螯合诱导植物修复技术在重金属污染土壤中的应用

通过向土壤中施加螫合剂促进植物对重金属的吸收是目前一项比较有发展前景的土壤修复技术.本文综合介绍了近年来EDTA等多种螯合剂在植物修复重金属污染土壤中的应用,同时介绍了一种新型易降解的螯合剂EDDS的研究进展,最后对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究重点进行了展望.     

重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展

土壤重金属污染来源广泛、危害严重、治理困难,已经成为环境污染中的难点、热点问题。重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术有着绿色环保、经济高效等优点,在污染土壤修复领域具有很大的发展空间。本文综述了螯合诱导修复技术的原理,从螯合剂的选用、超富集植物的筛选、土壤pH值的调节以及田间措施的实施4个方面介绍了螯合诱导修复技术的限制因素,最后对存在问题进行了探讨,并以螯合诱导修复技术理论研究和实践应用2个方面为着力点,详细叙述了此项技术的发展方向和应用前景。     

EDTA与EDDS螯合诱导印度芥菜吸取修复重金属复合污染土壤研究

盆栽试验比较研究了EDTA和易降解的EDDS对复合污染土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的活化能力及印度芥菜对4种重金属的吸收与转运特征。结果表明:施用量相同的条件下,EDDS活化土壤Cu的能力与EDTA相当;而EDDS活化土壤Zn、Pb、Cd,尤其是活化土壤Pb、Cd的能力小于EDTA,这与两种螯合剂与不同重金属形成螯合物的稳定常数相一致。向复合污染土壤中施入3mmol/kg和6mmol/kgEDDS均可诱导印度芥菜叶中超量积累Cu。本研究中3mmol/kgEDDS的不同施用方式(单次施,分2次和4次施)对印度芥菜叶片Cu含量的影响差异不显著。各处理印度芥菜叶中的重金属浓度要远高于茎中的浓度,茎中的Cu浓度随土壤溶液Cu浓度线性增加,而叶中Cu的浓度随土壤溶液Cu浓度先增加后下降。     

植物–微生物联合修复镍污染土壤研究进展

土壤健康是粮食安全的保障,人类活动给土壤造成的污染亟待治理。镍是人体必需微量元素,但过量的镍具有较大的毒性。目前我国土壤中镍污染比较严峻,应尽快响应《土壤污染防治行动计划》来改善土壤中镍污染状况。本文综述了植物–微生物联合修复技术的基本原理,微生物在镍污染土壤中对植物生长状况、有效态镍含量以及植物吸收镍的影响,对寻找合适的植物和微生物修复镍污染土壤具有重要意义;最后,提出将有机酸运用到植物–微生物联合修复镍污染土壤中、建立PGPB库和寻找我国超富集植物等下一步研究的重点。     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

绿化植物废弃物对土壤中Cu Zn Pb和Cd形态的影响

利用自制的Cu、Zn、Pb和Cd污染的灰潮土和黄泥土,通过室内培养实验研究了不同绿化植物废弃物添加量和不同培养时间对这两种污染土壤中这4种重金属形态的影响。结果表明,绿化植物废弃物的加入抑制了Cu的活化,且添加60%绿化植物废弃物时有机结合态Cu的含量最高;绿化植物废弃物与污染土培养2～3个月时,残余态Zn的含量最高,对植物的毒害最小;绿化植物废弃物添加量为60%时灰潮土中有效态Pb含量较低,而添加量为30%时黄泥土中有效态Pb含量最低;绿化植物废弃物添加量的多少对灰潮土Cd形态的影响较小,但黄泥土中的Cd则随绿化植物废弃物量的增加活性逐渐减弱,且两种土壤均在培养2～3个月时可交换态Cd的含量最低。     

EDDS对海州香薷修复重金属复合污染土壤的田间效应

两年田间小区试验研究了加入易降解络合剂EDDS后污染土壤及修复植物海州香薷地上部Cu、Zn、Pb含量及地下水水质变化。结果显示,添加EDDS能在一定程度上提高海州香薷对Cu、Zn、Pb的吸收量,但是对地下水水质影响不大,符合国家III类地下水水质标准。EDDS强化海州香薷修复复合污染土壤有一定的应用前景,且对于地下水的潜在淋滤风险较小,但是在应用期间应注意对环境因素特别是降水及地下水的影响。     

多环芳烃污染土壤的微生物与植物联合修复研究进展

本文综述了多环芳烃(PAHs)污染土壤中微生物降解途径、机理及生物反应器的应用,并从植物修复角度,进一步阐述了与微生物联合作用促进污染土壤中PAHs降解的途径、机理及其应用。提出了利用微生物共代谢降解及其与植物联合修复PAHs污染土壤环境的生物修复技术未来研究课题。     

污染土壤植物修复技术研究进展

综述了国内外污染土壤植物修复技术研究进展 ,植物修复是利用某些植物对土壤重金属的超量吸收挥发以及对土壤中有机污染物降解等特殊功能 ,并与根际微生物协同作用 ,原位修复污染土壤的方法 ,费用低 ,效果显著 ,环境友好 ,是极具发展潜力的“绿色产业”。     

重金属污染土壤的植物强化修复研究进展

随着工农业生产的快速发展,土壤重金属污染日益严重,土壤重金属污染的高效快速修复技术备受关注。在各种土壤重金属污染修复技术中,植物修复技术因其清洁、简单、高效、低消耗等优点,得到人们的认可,具有良好的发展前景。论文综述了土壤重金属污染来源及现状,植物修复技术的基本原理及特点,植物强化修复技术的研究进展,分析了当前植物强化修复技术中存在的问题,并指明了植物强化修复技术的发展方向,以期为土壤重金属污染的快速、绿色修复提供理论依据。     

土壤胡敏酸与铜、锌离子的络合特征及生物有效性的研究

通过田间试验研究了胡敏酸(HA)与铜、锌离子的络合特性。结果表明,施肥后土壤HA向结构复杂方向转化,HA与Cu2+、Zn2+之间的络合稳定性提高。HA-Cu2+的logk值,有机肥大于化肥;HA-Zn2+的logk值,以化肥的作用更明显。土壤HA与Cu2+或Zn2+络合,倾向于形成混合或多核络合物。施有机肥可提高HA-Cu2+或HA-Zn2+的结合强度和增加结合数量,而施化肥处理则相反。培养试验结果表明,有机肥处理的HA,玉米吸收Cu2+、Zn2+量下降,单施化肥处理下降较小;其中Cu2+吸收量受影响程度较大,而Zn2+吸收量没有那么明显。     

土壤锌、铁、铜、锰形态的分布及其与植物有效性的关系

The distribution of various fractions of Zn,Fe,Cu and Mn in 15 types of soils in China and its relationship with plant availability were studied.Fractions of various elements were found to have some similar characterstic distribution regularities in various types of soils,but various soil types differed to varying degrees in the distribution of each fraction.Soil physico-chemical properties,such as pH,CEC and the contents of OM,CaCO3,free Fe,free Mn and P2O5,were significantly correlated with the distribution of elemental fractions,and a significant correlation also existed between the distribution and plant availability of elemental fractions.Various fractions of each element were divided into two groups based on their plant availability.The correlation between the distribution of combination fractions and plat availability indicated a significantly or an extremely significantly positive correlation for Group I but a significantly or an extremely significantly negative correlation for Group II.Therefore,the fractions in Goup I were primary pools of available nutrients,while those in Group II could hardly provide available nutrients for plants.Decreasing the transformation of corresponding elements into fractions of Group II and increasing the storage capacity of various fractions of Group I were an important direction for regulation and controlling of soil nutrients.However,some Particular soils with too high contents of Zn,Fe,Cu and Mn should be regulated and controlled adversely.     

光照强度对伴矿景天生长和锌镉吸收性的影响

伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是生长于浙江铅锌矿地区的一种景天科植物新种,具有超富集锌和镉的特性,是一种多年生草本植物,无性繁殖为主,与其他修复植物相比具有生长速率快、生物量较大的特点[1-2],可用来修复重金属污染土壤[3]。但对伴矿景天的生长习性鲜有研究,限制了其大规模的推广应用。因此,本文以Zn、Cd超积累植物伴矿景天为对象,探讨光照强度对其生物量与Zn、Cd浓度的影响,及可能的光合作用响应机制,旨在探明伴矿景天生长的适宜光照环境,为重金属污染土壤植物修复的农艺调控提供依据。1材料与方法1·1供试材料供试伴矿景天苗采自浙江淳安,将野外植株移至温室生长繁殖,通过株芽     

红麻对Cu和Cu-EDDS的吸收和富集

生物可降解特性螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸(EDDS),被推荐用作污染土壤强化植物修复中的重金属活化试剂。我国能源经济作物红麻具有较高的地上生物产量,可望用于重金属污染土壤的植物吸取修复或稳定修复。通过水培试验研究了红麻对水培营养液中Cu及Cu-EDDS的吸收和富集效应。试验结果表明,能源植物红麻各组织中Cu的富集浓度依次为:根>叶>茎(皮)。扫描电镜-能谱分析表明,红麻根系从水培溶液中吸收的Cu主要经木质部导管向地上部运输。EDDS处理及Cu/EDDS摩尔比<1时,对红麻生长无急性植物毒性。红麻纤维皮层内Cu含量低于其他组织内的Cu含量,并低于纺织产品Cu含量标准(HJBZ30-2000)。预测在Cu污染土壤上种植红麻,可望实现红麻纤维的安全生产,同时有可能实现对轻度Cu污染土壤的植物稳定和吸取修复。     

不同水分状况下施锌对玉米生长和锌吸收的影响

选择潮土(砂壤)和土(粘壤)两种质地不同的土壤,进行盆栽试验,研究不同土壤水分条件下施锌对玉米生长和锌吸收的影响。结果表明,施锌显著增加了玉米植株根、茎、叶以及整株干物质重;缺锌条件下玉米植株根冠比、根叶比和根茎比趋向增大。施锌显著提高了玉米植株各器官中锌的浓度和吸收量,并明显促进锌向地上部运移。干旱胁迫抑制了玉米植株生长,根冠比、根茎比、根叶比增大;随着土壤水分供应增加,植株生长加快,各器官生物量以茎和叶增加大于根。水分胁迫下,在潮土上玉米叶片中锌浓度上升;在土上叶片中锌浓度下降。但增施锌后,根和茎锌浓度增加幅度较大,叶片增加幅度较小;施锌和水分胁迫对根和茎锌浓度的交互作用极显著。水分胁迫下,玉米植株对锌的吸收总量减少。水分胁迫和锌肥施用对玉米叶片、茎锌吸收量的交互作用十分显著,但对根锌吸收量的交互影响不显著。     

硫酸锌和EDTA-Zn不同施用方法对第二季小麦籽粒锌和土壤锌有效性的影响

【目的】在潜在缺锌石灰性土壤上,特别是种植小麦并以此为主粮的地区,缺锌问题日益受到人们的关注。提高小麦籽粒锌含量以满足人体锌需求,对于改善人体锌营养不良的现状具有重要意义。【方法】以ZnSO₄和Zn-EDTA为锌源,布置了2个为期两年的田间定位试验。试验均采用裂区设计,即主因子为喷施锌肥,设喷施与不喷2个主处理;副因子为土施方法,设不施锌、均施、条施3个副处理。在第1季试验基础上,第2季不再土施锌肥,调查了小麦籽粒锌含量、土壤有效锌含量及锌组分含量,分析了第1季锌肥的后效。【结果】第2季单独喷施ZnSO₄小麦籽粒Zn含量提高了11.13 mg/kg,提高幅度为33%,而喷Zn-EDTA无明显效果。不喷Zn时,第1季均施和条施的ZnSO₄在第2季均表现出一定后效,小麦籽粒锌含量比对照分别提高了6.05、3.51 mg/kg,提高幅度为20%和11%;喷Zn时,第2季均施和条施ZnSO₄处理的小麦籽粒锌含量增加了28.59和21.59 mg/kg,增幅100%和76%,表现出显著富锌作用,但增加幅度比单独喷施要小很多。第1季土施的两种锌肥在第2季小麦收获后DTPA-Zn仍维持在1 mg/kg以上,即不喷Zn时,均施和条施ZnSO₄处理的土壤有效锌含量分别为1.99和1.65 mg/kg,均施和条施Zn-EDTA的有效锌含量分别为1.23和1.01 mg/kg;喷Zn时,均施和条施ZnSO₄处理的土壤有效锌含量分别为1.44和2.22 mg/kg,均施和条施Zn-EDTA处理的有效锌含量分别为1.16和1.10 mg/kg。土壤各锌组分含量均表现为:松结有机态Zn > 碳酸盐结合态Zn > 氧化锰结合态Zn > 紧结有机态Zn > 交换态Zn。具体而言,第1季均施和条施ZnSO₄,第2季结束后交换态Zn（Ex-Zn）、松结有机态Zn（Wbo-Zn）、碳酸盐结合态Zn（Car-Zn）含量均显著提高,其提高幅度分别为184%和116%;75%和85%;53%和43%。而均施和条施Zn-EDTA仅Ex-Zn、Wbo-Zn含量显著提高,其提高幅度分别为232%和132%;18%和10%。均施Zn-EDTA处理的锌肥利用率为0.27%,条施为0.70%,后者约为前者的3倍;而条施与均施ZnSO₄无差异。【结论】在潜在缺锌石灰性土壤上,单独喷施ZnSO₄显著提高了小麦籽粒锌含量,而喷施Zn-EDTA效果不显著;土施ZnSO₄和Zn-EDTA,不论条施或均施,虽然会使有效锌（DTPA-Zn）及较高活性锌形态（Ex-Zn、Wbo-Zn）长时间维持较高含量,但对第2季小麦籽粒富锌的后效有限;土施基础上配合喷施ZnSO₄对小麦籽粒锌的含量效果最令人满意。     

不同氮肥处理对污染红壤中铜有效性的影响

通过室内培养试验,发现不同氮肥处理对污染红壤中铜有效性有显著影响。在培养前期(0~15 d),施用尿素显著降低了红壤水溶态铜和有效态铜含量,而施用硫酸铵和硝酸钙则显著提高了水溶态铜含量,且硝酸钙的作用显著大于硫酸铵,但这两种氮肥对红壤有效态铜含量影响较小;培养60 d后,尿素对该红壤两种形态铜的抑制效应逐渐转为正效应,且硫酸铵的促进作用更为显著;硝酸钙对红壤两种形态铜的促进作用不如尿素。氮肥的施用量对两种形态铜也具有显著影响。同一施氮水平下,水溶态铜含量和有效态铜含量在不同氮肥处理间均达显著差异(硫酸铵>尿素>硝酸钙)。不同氮肥影响红壤铜有效性的主要机制是土壤pH的变化,红壤水溶态铜和有效态铜含量均与pH呈极显著负相关。     

叶面喷施氨基酸锌复合物对水稻产量性状和锌吸收的影响

通过2012年和2013年的盆栽试验,比较了氨基酸锌复合物和硫酸锌对水稻产量性状和锌吸收的影响。结果表明,与施用ZnSO_4相比,在水稻开花期进行叶面喷施氨基酸锌复合物可提高稻谷产量和秸秆产量,最高可达14.54%和10.40%,可使水稻灌浆粒数和千粒重最高增加11.28%和8.92%。试验结果还表明,氨基酸锌复合物在促进水稻锌吸收方面具有积极作用。在2012年试验中,叶面喷施精氨酸锌复合物、甘氨酸锌复合物和谷氨酰胺锌复合物处理水稻的锌表观利用率分别是20.88%、16.26%和19.34%;而ZnSO_4处理的锌表观利用率仅增加8.89%。2013年试验结果与2012年的结果相一致。因此,氨基酸锌复合物是一种更有效的锌肥。     

Soil metal immobilization and ryegrass uptake of lead, copper and zinc as affected by application of organic materials as soil amendments in a short-term greenhouse trial

Green waste compost, peat, coir and wood bark were applied to metal-contaminated mine waste at the rates of 1%, 10% and 20% on dry weight basis, and perennial ryegrass grown over a period of 6 weeks. Addition of amendments led to increased biomass yield in all soils when compared with the non-amended soil. EDTA extractable Pb, Cu and Zn was significantly reduced in amended soil, while leaf and root metal concentrations were also significantly reduced by the application of amendments, especially at applied rates of 10% and 20%. Coir, green waste compost and wood bark stood out as amendments which were consistent in reducing soil extractable and plant tissue Pb, Cu and Zn; while peat rates above 10% enhanced solubility of Cu and Zn because of a lowering of the soil pH.     

粮食作物锌的吸收运转分配和改善子粒锌含量的理论与技术途径

基于前人取得的主要成果，系统分析了从土壤锌有效性到锌在子粒部位的积累主要过程及其控制点，从三方面：1）植株对锌的吸收过程；2）锌在地上部各营养器官间的运转分配过程；3）锌从营养器官向子粒部位的运转过程，总结并提出今后应利用作物锌高效性的种质资源特点，通过传统育种与生物技术方法选育出锌高效积累型品种和合理配套的栽培技术等农艺措施，提高作物子粒锌的含量。