过量硼对植物的毒害及高硼土壤植物修复研究进展

硼作为一种植物必需元素,在土壤中过量存在会对植物产生毒害,硼对植物的毒害作用以及利用植物修复高硼土壤已经日益受到关注。目前,硼对不同类型植物的毒害特点,植物的耐受机制还不十分清楚。特别是对于硼污染的植物修复,其研究还处于起步阶段。本文分别从植物的表观症状、生理生化和基因水平等层次,综述了过量硼对植物的毒害,并从高耐受性、超富集能力植物筛选,以及转基因技术应用等角度回顾了硼污染的植物修复研究进展。在此基础上,提出了当前相关研究存在的主要问题,并对未来的研究进行了展望。     

6种植物对土壤中镉的富集特性研究

[目的]为了筛选出能适应湖南省重金属污染农田的镉移除植物,[方法]以甜高粱、生物质高粱、玉米、油葵、商陆、籽粒苋为材料,在醴陵市、株洲县和湘潭县重金属镉污染区开展田间试验,研究这6种植物对土壤中重金属镉的富集特性。[结果]结果表明：植株中镉的含量高低受植物品种和土壤中镉的含量影响较大,3个试验点中6种植物地上部分重金属镉的含量高低顺序为：籽粒苋＞商陆＞生物质高粱＞油葵＞甜高粱＞玉米,且株洲＞湘潭＞醴陵。除玉米外,其他植物地上部对重金属镉的富集系数均大于1,具备对镉的富集特性,其中籽粒苋对重金属镉的富集系数最高。[结论] 籽粒苋对镉有很强的富集性,是修复土壤重金属镉污染的良好材料。     

Nutrient uptakes and biochemical composition of Lemna minor in brackish water

The freshwater plant species Lemna minor suffers significantly in nutrient uptake and biomass accumulation performance when grown in saline effluents, such as those produced in brackish aquaculture operations. To determine the exact impact of salinity to these plant traits, this study measured the nutrient uptakes and biochemical composition of L. minor grown in synthetic aquaculture medium of increasing salinity levels. The overall trend for biomass growth showed that higher salinity levels resulted in lower growth with a mass gain of about 13% in 12.5 ppt medium compared with 96% in the control. However, the NO₃^– uptake appeared to be unaffected by differences in salinity. NH₄⁺ uptake was significantly affected only at salinity concentrations of 10 ppt and 12.5 ppt. The relationship between PO₄^3– uptake and salinity was less clear, as PO₄^3– levels appeared to decrease linearly for all test groups and were shown to be statistically insignificant. At the end of the experiment period, the control medium showed the lowest measured COD levels, 17 mg/L while the 12.5 ppt solution has the highest COD level, 61 mg/L. Protein content showed a decline with increasing salinity of growth medium, while carbohydrate content was shown to be increasing. These preliminary data identify the general relationship between salinity and the measured criteria of L. minor and will subsequently serve as the basis for further remediation studies and the development of salinity mitigation methods.     

苏丹草对镉-芘复合污染土壤的修复作用

采用室内盆栽试验,研究了苏丹草对不同浓度镉-芘复合污染土壤的修复作用。结果表明:在试验浓度范围内(芘0~305.47mg·kg-1,镉0~18.11 mg·kg-1)苏丹草未见死亡。苏丹草可以从镉-芘复合污染土壤中吸收镉,土壤中镉的植物去除率介于4.23%~17.88%之间,相同镉浓度条件下,镉植物去除率随着芘添加浓度的增大而显著减小;种植苏丹草可以显著提高土壤中芘的去除率,种植苏丹草的处理中芘的去除率为59.18%~88.46%,而无苏丹草对照组芘去除率仅为12.92%~40.73%;复合污染土壤中镉的添加显著抑制了土壤中芘的去除,且抑制程度随着镉添加浓度的增大而增加。因此,苏丹草对镉-芘复合污染土壤的修复效果受到污染物浓度水平及相互作用的显著影响。     

酸与Cd污染农田的植物修复及健康风险评价

在广西环江县酸与Cd复合污染土壤的大田条件下,研究种植超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)和经济作物甘蔗(Saccharum officinarum L.)对污染农田土壤的治理和修复效果,并分析龙葵和甘蔗对人体的健康风险。植物修复材料研究结果表明,龙葵中Cd的最高含量可达16.83 mg·kg^-1(试验区土壤Cd含量0.71 mg·kg^-1),富集系数大于1,表现出良好的Cd富集植物特性;甘蔗中Cd的最高含量为0.54 mg·kg^-1,富集系数小于1。若按当地正常种植模式计算,龙葵从土壤中提取Cd的量可达100 g·hm^-2以上,提取效率达6%以上,通过种植龙葵将试验区的土壤Cd修复到GB 15618-1995《土壤环境质量标准》的二级标准限值以内最短只需9年左右。因此,种植龙葵对当地酸与Cd复合污染土壤的治理和修复是可行的。试验区土壤中Cd含量分析结果表明,不同土壤处理模式下,添加石灰和氢氧化钠处理龙葵修复效率最高,可达4.44%。对植物的食用健康风险分析结果表明,将龙葵作为蔬菜食用,其可食用部位的Cd含量为5.21~6.83 mg·kg^-1(干重),远远超出食品安全国家标准GB 2762-2012《食品中污染物限量》限值,当地居民平均每日摄入Cd的量为5.38~17.39 μg·kg^-1·d^-1(鲜重),超出FAO/WHO提出的重金属Cd人均每日允许摄入限量标准(PTDI),引起的重金属暴露风险指数大于1,具有较高的潜在风险,因而当地居民不宜继续食用;食用实验区种植的甘蔗生产的蔗糖引起的重金属暴露风险指数小于1,但由于蔗糖中Cd的含量均超出国家标准限值,具有一定的健康风险,需改变甘蔗综合利用方式。     

甜菜牧草体系对土壤中种邻苯二甲酸酯的修复研究

通过室内盆栽试验,研究了甜菜与黑麦草、苜蓿、苏丹草分别间作及4种植物各自单作对土壤中邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）和邻苯二甲酸（2-乙基己基）二酯（DEHP）4种邻苯二甲酸酯类（PAEs）的植物修复效果。结果表明：与空白对照相比,种植植物的修复效果更好;苜蓿单作与间作都有较好的修复效果,其中甜菜/苜蓿间作PAEs的去除率最高,可达66.48%;植物单作与间作相比,间作的修复效果高于单作,间作增强土壤中过氧化氢酶和磷酸酶的活性,从而促进了根际微生物对PAEs的降解;就单一污染物来说,DBP和DEHP在污染土壤和植物茎叶中的浓度较其他两种污染物高,两者在土壤中的去除率也较高,其中DEHP为最高,均可达50%以上,DBP的去除率也在40%以上;DEHP在植物茎叶中的生物富集系数明显较低,且单作低于间作,而DBP和BBP的生物富集系数较高。可选择苜蓿作为土壤中PAEs修复的一种高效修复植物,植物间作相对于单作有更好的修复效率,也可更高效地利用土地资源,因此可优先选择作为植物修复的一种种植模式。     

花卉植物硫华菊的镉积累特性研究

为从花卉中筛选镉超富集植物用于镉污染土壤的修复,采用土壤高浓度镉污染法从5种花卉植物中筛选出具有镉富集植物基本特征的花卉植物硫华菊,并通过盆栽试验和小区试验,进一步研究硫华菊的镉积累特性。结果表明:随土壤镉浓度的增加,硫华菊的生物量、光合色素含量及可溶性蛋白含量均呈先增后降的趋势,SOD活性、POD活性呈增加的趋势,但CAT活性则呈降低的趋势。镉在硫华菊各个器官中的分布大小顺序为:根系茎秆地上部分叶片。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部镉含量随土壤镉浓度的增加呈增加的趋势,且在土壤镉浓度大于10mg/kg时,硫华菊地上部分镉含量均超过镉超富集植物临界值(100mg/kg)。不同浓度镉处理的硫华菊地上部分镉富集系数(BCF)均大于1,但转运系数(TF)均小于1。硫华菊根系、茎秆、叶片及地上部分镉积累量随土壤镉浓度的增加均呈先增后降的趋势,地上部分镉积累量最大值为479.34μg/株(土壤镉浓度为100mg/kg)。小区试验研究表明,在土壤镉浓度为2.04~2.89mg/kg时,硫华菊地上部分镉积累量为4.54~5.60mg/m~2。因此,硫华菊是一种镉富集植物,且修复能力较强,可有效地修复镉污染土壤。     

用于修复土壤超积累镉的油菜品种筛选

以锌、镉超积累植物印度芥菜为对照 ,通过镉处理水培试验 ,从 2 2个芥菜型油菜品种中筛选出了 3个修复能力较高的品种。通过模拟镉污染土壤的土培试验 ,研究 3个上述品种的累积镉特征及对镉污染土壤的修复效率。结果表明 :在土壤镉含量为 4 0mg·kg-1条件下 ,油菜川油Ⅱ 10的地上部生物量、相对生物量、地上部吸镉量及对土壤的净化率均高于对照植物印度芥菜和其他筛选出的油菜品种 ;当土壤镉含量为 80mg·kg-1时 ,油菜川油Ⅱ- 10的地上部镉含量达 12 0mg·kg-1以上 ,显著高于印度芥菜 ,具有明显的镉超积累特征和修复镉污染土壤的能力。     

3种挺水植物对水体中毒死蜱去除的过程和效率分析

以水培试验为基础,比较了3种挺水植物在抑菌和不抑菌条件下对培养液中毒死蜱的降解作用。结果表明,植物处理系统中毒死蜱的去除率显著高于无植物对照,不抑菌条件下的显著高于抑菌条件下（P〈0.05）;不同植物处理系统,植物和微生物对毒死蜱的降解贡献差异较大。水生鸢尾、水葱和菖蒲的去除贡献分别为39.98%、62.37%和65.29%,微生物的去除贡献分别为41.28%、17.92%和13.79%,植物的贡献起主导作用。抑菌条件下植物生物量增量低于不抑菌条件下的,微生物对植物生长有促进作用。     

污泥改良锰矿尾渣对4种花卉植物生长及其富集重金属的影响

采用盆栽试验方法,研究了污泥改良锰矿尾渣对紫茉莉(Mirabilis jalapa)、青葙(Celosia argentea)、一串红(Salvia splendens)和鸡冠花(Celosia cristata)4种花卉植物生长及其富集铅、镉、锌和锰的影响.结果表明,添加污泥增加基质的EC值、总氮、总磷、总钾和有机质含量,而降低铅、镉、锌和锰含量.紫茉莉与青葙生物量、株高和根长大于一串红和鸡冠花.紫茉莉根部铅、镉和锰含量分别为3 110.93～4 189.16、300.28～399.16和31 100.93～36 809.77 mg·kg-1,都远高于其地上部分含量.青葙根部铅含量超过1 000 mg·kg-1,而其地上部分含量少;其地上部分镉和锰含量分别为322.13～441.88和21 888.54～26 511.31 mg·kg-1,都大于其根部含量,青葙具有镉和锰超富集植物的特性.污泥改良锰矿尾渣促进这4种花卉植物生物量、株高和根长增加.除紫茉莉锌含量外,添加污泥改良锰矿尾渣增加这4种花卉植物的铅、镉、锌和锰含量.在锰矿尾渣污染区进行植物修复时,采用紫茉莉、青葙和添加污泥强化植物修复效率可行.