植物对污泥的响应及根系对重金属的活化作用

为了研究植物对污泥的改良作用及植物根系对重金属的活化作用，在温室盆栽条件下对生长于污泥中的几种耐性植物遏蓝菜属（Thlaspi goesingense)，羽叶鬼针草（Bidens maximowiciana Oett)，酸模(Rumex acetosa L.)，紫苜蓿（Medicogo sativa L.)和印度芥茉（Indian mustard)的植物干重，体内重金属（Cu,Zn,Pb,Cd)的含量，叶片中叶绿素含量和植物根系对重金属的活化率做了决定。结果表明，生长于污泥中的植物其干重比对照均有不同程度的增加，其中羽叶鬼针草与对照组相比差异极显著；不同植物对不同重金属的吸收量亦不同;各种植物叶片中的叶绿素含量变化不同，与对照相比，差异不显著；遏蓝菜对Cu,Zn的活化率最高，印度芥茉对Cd的活化率最高。     

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、80mg·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65mg·kg^-1的土壤中和紫叶芥菜种植在Cd处理浓度为80mg·kg^-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100mg·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。     

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。     

肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、 铜（Cu）、 镉（Cd）、 铅（Pb）含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬（Cr）含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。     

长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响

以湖南省7个稻田长期定位试验为基础,分析了无肥对照（CK）、化肥（NPK）、中量有机肥＋化肥（MOM）和高量有机肥＋化肥（HOM）4个处理下0～20cm土壤重金属Zn,Cu,Cd和Pb全量及其有效态含量的变化。结果表明：长期施用有机肥加大了稻田土壤受重金属污染的风险。仅施化肥对土壤Zn,Cu,Cd和Pb全量、有效态含量及活化率的影响均较小,而中、高量有机肥处理明显提高了土壤Zn,Cu,Cd的全量、有效态含量及活化率,只对土壤Pb的影响较小。且高量有机肥处理下其增幅最大,土壤Zn,Cu,CA全量分别比对照增加了6．1％,18．7％和8．3％,有效态含量分别比对照增加了87．3％,65．8％和41．4％,活化率分别比对照增加了77．5％,32．0％和29．8oA。有机肥的“激活”效应是导致土壤有效态重金属含量大幅提高的主要机制。各试验点土壤全Cd含量均大大超出了土壤环境质量二级标准（0．30mg／kg）,表明各试验点稻田土壤都存在着不同程度的Cd污染问题。     

污泥施用对土壤及小麦生理特性的影响

以兰州市安宁区污水处理厂污泥为研究对象,采用盆栽方法研究污泥施用后对土壤pH值的影响,对土壤中重金属Cu、Zn、Pb含量的影响以及对小麦叶片叶绿素含量和脯氨酸含量特性的影响。结果表明,污泥施用后土壤的pH值显著下降,并呈递减趋势。不同污泥施加量土壤中3种重金属元素的含量均远低于我国土壤环境质量二级标准（GB15618—1995）中碱性土壤的限制性标准值。3种小麦叶片的叶绿素总含量随污泥浓度的增加而增加,污泥在混配土壤中的干重比为15%时3种小麦均达到最大值,随着污泥施加量的进一步加大出现下降。污泥施用后3种小麦叶绿素a/b值与对照相比无显著变化,小麦叶片中脯氨酸含量比对照有大幅的增加。低污泥施加量时（5%、10%和15%）,3种小麦叶片中脯氨酸含量随施加量增加而增加,但高污泥施加量时（25%和35%）的脯氨酸含量无显著增加,污泥中污染物胁迫超过小麦耐受限值后,小麦生理代谢出现反常。土壤中3种重金属元素的含量与3种小麦体内脯氨酸含量均呈极显著正相关关系,土壤的pH值与3种小麦的叶绿素总含量和脯氨酸含量均呈负相关关系。综合考虑污泥施用对小麦生理特性的影响,对小麦的耕种土壤中一次性施用污泥时,污泥在混配土壤中的干重比应限量在15%以下。     

Pb(铅)富集植物品种的筛选

为选择和筛选富集重金属或对重金属具有耐性的植物，为利用植物修复重金属污染土壤提供参考，该研究通过温室砂培和土培的方法，对生长于铅锌尾矿区的36种植物进行了筛选，以叶片叶绿素含量、株高、植株含Pb量为Pb富集植物的筛选指标。同时满足下列条件，即：植物叶片中叶绿素含量：处理/对照＞0.90；株高：处理/对照≥1.00和含Pb量＞500 mg/kg的植物可以用做进一步的耐性试验。按以上标准筛选出6个富集Pb的植物品种，分别是香根草、绿叶苋菜、裂叶荆芥、羽叶鬼针草、紫穗槐和苍耳。     

活化磷矿粉对重金属污染土壤上莴苣生长与品质的影响

用0.5 mol/L草酸与南漳和保康两地的两种低品位磷矿粉在一定条件下混合培养后,施于重金属污染的土壤,通过盆栽试验,研究草酸活化磷矿粉对重金属污染土壤上莴苣生长和品质的影响。结果表明,盆栽试验中,与对照相比,施加磷矿粉和活化磷矿粉后,莴苣的株高、 叶片叶绿素SPAD值、 叶片和茎的维生素C含量都有不同程度的提高,其效果为活化磷矿粉＞磷矿粉＞对照,而叶和茎的硝酸盐含量则降低。同时,施加磷矿粉和活化磷矿粉可以提高土壤有效磷、 交换性钙、 镁含量,降低交换态重金属含量,进而降低莴苣各部分对重金属元素的吸收,如施加活化磷矿粉后莴苣根中Cd、 Cu的含量比对照最高可降低55.1%、 55.24%,地上部分中Cd、 Cu的含量比对照最高可降低59.3%、 53.4%,降低重金属含量的效果依次为活化磷矿粉＞磷矿粉＞对照。     

城市污泥与花生壳制活性炭的重金属形态分析及生态风险评价

采用BCR提取法对以污泥和花生壳为原料制备的活性炭进行重金属形态分析,利用原子吸收法测定污泥热解前后Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的不同形态含量。结果表明,污泥中Zn的含量最高,Zn和Cu的含量超过了污泥农用标准。热解可使污泥中的可溶解态和可还原态重金属转化为性质稳定的残渣态重金属,在此基础上,利用重金属潜在生态风险指数法（IR）对污泥活性炭的重金属潜在生态风险进行评价,结果得出花生壳添加量为20%,热解温度为600℃条件下,制备出来的活性炭风险最小。同时证实Cd的潜在生态风险系数较大,在利用时应引起足够的重视。     

长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响

以湖南省7个稻田长期定位试验为基础,分析了无肥对照(CK)、化肥(NPK)、中量有机肥 化肥(MOM)和高量有机肥 化肥(HOM)4个处理下0~20 cm土壤重金属Zn,Cu,Cd和Pb全量及其有效态含量的变化。结果表明:长期施用有机肥加大了稻田土壤受重金属污染的风险。仅施化肥对土壤Zn,Cu,Cd和Pb全量、有效态含量及活化率的影响均较小,而中、高量有机肥处理明显提高了土壤Zn,Cu,Cd的全量、有效态含量及活化率,只对土壤Pb的影响较小。且高量有机肥处理下其增幅最大,土壤Zn,Cu,Cd全量分别比对照增加了6.1%,18.7%和8.3%,有效态含量分别比对照增加了87.3%,65.8%和41.4%,活化率分别比对照增加了77.5%,32.0%和29.8%。有机肥的"激活"效应是导致土壤有效态重金属含量大幅提高的主要机制。各试验点土壤全Cd含量均大大超出了土壤环境质量二级标准(0.30 mg/kg),表明各试验点稻田土壤都存在着不同程度的Cd污染问题。     

铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢幼苗定居的影响

研究了广东省仁化县韶关凡口铅锌矿废弃地尾矿砂对银合欢（Leucaena glauca)幼苗定居的影响。结果表明，尾矿砂各Pb、Zn、Cu、Cd等重金属含量极高，Pb、Zn比对照土壤高100倍左右，Cu、Cd高4－5倍，植物对重金属的吸收、积累量较大，且多集中于根部。尾矿砂中硝态氮（NO3^--N)和铵态氮（NH4^ -N)含量很低，仅为对照土壤的13％－23％。银合欢幼苗在尾矿砂中能生长，但其叶片光合色素含量较少，株高、复叶数、植株干物质量等生物量显著降低，这主要是由于重金属含量过高导致根系活力降低，限制了植物对水分和营养物质的吸收，其次是土壤贫瘠的影响。     

水稻籽实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属（Cd、Cr、Pb、Cu、Zn）全量、各形态含量及相应点位种植的水稻籽实重金属含量的基础上，通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟，研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征，以及水稻籽实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明，成都平原水稻土重金属污染较轻，除Cd外，均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低，Cd主要以铁锰氧化态存在，Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻籽实对5种重金属的累积效应顺序为：Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态）主要有：Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量；Zn各活性形态对水稻籽实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响；活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关；活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系；Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响；Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来，对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重，而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。     

不同pH值混合螯合剂对土壤重金属淋洗及植物提取的影响

为了得出混合螯合剂（MC）淋洗去除重金属的最佳pH值以及对后续植物提取重金属的影响,用Ca(OH)2将pH值为2.75的MC提高至pH值5、7和9,对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验,而后种植东南景天（Sedum Alfredii）,测定淋出液及植物重金属含量。另外,通过浸提试验研究了含有不同阳离子的MC对重金属淋洗效果的影响。结果表明,pH值为5和7的MC显著提高了Cd、Pb和Cu的淋出率。与Na+、K+离子相比,Ca2+的存在能够提高MC对重金属的淋洗去除。pH值7和9的MC淋洗土壤后提高了东南景天的生物量,但是降低东南景天中Cd和Zn的浓度,导致其植物提取率低于无淋洗剂对照。在化学淋洗+植物提取联合技术中,Cd和Zn主要靠植物提取去除,植物提取率分别可达土壤Cd的30%～40%和土壤Zn的6.5%～6.9%;而Pb和Cu主要靠混合螯合剂淋洗去除,去除率分别为2.3%～2.6%和1.6%～2.0%。综合来说,如果需要同时去除Cd、Zn、Pb和Cu,降低土壤重金属有效态含量,用pH值9的MC淋洗土壤联合植物提取较为合适。     

污泥有机肥改良铅锌尾矿对4种草本植物生长和重金属积累的影响

[目的]研究添加不同量的污泥有机肥对生长在铅锌尾矿中的黑麦草、白三叶、草木樨、沙打旺4种植物生长状况和对Pb,Zn,Cu,Cr,Cd累积的影响,以期为合理利用污泥有机肥改良、修复尾矿库提供理论依据。[方法]采用盆栽试验的方法。[结果]20g/kg处理水平下,4种植物株高、根长、地上鲜重、根鲜重均达到最大。施肥处理下,供试的4种植物叶绿素a+b含量均比对照高。随着改良剂含量的增加,黑麦草、白三叶丙二醛含量呈下降趋势。黑麦草、白三叶、草木樨体内Pb,Zn,Cd含量在10g/kg处理水平下达到最大,在20g/kg水平下降低。[结论]随着有机肥添加量的增加,重金属量向植物体内转移减少,有利于缓解重金属的毒害作用。     

污泥与施污土壤重金属生物活性及生态风险评价

将城市污泥以不同质量比施于土壤中构成污泥混合土壤,研究各污泥配比土壤中重金属的生物活性,并采用三种重金属评价方法(地累积指数法、潜在生态风险指数法、综合毒性指数模型)和黑麦草对重金属的吸收富集效果来对施污土壤中重金属具有的生态风险性进行评价。结果表明:污泥的添加使土壤中生物活性态Cd、Cu和Zn含量显著增加,对三种重金属具有活化作用,但对Pb却起到钝化作用。生态风险评价结果表明:污泥的添加使土壤中Pb呈现无污染和低生态风险;Cu和Zn呈现中度污染和低生态风险;Cd达到强度污染和重度生态风险,重金属潜在生态风险(RI)总体处于强度生态风险水平。当污泥添加比例大于6:10(污泥S3处理)时,施污土壤中重金属的综合毒性指数高于土壤对照。黑麦草对Cd、Pb、Cu和Zn的富集浓度与施污土壤中对应重金属的生物活性态含量存在显著正幂指数关系,同时黑麦草对施污土壤中Cd、Cu和Pb的富集能力大小与地累积指数法和潜在生态风险指数法对三种重金属具有的生态风险性的评价结果具有一致性。     

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。     

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。     

不同调理剂对猪粪堆肥重金属Cu、Zn、Cd形态的影响

选取玉米秸秆、木屑为调理剂,进行强制通风静态堆肥实验,以不添加调理剂为对照,研究调理剂对猪粪堆肥过程中重金属Cu、Zn、Cd活性的影响。结果表明,不添加调理剂的猪粪堆肥过程对重金属Cu、Cd具有一定的钝化效果,但可交换态钝化率分别仅为14.38%,15.43%,对重金属Zn具有一定的活化作用,增加有机肥土地利用过程中的环境风险。与对照相比,玉米秸秆和木屑作为调理剂不同程度地加强Cu、Zn、Cd的钝化效果,且以木屑表现较优的钝化作用,木屑对重金属Cu、Zn、Cd可交换态的钝化率分别达64.16%,56.24%,90.57%。LSD方差分析结果表明,木屑处理对重金属Cu的钝化效果显著优于秸秆处理和对照处理(p0.05),而秸秆处理和对照处理差异不显著(p0.05);木屑处理对重金属Zn的钝化效果显著优于秸秆处理和对照处理(p0.05),秸秆处理显著优于对照处理(p0.05);木屑处理和秸秆处理对重金属Cd的钝化效果显著优于对照处理(p0.05),而木屑处理与秸秆处理差异不显著(p0.05)。     

外源亚精胺对受重金属污染的城市污泥植物修复的影响

研究外施浓度为1mmol/L的亚精胺（spd）对美洲商陆修复受重金属污染城市污泥的影响。结果表明,外施spd能使美洲商陆根系生长及其生物量均增加1.5倍以上;同时能增加叶绿素a的含量和叶绿素总量,减少叶绿素的流失。外施1mmol/L spd还能明显促进美洲商陆各器官对城市污泥中Cd、Hg重金属的吸收、转运和富集,但对Cu和Zn的吸收差异不明显。上述结果表明,spd增强了美洲商陆对Cd、Hg污染的城市污泥的修复作用,并在一定程度上缓解了城市污泥中Cd2＋、Hg2＋对美洲商陆的毒害作用。     

蚯蚓活动对城市生活污泥重金属的影响

采用塑料温棚内垄式堆积污泥培养蚯蚓方式,研究了蚯蚓处理对污泥重金属的影响。结果表明,污泥经蚯蚓处理后,理化性质发生了显著的变化,污泥的pH值、有机质、总氮和总磷都有不同程度的降低;蚯蚓能吸收富集污泥中的重金属,其中对重金属Cd有较强的富集能力;蚯蚓处理使污泥中重金属含量均出现不同程度的下降,重金属Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni分别减少27.98%、31.46%、32.81%、13.85%、23.86%和22.92%。利用盆栽试验,研究了污泥施用于土壤后生菜体内重金属积累的情况,结果表明,生菜体内重金属Zn、Cu、Pb和Ni的含量为污泥处理高于蚓粪处理;Cr和Cd则分别为差异不显著和略有降低。