微生物对土壤Cd Pb和Zn生物有效性的影响研究

采用土壤盆栽模拟试验方法,研究了接种不同微生物对重金属富集植物——印度芥菜修复土壤中Cd、Pb、Zn的作用效果。结果表明,接入菌株JA27、JC55、JC40不仅显著促进植物的生长,提高印度芥菜的生物量,降低了土壤pH,并且对土壤Cd、Pb、Zn产生活化作用,使土壤Cd、Pb、Zn有效态含量显著增加,增强印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn吸收量,显著提高了富集植物的修复效果。以上3个处理使印度芥菜地上部Cd、Pb、Zn吸收量分别提高了117%～137%、37%～62%、9%～15.1%。接种JB37对土壤Cd、Pb、Zn产生钝化作用,并且抑制印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的吸收。JB37处理印度芥菜地上部Pb、Zn吸收量分别降低了72.5%、27%,对Cd吸收量无显著影响。     

印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究

通过盆栽试验对比研究了印度芥菜(Brassica juncea)和油菜对复合污染土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复效率.初步探讨印度芥菜品种Wild Garden Pungent Mix净化重金属污染土壤的应用潜力.结果表明:Cd,Pb复合污染条件下,与油菜相比,印度芥菜对重金属Cd,Pb的抗耐性较强,地上部生物量较大,是同处理油菜的1.1～2.0倍.印度芥菜和油菜对重金属Cd,Pb的吸收富集表现出较为一致的特点,并且对土壤中重金属的吸收能力顺序均为Cd＞Pb,对土壤中Cd的吸收达到了100 mg/kg以上.表现出了超富集植物的特性.但相比之下,印度芥菜对土壤中Cd,Pb的吸收富集能力强于油菜.同时通过多元回归分析表明,两种植物对Cd,Pb的吸收不存在复合效应.本研究中,印度芥菜对Cd的净化率为0.35%～9.22%,是同处理下油菜的2.1～3.5倍;印度芥菜对Pb的净化率只有0.015%～0.356%,虽然是同处理下油菜的1.4～5.5倍,但远小于对Cd的净化率.研究表明,该品种印度芥菜具备应用于修复Cd污染土壤的潜力.     

高羊茅和黑麦草对污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特征

以潮褐土为供试土壤,通过模拟试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)和黑麦草(Lolium multif lorum)对复合污染土壤Cd,Pb,Zn的富集特点。结果表明,在土壤Cd,Pb,Zn复合污染处理条件下,高羊茅Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.76,19.77,418.18 mg/kg,地下部分别为129.82,256.66,354.66 mg/kg;黑麦草Cd,Pb,Zn的平均富集量,地上部分别为5.57,26.13,467.18 mg/kg,地下部分别为114.53,155.98,513 48 mg/kg。通过方差分析,这两种草坪草的重金属富集量没有显著差异,并且富集规律呈现较为一致的特点。地上部的富集量和土壤重金属含量的离子冲量呈显著的线性相关。这两种草坪草对其重金属的富集能力顺序为:Zn>Cd>Pb,其中对Zn的吸收呈现富集植物的特性规律,当土壤Zn含量>400 mg/kg时,其转运系数>1,地上部对Zn的富集能力很强,可作为Zn污染土壤的修复植物。通过偏相关和多元回归分析表明,这两种草坪草在土壤Cd,Pb,Zn复合污染条件下均未产生复合效应。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物.印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大.本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响.结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长.印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重.这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复.     

接种微生物对土壤中Cd、Pb、Zn生物有效性的影响

针对提高植物修复土壤重金属污染的效果,以印度芥菜作为重金属富集植物,通过盆栽试验研究了巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂(A处理)和黑曲霉发酵液(B处理)对植物修复Cd、Pb、Zn污染土壤的作用效果。结果表明:巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂,不仅可以促进富集植物的生长,使其印度芥菜的生物量提高24.73%,并且可促进土壤Cd、Pb、Zn的活化,使土壤Cd、Pb、Zn有效态含量分别提高15.02%、7.65%和2.23%,增强富集植物对土壤的Cd、Pb、Zn富集吸收,使印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的提取量分别提高52%、121%和23%,显著提高其植物修复效果。从对植物生理生化指标的影响来看,A处理对植株的伤害程度要低于B处理,它是一种有助于植物修复Cd、Pb、Zn污染土壤的微生物制剂,在植物修复领域有较高的利用价值。然而,黑曲霉混合发酵液不适于促进植物修复应用。     

胶质芽孢杆菌对印度芥菜富集土壤Cd的效果

通过灭菌土培试验研究分别接种0,12.5,25,37.5,50,62.5ml/盆活菌浓度为1×109 cfu/ml的胶质芽孢杆菌,对印度芥菜修复Cd污染土壤的作用效果。结果表明,接入胶质芽孢杆菌菌液25ml/盆时,植物地上、地下部分对Cd的提取量分别为其他接种量的1.10～1.48倍,1.32～1.77倍。以不种印度芥菜作为对照,种印度芥菜处理的土壤Cd随着时间的变化去除效果有所不同,接菌后14d左右土壤Cd含量最低,收获时土壤Cd去除率可达到20%,显著提高其植物修复效果。同时,不同浓度的胶质芽孢杆菌均可以促进富集植物的生长,印度芥菜地上、地下部分生物量分别提高3%～16%,4%～61%。综上,胶质芽孢杆菌不但可以提高污染土壤中Cd的生物有效性,而且可明显促进超富集植物生长。     

重金属污染土壤的植物修复研究Ⅰ.金属富集植物Brassica juncea对铜、锌、镉、铅污染的响应

用来修复污染土壤的理想植物应具有高的生物量并能忍耐和积累污染物。印度芥菜(Brassica juncea)能富集多种重金属且生物量较大。本文研究了Zn、Cd、Cu、Pb 4种重金属对印度芥菜生长的影响,特别是重金属对印度芥菜地上部生物量的影响。结果表明,在含Cu 250 mg/kg、Pb 500mg/kg或Zn 500mg/kg的污染土壤上,印度芥菜能够忍耐,正常生长。印度芥菜在含Cd 200 mg/kg的土壤上发生镉毒而出现失绿黄化症状,Cd与中等浓度的Zn、Cu、Pb共存时毒害更为严重。这种植物适合Cu、Zn、Pb中等污染土壤的修复。     

铅-锌-镉复合污染物在土壤-芥菜/油菜系统中的迁移及交互作用

了解重金属复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况对污染土壤的安全利用、土壤环境质量标准的修订以及重金属污染土壤的植物修复具有重要意义。通过盆栽试验,以芥菜和油菜为例,研究了铅-锌-镉复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况。结果表明：与对照相比,复合污染条件下,芥菜和油菜体内重金属含量显著提高,且Cd含量的提高程度要远远高于Pb和Zn;芥菜和油菜对Cd的吸收达到了100 m g/kg以上,表现出超富集植物的吸收水平。重金属的富集系数大小依次为Cd〉Zn〉Pb,地下部富集系数要高于地上部,转运系数大小为Cd≈Zn〉Pb。Pb、Zn、Cd的富集系数均随各自元素在土壤中含量增大而减小,而且表现为低含量时显著减小,高含量时缓慢减小;重金属在土壤-植物系统的迁移分配深受共存元素的影响,且在不同元素之间和不同浓度范围内表现出不同的特点。Pb、Zn、Cd在芥菜和油菜体中积累量,均与其各自在土壤中的含量成正相关;Zn和Cd对Pb的吸收积累以及Pb对Zn的吸收积累具有明显的抑制作用;Zn-Cd对Zn的吸收积累具有正的交互作用,而对Cd的吸收积累具有负的交互作用。     

铅-锌-镉复合污染物在土壤-芥菜/油菜系统中的迁移及交互作用

了解重金属复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况对污染土壤的安全利用、土壤环境质量标准的修订以及重金属污染土壤的植物修复具有重要意义。通过盆栽试验,以芥菜和油菜为例,研究了铅-锌-镉复合污染物在土壤-植物系统中的迁移分配情况。结果表明:与对照相比,复合污染条件下,芥菜和油菜体内重金属含量显著提高,且Cd含量的提高程度要远远高于Pb和Zn;芥菜和油菜对Cd的吸收达到了100 m g/kg以上,表现出超富集植物的吸收水平。重金属的富集系数大小依次为Cd>Zn>Pb,地下部富集系数要高于地上部,转运系数大小为Cd≈Zn>Pb。Pb、Zn、Cd的富集系数均随各自元素在土壤中含量增大而减小,而且表现为低含量时显著减小,高含量时缓慢减小;重金属在土壤-植物系统的迁移分配深受共存元素的影响,且在不同元素之间和不同浓度范围内表现出不同的特点。Pb、Zn、Cd在芥菜和油菜体中积累量,均与其各自在土壤中的含量成正相关;Zn和Cd对Pb的吸收积累以及Pb对Zn的吸收积累具有明显的抑制作用;Zn-Cd对Zn的吸收积累具有正的交互作用,而对Cd的吸收积累具有负的交互作用。     

煤矸石山优势植物对重金属吸收及富集特征

对六盘水市某煤矿煤矸石山14种优势植物根际土壤污染状况以及对重金属吸收与富集特征进行研究。结果表明:煤矸石风化土壤中重金属Zn、Cu、Cd和Pb有明显积累,Cd的污染最为严重。对各种植物体内的重金属含量分析发现,地上部分中Cu、Pb含量最高的植物为假酸浆,分别为46.79,12.56mg/kg;Zn含量最高的植物是酸模叶蓼,为60.97mg/kg;Cd含量最高的植物是龙葵,为1.84mg/kg。对转移系数和富集系数分析发现,鬼针草、千里光、龙葵、醉鱼草艾蒿和野棉花对Zn、Cu、Cd、Pb具有较强转移能力;假酸浆的地上部分对Cd的富集系数最高,为1.28;假酸浆的地下部分对重金属Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数也较高,分别为1.83,0.90,3.20,1.96。因此,假酸浆可作为煤矸石风化土植被恢复的植物,同时也可用于重金属污染土壤的修复植物。     

印度芥菜生理生化特性及其根区土壤中微生物对Cd胁迫的响应

通过盆栽试验研究了印度芥菜对土壤Cd污染的耐性及其生理生化特性响应。结果表明,印度芥菜对Cd胁迫表现了较强的耐性,在Cd添加量为0～200mg·kg-1的情况下,印度芥菜能够顺利发芽、生长,其生物量出现了先增后降的＂抛物线型＂变化规律,Cd主要影响其生殖生长,大量的Cd使印度芥菜延迟进入生育期。植株体内Cd浓度随土壤Cd浓度增加而升高,地上部可达7.824～102.672mg·kg-1,地下部可达0.374～191.910mg·kg-1。地上部富集系数呈逐渐降低的趋势,而地下部富集系数呈逐渐升高的趋势。转移系数为20.920～0.535,呈逐渐降低趋势。随着土壤Cd胁迫浓度的增加,印度芥菜3种酶活性均呈先增后降的＂抛物线型＂变化趋势,并且出现抗性酶活性高峰所对应的土壤Cd浓度相同,均为120mg·kg-1,在Cd高浓度水平下酶活性普遍受到抑制,在最高浓度处理时的酶活性均明显低于对照。根区土壤中微生物数量为细菌〉放线菌〉霉菌,随着Cd添加量的增加,土体内微生物的数量也增加,但当Cd添加量〉160mg·kg-1时,微生物数量下降。     

大冶矿区周边农田土壤和油菜重金属污染特征研究

以大冶典型铜矿区为中心,辐射周边农田,探索农田土壤重金属污染特征及重金属在油菜中的积累变化规律。结果表明,以湖北省土壤背景值进行评价,土壤受到重金属不同程度的污染,其中Cd严重超标,Cu次之;采用国家二级标准进行评价,Zn、Cr和Pb未对土壤造成污染。进行内梅罗综合污染指数法评价发现,以土壤背景值为评价标准,各采样点均达到重金属严重污染水平;以国家二级标准评价时,只有2号采样点土壤属于中度污染水平,其他样点土壤都受到了较为严重的重金属污染。矿区农田油菜各部位重金属含量变化幅度较大,包括Cu、Pb、Zn、Cd和Co在内的5种重金属含量分布规律都是茎叶〉籽粒≈根,Mn则是籽粒〉茎叶〉根。油菜地上部植株中Cu、Pb、Zn、Cd含量均超出食品卫生标准最高限值,且Cd、Pb超标倍数远大于Cu、Zn。富集系数变化规律为Mn〉Zn〉Cd〉Ni〉Cu〉Pb垌Co。     

地质统计学评估伊朗伊斯法罕城市采矿过渡区近地表土壤上铅锌镉的污染

Due to the lack of regulation and environmental education and awareness, Sepahanshahr located in vicinity of Isfahan City, central Iran, is now a rapid growing residential area suffering from the considerable consequences of poorly regulated mining activities operating in its vicinity. A survey was carried out on soil Pb, Zn and Cd concentrations around Sepahanshahr Town to explore the spatial structure of Pb, Zn and Cd distribution and to map their concentrations using geostatistical techniques. 100 near-surface soil samples were collected and analyzed for Pb, Zn and Cd and some related soil physical and chemical variables such as pH, organic matter content, electrical conductivity, and clay, silt and sand contents. The variography results showed a strong spatial dependency in heavy metals concentration due to the dilution effects of natural factors including atmospheric dispersion and precipitation. The almost same range values calculated for both ln-transformed Pb and sand data suggested presence of spatial co-regionalization. However, ln-transformed Zn data showed a shorter spatial dependency among the three tested heavy metals. Kriged maps of all three heavy metals showed a strong gradient of contamination around the three mining sites activating in the area. The results of this study provide insight into identification of the extent and spatial variability of Pb, Zn and Cd pollution in the mining sites and surrounding urban areas.     

云南个旧市郊农作物重金属污染现状及健康风险

通过现场采样及室内分析,对云南个旧市郊鸡街镇的土壤和农作物重金属污染现状进行野外调查,并进行健康风险评价。结果表明,土壤Pb、Zn、Cu和Cd含量均超出《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）二级标准,Pb、Cu和Cd的二乙三胺五乙酸（DTPA）提取态与总量呈极显著正相关（P〈0.01）,Zn则呈显著正相关（P〈0.05）。农作物中除萝卜、甘蓝、花椰菜和甘蔗Pb含量未超出对应的食品安全限量标准外,其余作物均超标,Pb超标率达80%,其中薄荷Pb含量最高,平均值为3.28mg.kg-（1鲜重）,超标9.93倍;朝天椒、土豆、大米和玉米Cd含量均超标,Cd超标率为20%,其中大米Cd含量最高,平均值为0.446mg.kg-1,超标1.23倍;Cu和Zn在所采的农作物中均未超标。薄荷对Pb和Cu、莴苣对Zn和Cd的富集系数高于其他农作物。豌豆尖、蚕豆、甘蓝、花椰菜、葱、朝天椒、甘蔗、韭菜、厚皮菜、白菜、萝卜、青花菜、土豆和金丝菜对Pb、Zn、Cu和Cd吸收能力较低,适合在污染区继续种植;薄荷、莴苣和青菜对4种重金属吸收能力较高,不适合在污染区继续种植。根据单因子评价方法,农作物受Pb轻度、中度、重度污染分别占50%、10%和20%,受Cd轻度、中度污染各占10%。对于不同种类农作物,不同重金属的综合污染指数为Pb〉Cd〉Zn〉Cu。居民经食用蔬菜途径日摄入Pb、Zn、Cu和Cd量分别为0.204、2.336、0.376mg.d-1和0.028mg.d-1,分别占暂定每日耐受摄入量（PTDI）的101.78%、7.08%、5.79%和39.29%。因此,经蔬菜途径摄入Pb对当地居民健康构成潜在威胁。     

赤泥对重金属污染红壤修复效果及其评价

以赤泥作为原位固定剂,采用盆栽试验从土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量,菜心(Brassicaparachinensis)生长及吸收积累Cd、Pb、Cu、Zn含量3个方面探讨不同赤泥用量对重金属污染红壤的固定修复效果,并用毒性淋出试验TCLP法对其生态风险进行评价。结果表明:菜心在未加赤泥的重金属污染土壤中生长受到严重抑制,在加入赤泥的土壤下生长良好,生物产量显著提高,茎叶干重与赤泥量呈二次相关,5.0mg/kg赤泥处理下菜心产量最大。土壤pH值随赤泥用量的增加而升高,二者呈显著正相关。土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量均与赤泥用量呈显著负相关关系;与未加赤泥相比,土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量降低范围分别为0.9%～34.2%,29.8%～96.8%,59.9%～96.4%,41.1%～92.7%。加入赤泥显著降低菜心茎叶重金属含量,其重金属含量随赤泥用量的增加而降低;与未加赤泥处理相比,茎叶Cd、Pb、Cu、Zn含量降低分别为68.6%～88.6%,87.3%～96.1%,76.6%～80.3%,79.1%～93.3%。2.5mg/kg赤泥处理下土壤生态风险最小。     

Heavy Metals and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in a Rural Community Leewards of a Waste Incineration Plant

In a rural community (Stephanskirchen, Southern Germany) near a waste incineration plant 7 soils, sewage sludge, waste incineration residues, the gutter sediment of a family home, and mosses were sampled to determine the total concentrations of Cd, Pb, Zn and 20 PAHs. Representative samples were used to measure NH₄NO₃- and EDTA-extractable Cd, Pb, and Zn as well as 20 PAHs in particle size separates (clay, silt, fine and coarse sand). Sites near the main road, hill top, and forested sites contain up to 1.24 mg Cd, 888 mg Pb, and 279 mg Zn per kg. The heavy metal concentrations of the sewage sludge, the gutter sediment, and especially the waste incineration residues are extremely high (up to 57 mg Cd, 3300 mg Pb, and 5700 mg Zn per kg). The extractability of Pb and Zn with NH₄NO₃ is low (< 5%), that with EDTA is high (up to 71.2% of total Cd, 82.5% of total Pb, and 47.2% of total Zn). The sum concentrations of PAHs range between 0.4 and 470 mg kg^?1. The silt has the highest PAH concentrations of the particle size separates. High saturation of organic matter with PAHs in the sand indicates high recent PAH deposition. Selected ratios of single PAHs reveal diesel and gasoline exhausts as main sources for PAH. Principal component and cluster analysis show that the pollutant pattern depends on the C_org concentration and on the time passed since deposition. There is no significant influence of the waste incineration emissions on the heavy metal and PAH concentrations.     

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。     

Cu/Pb/Zn/Cd在石英砂中的迁移实验及模拟

通过稳定流混合置换实验,研究了孔隙水流速和pH变化对Cu/Pb/Zn/Cd在石英砂中迁移行为的影响,获得了示踪剂Br-和Cu/Pb/Zn/Cd的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡实验获得吸附系数,进而计算出阻滞因子Rd。基于这些实验结果,借助CXTFIT2.1软件,用平衡CDE模型拟合了Br-的BTCs,得到了弥散系数D;在此基础上应用CDE非平衡模型拟合Cu/Pb/Zn/Cd在不同流速和pH条件下的BTCs,并预测了平行实验和不同埋深处Cu/Pb/Zn/Cd浓度的动态变化。结果表明,Cu/Pb/Zn/Cd的迁移能力随流速的增大而增强,而随pH的增大而降低;化学非平衡的两点模型能较好地模拟本文实验条件下Cu/Pb/Zn/Cd的迁移过程。