用于铀污染土壤修复的可行性,通过设置不同铀处理浓度(25、75、125、175、275、375、485 mg/kg)进行盆栽试验。结果表明,铀浓度为25~375mg/kg时,鸭跖草地上、地下部铀含量随着铀浓度的提高而增加,分别达到最高值541.733、776.497 mg/kg。鸭跖草的铀转移系数、地上部和地下部生物富集系数分别为0.035~0.698、0.08~1.444、1.674~2.56。选取最大光化学量子产量、地上部生物量、株高、根长4个生物性状值,分别计算其耐性指数,单因素方差分析(α=0.05)结果表明各处理间的耐性指数均没有显著差异。鸭跖草是铀的根际富集植物,而且对浓度介于25~485 mg/kg的铀污染具有良好的耐受性。对根际富集植物在土壤修复方面的应用,认为植物提取的本质是利用植物将污染物聚集到体内,然后对污染物浓度高的植物进行灰化或消解等集中处理;鸭跖草根部体积小,且易于收割,而且其根系不发达,收割后对水土流失影响小,在其地下部分生物富集系数1时,可以考虑将其地下部分进行收割用于植物提取修复重金属污染。     

不同作物秸秆覆盖处理对硫华菊镉积累的影响

【目的】探究秸秆覆盖对富集植物重金属积累的影响。【方法】通过盆栽试验研究了4种作物(水稻、小麦、油菜和蚕豆)秸秆对镉富集植物硫华菊生长及镉积累的影响。【结果】与未覆盖相比,覆盖4种秸秆降低了硫华菊根系、茎秆、叶片、地上部分及整株生物量,也降低了其光合色素含量。覆盖小麦、油菜、蚕豆作物秸秆的处理均提高了硫华菊地上部分的镉含量、转运系数和转运量系数,而覆盖水稻秸秆的处理则降低了这4项指标。硫华菊地上部分镉积累量的大小顺序为:油菜秸秆覆盖小麦秸秆覆盖蚕豆秸秆覆盖未覆盖水稻秸秆覆盖。与未覆盖相比,覆盖小麦秸秆、油菜秸秆和蚕豆秸秆的硫华菊地上部分镉积累量分别提高了24.22%、32.04%和18.82%。【结论】覆盖小麦、油菜、蚕豆秸秆均能提高硫华菊对镉污染土壤的修复能力,其中以油菜秸秆的效果最佳。     

青城子铅锌尾矿区植物对重金属的吸收和富集特征研究

通过实地调查分析了青城子铅锌矿尾矿废弃地的优势植物对Cu、Cd、Pb和Zn的吸收、转运和富集特征.结果表明,烟管头草(Carpesium cernum)对Cd、地榆(Sanguisorba officinalis)对Cd和Cu、苦荬菜(Ixeris clenticulata)对Cd、Zn地上部富集系数和转移系数均大于1.0,兴安毛连菜(Picrise davurica)、万寿菊(Tagetes erecta)、白花败酱(Palriniavillosa)的地上部Pb含量都超过1 000mg·kg-1,达到Ph超富集植物临界含量标准.同时,这些植物对重金属污染有很强的耐性能力,对污染土壤治理和植被重建具有一定的实践意义.     

植物根际促生菌辅助红麻修复铅污染土壤

通过盆栽实验研究土壤Pb浓度对经济作物红麻（Hibiscus cannabinus）生长、富集及转运Pb的影响,并将具有较强Pb抗性的植物根际促生菌（PGPR）DBM1（Arthrobacter sp.）接种至红麻根际,考察Pb胁迫下PGPR对红麻的促生作用,以探索利用PGPR辅助重金属耐性植物红麻对Pb污染土壤进行植物稳定修复的可行性。结果表明,土壤Pb浓度和接菌处理均显著影响红麻的生长。红麻对Pb具有较高耐性,可通过将Pb富集在根部,并抑制其向地上部转移,从而在中低Pb（Pb400和Pb800处理）污染土壤中良好定植和生长。土壤Pb浓度达到1600 mg·kg-1时,红麻生长开始受到Pb胁迫的抑制,红麻通过自身胁迫抵抗机制缓解Pb毒性。接种DBM1可有效促进红麻的生长,提高红麻叶绿素含量。DBM1对红麻的促生作用是由胁迫诱导的特性,在高Pb胁迫下促生效果更显著。因此,可利用植物根际促生菌DBM1辅助红麻对高Pb污染土壤进行植物稳定修复,在促进红麻生长的同时,有效抑制Pb向红麻地上部的转移。     

水体消落带重金属Cu和Cd在双穗雀稗与狗牙根植株中的迁移富集

为了解水体消落带重金属胁迫处理下双穗雀稗和狗牙根的生长情况以及重金属在植株地上部和地下部的迁移富集情况,进行了不同浓度的外源重金属Cu2+和Cd2+的动态模拟试验。结果表明:狗牙根和双穗雀稗均能承受较高浓度的Cu胁迫,双穗雀稗比狗牙根能承受更高浓度的Cd胁迫;Cu在狗牙根中迁移富集量大于双穗雀稗,而Cd在双穗雀稗中的迁移富集量大于狗牙根;Cu和Cd胁迫时,两植物在不出现中毒现象的浓度范围内,富集量与胁迫离子浓度呈线性正相关,富集量均表现为地下部远大于地上部;Cu和Cd在狗牙根、双穗雀稗中的转运系数(TF)均小于1,不是Cu和Cd的超富集植物,但均能较好地修复铜、镉污染,是三峡库区消落带植被重建和Cu、Cd污染修复的优良物种。     

虉草用于干旱地区土壤镉和铜污染修复的潜力

利用三因素三水平正交设计,采用盆栽土培法研究了重金属镉(Cd)和铜(Cu)以及水分胁迫对虉草(Phalaris arundinacea L.)生物量、生理指标及积累特性的影响,评估虉草用于干旱地区土壤Cd和Cu污染修复的潜力。结果表明:20%田间持水量胁迫下,虉草失绿、皱缩和萎蔫,生物量最低,MDA和脯氨酸含量显著增加,其余处理组与对照组差异不显著,显示虉草对Cd、Cu和水分胁迫有一定耐性;对虉草生物量和MDA含量影响程度依次为土壤水分含量Cd浓度Cu浓度,对脯氨酸含量的影响程度依次为土壤水分含量Cu浓度Cd浓度。Cd和Cu在虉草组织中的积累表现为地下部地上部;虉草Cd富集系数大于1,Cu富集系数基本大于1,Cd富集系数Cu富集系数,Cd和Cu转移系数均小于1。这表明虉草可用于适度干旱地区Cd和Cu污染土壤的植物固定,通过Cd和Cu富集系数的比较,其更宜用于Cd污染土壤。     

重金属(镉/铬/铅)胁迫对柳杉幼苗生长的影响及其富集特征

为寻求土壤重金属污染的生态修复新树种,采用砂土培养法,研究重金属镉(Cd)、铬(Cr)和铅(Pb)胁迫对柳杉幼苗生长的影响及其富集特征。结果表明:随着重金属胁迫浓度的升高,幼苗苗高及地径生长受抑程度、叶片电导率和丙二醛(MDA)含量也随之变大,尤其是对地径的抑制作用较为明显,300mg/L Pb胁迫下柳杉幼苗生长的增长率较CK低27.28%;柳杉叶片的总叶绿素含量则随重金属胁迫浓度的升高而降低,150mg/L Cr胁迫下柳杉叶片的叶绿素含量最低,为8.66mg/L,较CK差异显著;柳杉根系对重金属Cd、Cr和Pb的吸收作用明显,其富集系数最高,分别达17.71、10.45和6.87,其中Cd和Pb在柳杉植株中的吸收富集量依次为根茎叶,Cr依次为根叶茎;Cr不同胁迫浓度的转运系数均高于Cd和Pb,100mg/L Cr的幼苗转运系数达1.23,能有效吸收转运土壤中的重金属。柳杉对重金属污染具有一定的抗性,可将其作为低浓度重金属污染土壤的生态修复树种。     

超积累植物与非超积累植物吸收累积重金属的差异性研究

为研究土壤重金属复合污染下超积累植物的吸收累积特征,采用温室盆栽方法,对超积累植物印度芥菜和龙葵与非超积累植物萝卜和玉米进行比较研究.结果表明,4种植物根、茎、叶的生物量随土壤重金属浓度的增加而逐渐减少,而Cd和Pb的累积量却逐渐增加.超积累植物对Cd的吸收累积为:叶>茎>根,富集系数(BF)和转运系数(TF)大于1;而非超积累植物为:根>叶>茎;4种植物根部Pb含量最大,BF和TF小于1.说明超积累植物对Cd、Pb的富集和转运能力大于非超积累植物.4种植物各部位对重金属的吸收累积量存在显著差异(P<0.05),相关性分析表明其根部和地上部重金属含量与其毒性系数显著相关,但超积累植物对Cd、Pb复合污染土壤的净化率大干非超积累植物,印度芥菜是最理想的植物修复材料.     

会泽铅锌矿渣堆周边7种野生植物重金属含量及累积特征研究

调查了云南会泽铅锌矿冶炼矿渣堆周边野外植物,采样分析了土壤和植物重金属含量,研究了植物重金属累积特征。研究结果表明:该矿渣堆周边土壤污染以Cd最为严重,平均含量为101mg·kg-1,是云南土壤背景值的462倍;其次是Zn(9065mg·kg-1)和Pb(3244mg·kg-1),分别是云南土壤背景值的101倍和80倍。采集到的7种植物中,土荆芥(Chenopodium ambrosioidesL.)、芨芨草(A chnatherum splendens Trin.Nevski)和莎草(Cyperus microiria steud)体内Cd含量较一般植物高出105～112倍。土荆芥的Cd转运系数为2.5,具有较高的Cd转运能力;芨芨草和莎草的Cd富集系数均大于1,具有较强的Cd富集能力。这3种植物对Cd的吸收特性值得进一步研究。芨芨草和莎草体内Pb含量分别为2045、1623mg·kg-1,达到Pb富集植物临界含量标准。野葵(MalvaverticillataL.)的Zn转运系数高达4.1,具有很强的Zn转运能力。狗牙根(Cynodon dactylon L.Pers.)的Pb、Zn、Cd转运系数均大于1。这5种植物对重金属具有很强的富集能力,可作为Pb、Zn和Cd污染土壤植物修复的富集植物,对铅锌矿废弃地及尾矿区重金属污染土壤的修复治理具有重要的意义。     

黄河湿地小白河片区优势植物重金属的富集特征

通过对采集的植物和对应土壤的监测分析,研究了包头黄河湿地小白河片区优势植物和土壤对重金属的富集作用。以优势植物虉草(Phalaris arundinacea)、香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australis)为研究对象,通过对植物和土壤的野外采样分析,检测了黄河湿地小白河片区湿地植物及相应土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属元素含量,对土壤重金属污染程度进行了单因子分析及综合分析,同时分析了3种优势植物对重金属的吸收与富集特征。研究结果表明:三种植被区土壤均受到中度污染,其中As、Cd、Zn污染最为严重。该湿地优势植物富集特征显示:香蒲地上部和地下部对Ni的富集系数均大于1,对土壤中Ni污染具有修复作用;香蒲和芦苇对重金属As、Cd、Zn的转运系数相对较高,耐性较好;三种优势植物对As、Cd、Zn等污染程度高的重金属的富集系数和转运系数均小于1,对土壤中As、Cd、Zn污染没达到修复效果;不同植物体内重金属间的相互作用关系不同,其作用结果会对植物重金属的富集产生一定的影响。     

湘西铅锌矿区土壤和植物重金属污染现状

调查了湖南湘西铅锌矿区植物组成,研究了尾矿区土壤及周围植物根部土壤的Pb、Zn和Cd含量和基本理化性质,分析了在这些区域自然定居的11种优势植物体内的3种重金属元素的耐性、富集特性。结果表明,矿区土壤极端贫瘠,土壤中Pb、Cd和Zn含量分别达2 789.001、59.83和2 892.00 mg/kg,重金属污染极为严重。该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中野菊花、狗尾巴草和五节芒3种植物地上部生物量较大且对某些重金属向地上部转运能力较强,对重金属污染土壤有一定的修复潜力;地枇杷的地上部Cd含量最大,达152 mg/kg,转运系数为1.03,是潜在的Cd超富集植物。     

3种植物对红壤中镉的富集特性研究

重金属超富集植物是重金属污染土壤植物修复的基础,研究了3种重金属富集植物羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对重金属Cd的吸收积累规律,为植物修复Cd污染的农田和生态环境建设提供科学依据.采用盆栽方法,在不同浓度(0、20、35、50、65、80 mg·kg-1)cd处理下,分别测定3种植物地上部与根部Cd的含量,计算了地上部Cd迁移量、根系耐性指数、富集系数,研究了土壤中Cd添加量与植物富集Cd量的相关性.结果表明,随着土壤中Cd离子浓度的升高,3种植物地上部和根系中的cd含量也在增加,相关系数都大于0.99;综合地上部与根部cd含量,地上部cd迁移量,根系耐性指数和富集系数,3种植物对Cd的富集能力的相对顺序为:羽叶鬼针草>美洲商陆>紫叶芥菜.羽叶鬼针草、美洲商陆种植在Cd处理浓度为65 mg·kg-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80 mg·k-1的土壤中栽培时,3种植物地上部与根部的Cd含量均超过了100 mg·kg-1,达到了cd超富集量的标准.羽叶鬼针草、美洲商陆和紫叶芥菜对Cd有很强的耐受性和富集性,可以作为先锋植物去修复被Cd污染的土壤.     

不同地被菊品种对镉的富集特性及生理响应

为从地被菊中筛选出耐镉品种并应用于城市园林绿化,采用水培法对14种地被菊在20 mg/L镉胁迫下的富集特性进行了研究。按照镉胁迫下不同地被菊品种耐镉性和富集转移特性的强弱进行聚类分析,可将14个品种分为4类:第1类为L9502(B)、粉翎(D)、白玉(E)、纽9716(J)品种,富集转移较强但耐性弱;第2类为纽9722(K)、紫秋裳(L)品种,耐性较强但富集转移弱;第3类为纽9713(A)、红艳艳(H)、纽9717(M)、紫妍(N)品种,富集转移弱且耐性弱;第4类为东林瑞雪(C)、战地黄花(F)、袖珍红(G)、纽9714(I)品种,富集转移强且耐性强。对东林瑞雪(C)、战地黄花(F)、袖珍红(G)、纽9714(I)品种进行不同浓度镉的胁迫,结果表明:在低浓度(10,20 mg/L)下4种地被菊地上干重下降不明显(P0.05),高浓度时下降显著(P0.05);随着镉浓度的升高,4种地被菊根部、地上部镉含量均不断增加;富集系数呈现下降趋势,但都大于1;转移系数呈现F、G、I下降,C上升的趋势;光合参数Pn、Gs、Tr随着镉浓度的提高均显著下降,而Ci则上升,说明镉处理对地被菊光合作用的限制可能是由非气孔因素引起,并没有使叶片气孔发生结构和功能的改变。