铜污染土壤中植物修复技术的应用研究进展

本文论述了铜污染土壤中铜元素的不同存在形态以及铜在土壤—植物系统中的迁移累积，介绍了铜污染土壤的植物修复技术，包括植物降解、植物固定、植物吸收、植物修复强化技术等，以期为铜污染土壤的植物修复策略选择以及技术强化研究提供参考。     

土壤-植物系统铜污染与修复的研究进展

综述了近几年来国内外土壤-植物系统铜污染的研究态势,包括铜胁迫下土壤生态系统的响应、铜的土壤行为、铜污染土壤的生物修复特别是植物修复、以及未来的研究展望,以推动国内铜污染土壤治理的进一步研究.     

超积累植物修复铜污染土壤的研究现状

铜是植物必需的营养元素,但是过量的铜会严重影响动植物的生长,随着现代工农业的发展,铜已经成为了我国重金属污染土壤中主要的污染元素之一。在污染土壤的修复措施中,植物修复是一种绿色技术,具有传统土壤治理方法所无法比拟的优点,也是现今国际环境修复的热点和前沿领域。近年来,我国铜污染土壤的植物修复研究发展很快,发现了海州香薷、鸭跖草、蓖麻等铜超积累植物,同时有机酸、耐铜微生物也能加强超积累植物的修复作用。综述了植物修复的一般原理,介绍了现今研究较多的超积累植物对铜的富集效果,超积累植物对铜的耐性及解毒机理以及其他因素的强化作用。     

德兴铜矿铜污染状况调查及植物修复研究

铜是生命必需的营养元素,适量的铜对人和动植物都是有益的,但过量的铜对生物的生长发育会造成危害。受重金属污染的水体、土壤或是富含重金属铜的矿区、尾矿堆积区对生态环境会造成很大的破坏。2003年夏,课题组成员对江西德兴铜矿采矿区、尾矿堆积区、生活区以及下游河流大圬河、乐安河的水域、土壤进行了铜污染状况的调查,并且检测了矿区周围40余种优势植物体内积累的铜含量。分析表明,矿区铜污染极为严重,土壤中铜含量平均高达186mg/kg,大圬河河水铜含量在15～30mg/L之间,底泥的铜含量在500-9000mg/kg之间,乐安河的底泥铜含量达500m/kg。经对植物体内铜含量的测定,筛选出16种植物铜的积累量在100mg/kg以上,这些植物可用于对土壤和水体进行铜污染的植物修复技术的研究。     

土壤铜污染对植物的毒性研究进展

介绍了土壤中铜污染对植物的影响,包括Cu污染对植物、植物群落、个体生长发育的影响,并分析了其影响机制。土壤Cu污染引起的植物毒性受到土壤中Cu的生物可利用性的影响,因此在评价土壤Cu污染的环境风险时应充分考虑土壤中Cu的生物可利用性,在土壤中Cu的生物可利用性、植物个体影响和群落变化之间建立联系。     

交通源路域土壤——植物系统中重金属污染研究

针对交通源路域重金属污染问题,在江苏省内分别选取2条国道和高速公路的4个典型路段进行了土壤一植物系统中铅、铜、锌、镉污染监测,并分析了路域土壤一植物系统重金属污染的现状、特性、相关性及其影响因素。结果表明：江苏省内路域土壤一定程度上受到重金属污染,不同道路路域土壤重金属污染与车流量无明显相关性,植物中铜浓度、镉锌浓度总和与土壤中铜浓度、镉锌浓度总和呈显著正相关,不同公路路域土壤重金属污染受车流量、运营时间、公路类型和气候影响。     

农田重金属污染土壤的植物修复工程研究

针对湖北省大冶市土壤污染综合防治先行区复合重金属污染农田土壤,采用伴矿景天、 籽粒苋、蓖麻、 黑麦草、 甘蓝型油菜、 香蒲等进行植物修复工程研究.结果表明,富集植物使土壤中镉、 铜和铅的超标率大幅下降,并达到修复目标值.富集植物对土壤中镉的去除率为黑麦草>籽粒苋>伴矿景天>甘蓝型油菜>蓖麻>香蒲;对土壤中铜的去除率为甘...     

香根草对土壤中不同深度铜富集的研究

对土壤中铜含量及香根草对铜离子的富集作用进行了研究。结果表明，随着污染年份的增长，土壤铜显著增加，铜离子在土壤中的含量从上而下先逐渐增大，然后达到一个高峰后又逐渐减少；香根草种植2a后土壤中铜离子的含量从450mg/kg降到了154mg/kg，可作为治理清远石角地区治理铜污染的首选植物。     

油菜-海州香薷轮作修复铜镉复合污染土壤：大田试验

通过高积累镉油菜与高积累铜植物海州香薷轮作的田间试验,研究了镉铜复合污染土壤上植物轮作对重金属的吸收累积规律以及修复效率。结果发现：在镉铜复合污染土壤上,油菜-海州香薷轮作体系中,油菜地上部的生物量达到7.67 t·hm-2,籽粒产量1.59 t·hm-2,但是籽粒中镉和铜含量超过标准限值90%和33%。油菜-海州香薷轮作体系,植物地上部吸收积累的镉和铜总量分别为35.16 g·hm-2和400.68 g·hm-2,其中油菜对镉积累的贡献占83%,海州香薷对铜积累的贡献占73%。轮作体系中植物对镉和铜的提取效率分别为0.2%和0.07%。研究结果表明,油菜与海州香薷轮作不适用于该铜镉重度复合污染土壤,不仅油菜籽粒达不到食品卫生标准的要求,而且土壤修复的年限比较长。     

重金属在城市工业区土壤—植物环境中分布特征及污染评价

对某工业区大型蓄电池厂周围土壤—植物中重金属铅、锌、铜。铬、镍含量分布、迁移和累积进行了研究。并利用内梅罗综合污染评价指数法和地质累积指数法对重金属污染进行了评价,结果表明土壤中重金属铅、锌、铜、铬、镍污染具有相似的污染源和途径,蓄电池工业生产是导致工业区污染的主要原因。建议在工业区种植能对重金属污染修复和累积的超富集植物。     

铜对土壤脲酶活性特征的影响

铜是土壤中的"双重元素",为了从土壤酶角度探讨其生态毒理,采用模拟方法较为系统地研究了铜对土壤脲酶活性及酶促反应参数的影响。结果表明,(1)土壤肥力水平越高,脲酶活性越大,铜的加入导致土壤脲酶活性降低越大,除5号土样外,铜的质量浓度与土壤脲酶活性达显著或极显著负相关,表明土壤脲酶活性可作为土壤铜污染程度的监测指标之一;供试土壤铜轻微和严重污染时,铜质量浓度分别为94.00~151.75和470.40~759.28mg/kg;尿素浓度对土壤生态剂量值影响不大,生态剂量总体呈现土娄土大于红壤。(2)除4号土样外,土壤脲酶最大反应速度(Vmax)、最大反应速度/米氏常数(Vmax/Km)和反应速度常数(k)值,随铜质量浓度的增加呈显著或极显著降低,Km值则略有增加,说明铜对土壤脲酶的作用机理为混合型抑制,其中包含微弱的竞争性抑制,但以非竞争性抑制为主。可见,土壤脲酶及其参数在一定程度可表示土壤铜的污染程度。     

广西柑桔园土壤、植株叶片及根的铜含量研究

通过调查分析广西柑桔主产区62个0~30 cm耕作层土壤样品、31个土壤剖面的93个土壤样品、59个柑桔叶片样品和53个侧根样品,探讨了柑桔园土壤、植株叶片及侧根的铜含量现状及其之间的关系。结果表明,果园耕作层土壤有效铜含量、柑桔叶片及侧根的铜含量随园龄的增长而增加,其中土壤有效铜含量达高量以上占74.2%,而叶片铜含量为低量水平仅占13.6%;在土壤剖面中,土壤有效铜含量随土壤剖面的加深而减少,而全铜则A、C层含量较高,B层含量较低。柑桔园耕作层土壤有效铜、柑桔叶片及侧根铜的含量之间存在显著或极显著正相关关系。     

天津市郊区果园土壤重金属铜积累状况调查分析

针对目前天津郊区果园土壤全铜积累状况不明的问题,笔者通过样品采集与分析,对铜污染状况进行了调查研究。结果表明,葡萄园土壤表层(0～10cm)全铜含量为216.7mg/kg,已经发生轻度污染,桃园、梨园土壤表层全铜存在环境潜在风险。土壤表层铜积累程度远高于10cm深度以下土壤,尤其在葡萄园。随着果树树龄的增长,土壤表层铜积累加重。最后指出,喷施含铜杀菌剂和施用规模畜禽养殖粪便等外源铜的输入是果园土壤铜积累的重要原因。该研究为天津果园土壤重金属铜环境质量状况研究和治理提供了参考,对果园合理管理,发展优质、高效果园生产有一定的积极指导意义。     

沙田柚果园土壤铜素的含量及其剖面分布特征研究

对广西沙田柚主产区果园21个0-30cm表层土壤样品和12个土壤剖面的36个土壤样品进行了有效铜及全铜含量测试分析。结果表明,沙田柚果园的表层土壤有效铜含量范围是0.18~23.93m g/kg,平均值为3.33m g/kg,高过广西耕地土壤有效铜的平均含量及柑桔园土壤有效铜的适量范围;土壤全铜含量在5.71~71.35m g/kg之间,平均值为29.36m g/kg;果园表层土壤有效铜含量主要受土壤pH和有机质含量影响;在土壤剖面中,土壤有效铜及全铜含量随土壤剖面层次的加深而减少。     

膨润土对铜污染土壤酶活性的影响

为了研究膨润土对铜污染土壤的修复机理,通过油菜盆栽试验研究了粘土矿物膨润土对铜污染土壤酶活性的影响。结果表明：随着铜污染程度的增加,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性都受到不同程度的抑制。膨润土的施加能显著提高铜污染的土壤酶活性,土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶的活性分别提高了6.4%~15.4%、4.0%~19.3%、1.26%~1.85%和4.6%~10.9%,且对4种酶活性的增加幅度为：碱性磷酸酶>脲酶>硝酸还原酶>过氧化氢酶,并表现出在高污染下对土壤脲酶和碱性磷酸酶的增幅大于低浓度污染,在低浓度污染下对土壤过氧化氢酶和硝酸还原酶的增幅大于高浓度铜污染。说明膨润土对铜污染的土壤有一定的修复能力。     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。     

红透山铜矿矿区土壤重金属污染状况研究初报

通过实地调查和室内分析,研究了红透山铜矿区土壤重金属含量状况,并采用单因子指数法和内梅罗指数法对红透山铜矿区土壤重金属污染程度进行评价。研究结果表明,该研究区土壤Cu、Zn、Pb、Cd平均含量高于当地土壤背景值,其中,土壤已受Cu、Cd重污染,Zn为轻污染,Pb为安全。不同区域土壤重金属含量存在较大差异,各片区重金属综合污染递降顺序依次为:尾矿区>选矿区>采矿区>周围农田区。     

"江西省典型水稻土对铜的吸附解吸特性研究

以江西省2种典型水稻土(潜育型、潴育型)为试材,采用振荡平衡法研究了铜在水稻土中的吸附-解吸行为,并利用保留因子对铜在水稻土中的环境风险进行了评估。结果表明:潴育型水稻土的吸附能力较强,明显大于潜育型水稻土,但潴育型水稻土的解吸能力小于潜育型水稻土;2种水稻土对铜的吸附均可用Langmuir方程及Freundlich方程较好的拟合;铜的环境风险随铜含量的升高而增大,且潜育型水稻土大于潴育型水稻土。     

浏阳大围山土壤铜锌含量的剖面分布规律

以湖南浏阳大围山花岗岩风化物发育的5种类型山地土壤为研究对象,按土壤发生学划分土壤层次采集剖面土样,分析测定了土壤中铜、锌总量及其有效态含量,研究山地土壤及剖面层次中铜、锌含量的分布规律及其与土壤理化性质间的关系。结果表明,大围山山地土壤中,全铜平均含量为34.5 mg/kg,其中A层29.2 mg/kg,各剖面层次间全铜含量变化较小,分布相对均匀;而全锌平均含量为104.4 mg/kg,其中A层土壤97.2 mg/kg,小于B层或AB层全锌的含量。A层土壤中有效铜和有效锌含量分别为1.85 mg/kg和4.82 mg/kg,多数土壤有效铜低于临界值(2.0 mg/kg),而有效锌高于临界值(1.5 mg/kg)。有效铜含量随剖面变化出现表聚或淀积特征,而有效锌含量大多以A层大于AB层或B层。土壤有效铜、锌含量与土壤有机质含量之间呈正相关。总体来看,浏阳大围山多数山地土壤锌较丰富,而铜较缺乏。     

两种重金属元素在菜园土中的吸附与解吸特性研究

通过对2种重金属元素(Cu、Zn)在菜园土中的吸附与解吸特性的比较研究,结果表明:土壤对铜的吸附能力大于锌,由Langmuir方程计算得到的Cu、Zn的最大吸附量(Xm)分别为1667 mg/kg、1112 mg/kg:土壤吸附态铜、锌的量与其解吸量之间呈现出显著的线性相关,土壤吸附态锌的解吸收率可达8.1%~17.8%,而土壤吸附态铜的最大解吸率小于5%,可见,土壤对铜的固定能力强于锌。