植物对重金属的吸收机制与植物修复技术

关于植物对重金属的吸收是环境污染研究领域的一个热点,植物修复是利用植物清除土壤中重金属的一项环境治理技术．从植物活化土壤重金属、植物根际吸收重金属、将其转移并累积到地上部位甚至超积累到植物体内等四个方面简要综述了重金属在植物体内运输的生理及分子机制的研究进展．     

有机物料对镉污染酸性土壤伴矿景天修复效率的影响

伴矿景天（Sedum plumbizincicola）是一种镉/锌（Cd/Zn）超积累植物,是Cd污染土壤吸取修复的理想植物。为提高伴矿景天（S.plumbizincicola）对Cd污染酸性土壤的修复效果,本研究以水稻秸秆、大豆秸秆、猪粪和水溶性有机肥4种有机物料为材料,分别按土质量1%、3%的施用量施入Cd污染酸性农田土壤,研究了4种有机物料对伴矿景天Cd修复效率的影响。结果表明：施用有机物料可提高土壤pH值和土壤有机质、碱解N、有效P和速效K含量,有效改善供试土壤理化性质;有机物料对土壤有效态Cd含量的影响因有机物料种类和施用量而异,以3%水溶性有机肥处理效果最好,较对照提高了50.0%。与对照相比,施用有机物料显著促进了伴矿景天生长,地上部和根部生物量分别增加了1.08%~40.69%和4.17%~54.17%;水稻秸秆、大豆秸秆和水溶性有机肥处理伴矿景天地上部和根部Cd含量分别较对照增加了10.02%~64.91%和10.95%~45.78%。单一种植伴矿景天修复后土壤Cd去除率为27.6%;施用有机物料辅助修复,土壤Cd去除率可达29.8%~50.7%。因此,在Cd污染酸性土壤伴矿景天（S.plumbizincicola）修复中,可考虑水稻秸秆还田和施用水溶性有机肥来提升修复效率。     

杨柳科植物对氰化物污染修复潜力的比较研究

为比较3种不同杨柳科植物对氰化物污染的修复潜力,采用长出新根须和嫩叶的植物枝条为材料,在自行设计的250mL生物反应器中生长72～120h,培养温度为18～20℃,氰化物的质量浓度0.45～0.49mg/L.试验结果表明,水溶液中大部分的氰化物能被试验植物去除,但去除率种间存在明显差异,垂柳(SalixbabylonicaL.)在72h内将水溶液中97.8%氰化物去除(去除率0.095mg/(kg.h)),其次为苏柳(SalixmatsudanaKoidz×SalixalbaL.)108h内将94.0%氰化物去除(去除率0.087mg/(kg.h)),意大利杨(Populusdeltoides)在120h内将71.4%氰化物去除(去除率0.057mg/(kg.h));试验所用氰化物剂量没有对试验植物产生毒性作用;植物对水溶液中氰化物的去除过程遵循零级动力学反应.     

改性纳米碳黑对钝化修复Cd污染土壤中速效氮的影响

采用盆栽试验,在Cd模拟污染土壤中施入硝酸-高锰酸钾改性纳米碳黑(MBC)钝化重金属,分别种植重金属耐受植物黑麦草(Lolium Perenne L.)和重金属超积累植物红叶菾菜(Beta vulgaris L.var.cicla L.),研究了MBC在钝化修复Cd污染土壤过程中对土壤速效氮的影响。结果表明,MBC在土壤中能够有效降低土壤中DTPA-Cd质量分数,且植物和MBC联合作用更能有效地降低其质量分数。MBC能够明显增加土壤中速效氮量,更稳定地为植物生长提供营养物质。黑麦草和红叶菾菜对土壤速效氮量影响效果差异不显著,MBC可应用于有植物种植的轻污染土壤修复中,不会影响土壤中速效氮养分的量。MBC添加到土壤中会减缓土壤速效氮量的下降速率,有利于土壤养分的保持。研究结果可以为重金属原位钝化技术提供理论支持,为改性纳米碳黑成功地应用于重金属轻微、轻度污染农田土壤修复提供科学依据。     

镍的植物采矿农艺管理强化措施及其实践

全球广泛分布着大量富含镍等重金属但缺乏氮和磷等营养元素的超基性岩风化土壤,如何有效利用这类高风险、低生产力的土地是现阶段的一大难题。在此背景下,有研究者提出了利用超富集植物富集土壤中的镍,随后将其收获并冶炼提纯的植物采矿技术。该技术既可以有效利用镍污染土壤产出经济价值,也可以缓解镍供应风险,并已经在北美、欧洲和东南亚等地区相继开展。受到超富集植物长势偏慢、生物量不足等限制,建立针对性的农艺管理措施是提高植物采镍效率和经济价值的有效方法。本文重点综述了土壤改良措施（调节土壤pH值、施加活化剂等）以及耕作管理措施（施肥、除草、种植模式等）对超富集植物生长及富集镍含量的影响,并总结了我国植物采矿农艺管理研究的主要进展,以期为后续的植物采镍研究提供借鉴和参考。     

江蓠作为富营养化指示生物及修复生物的氮营养特性

近海环境的污染日趋严重,化学监测方法存在着其固有的缺陷,采用指示性生物来反映变化的水质已越来越为人们所接受.大型海藻江蓠(Gracilaria)为自养生物,易养殖,能忍受盐度、温度等环境条件相对较大的波动,是理想的研究材料;它能对环境中不同形态氮的浓度及来源,通过氨基酸组成、光合色素及组织氮含量等变化作出迅速而灵敏的响应;江蓠生长快,具有大的氮储存能力,及较高的经济价值等特性,已成为水体中营养变化的指示性生物及治理富营养化理想的修复植物.     

极性交换电场辅助植物修复稻田土壤镉污染研究

通过盆栽试验,采用太阳能供电方式,探究在干湿交替的水分条件下,水稻种植过程中极性交换电场辅助植物修复(EKPR)土壤重金属镉(Cd)污染的可行性。控制灌溉条件下,两电极板附近的土壤区域种植水稻作物,中间土壤区域种植水葱作富集植物。结果表明,交换电极使电解水反应产生的氢离子(H⁺)和氢氧根离子(OH^-)不断被中和,有效避免了土壤pH值极化。土壤电流变化范围为0.08～0.36 A,说明极性交换和较高的土壤含水率有效确保土壤中的可迁移离子数量和离子流动性,能够驱动重金属迁移。与对照处理(CK)相比,EKPR处理水葱根部干物质量显著增加34.93%;水稻根部和稻谷干物质量显著降低17.21%～30.16%、16.18%～22.28%,叶片和茎部干物质量分别提高3.82%～13.17%、7.59%～30.91%。EKPR处理水葱根部、地上部Cd含量分别提高15.49%～22.45%、33.30%～35.45%;水稻根部、稻谷Cd含量分别降低14.48%～35.06%、39.04%～57.43%。极性交换电场辅助植物修复技术可提高水葱对Cd的富集量,同...     

盐生植物碱蓬在富营养化海水养殖尾水修复中的应用研究

海水养殖废水的排放导致了严重的近岸海域生态环境问题。植物修复海水养殖废水颇具优势。为了考察盐地碱蓬(Suaeda sala)由内陆生境转移到海水生境后的生长情况及对海水养殖池塘水体修复的效果,配制了4种不同富营养化程度的水体,采用水培的方法,测定了碱蓬对水体中COD、BOD5、TN、TP的处理效果及植株体内实验前后TP、TN含量的变化。结果显示,随净化时间的延长,TN、TP均呈下降趋势,一周后TN浓度维持在1.5~3.0 mg/L;随着水体中TP、TN浓度的增大,碱蓬的处理效果增加,且实验前后碱蓬植株体内TP、TN的含量也随水体中TP、TN浓度的增大而增加。随着净化时间的延长,不同程度富营养化水体中的COD、BOD5呈明显下降趋势。pH值在不同程度富营养化水体中呈先降后升的趋势,修复1周后,各水体均呈弱碱性。由于盐生植物吸收一定的盐离子维持自身的营养需要,水体盐度表现出下降。实验表明,盐地碱蓬从内陆生境转移到海水生境后不但适应了水生环境,也通过根系吸收、根际微生物等作用方式对水中的氮、磷、COD等产生了良好的去除效果,盐地碱蓬修复海水养殖池塘水体具有良好潜力。     

八棱海棠MdPPO2B基因的克隆及降解苯酚研究

为了探索果树对酚类化合物的修复潜力,从八棱海棠中克隆获得多酚氧化酶基因Md PPO2B,并构建该基因植物超量表达载体,通过转化模式植物拟南芥研究该基因对酚类化合物的修复功能。结果表明,在平板、盆栽、液体3种试验中,不加入苯酚,转基因植株在生长状态和外部形态上和野生型相似;当苯酚浓度分别为0.1 m M和1 m M时,通过植物的根长、叶片鲜重等比较发现,转基因株系比野生型植株对苯酚的耐受性更强,其生长形态较为正常,而野生型植株的生长则受到了明显抑制。由此可见,Md PPO2B转基因植物的PPO活性在植物降解酚类化合物过程中起重要作用;使用果树来源的多酚氧化酶基因用于有机污染物修复,对环境治理具有较好的应用前景。     

Production of the forage halophyte Atriplex amnicola in metal‐contaminated soils

Clean‐up of contaminated soils is a costly and slow process that requires long periods of time to be effective. Therefore, direct use of contaminated sites with appropriate management is often likely to be a more efficient use of such land. Consequently, the production of safe animal forages from contaminated soils was the aim of this research. Field studies were conducted to evaluate the growth and elemental composition of river saltbush (Atriplex amnicola) grown on a metal‐contaminated soil. The soil was amended with compost at rates of 0, 15 and 30 t/ha to assess its role on plant growth and metal uptake. Compost application significantly (P < 0.05) increased biomass yield, crude protein (CP) and ash content of river saltbush; in contrast, it decreased the Zn and Pb concentrations in shoot tissues. When 30 t/ha of compost was added, the Pb concentrations in the stems and leaves decreased by 32 and 38%, respectively. Despite the large total and extractable content of metals in the studied soil, shoot concentrations of these metals in A. amnicola were always maintained below potentially toxic levels. The biomass material of A. amnicola had a high nutritive value compared to conventional forage crops and could safely be used as animal forage. This work demonstrates that an Atriplex spp, A. amnicola, has significant potential for use as a safe forage crop in the sustainable on‐site management of contaminated soils.