姜花在Cu胁迫下的耐性机理研究

采用模拟湿地盆栽试验,研究了姜花在Cu胁迫下的积累、分布、化学形态和富集能力。结果表明：（1）姜花对Cu的积累能力随Cu处理浓度的增加而增大,但各部位对Cu的积累具有明显的差异性。当Cu处理浓度≤150mg·kg。时,其积累能力表现为根〉叶〉茎;当Cu处理浓度≥200mg·kg。时,其积累能力表现为叶〉根〉茎。（2）Cu在姜花叶片细胞中的分布具有选择性,其主要分布位点为细胞可溶性部分和细胞壁部分,而在细胞器中Cu的含量较低。（3）Cu在姜花根、茎和叶中赋存的化学形态有明显差异。在根部,Cu的化学形态主要以乙醇提取态和水提取态为主;在茎部,Cu均以氯化钠提取态为主;而叶部Cu主要以活性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在。（4）姜花对Cu具有一定的富集能力,但富集能力不强,当Cu浓度达到400mg·kg^-1以上时,姜花植株便出现了较明显的毒害症状并随之死亡,因而姜花尚未达到超富集植物的标准。可见,姜花在Cu胁迫下具有一定的耐受性,分布选择性和富集能力,将其运用于湿地Cu污染修复中,将极大地缓解重金属Cu污染给环境带来的压力。     

铜在草甸黑土中的淋溶规律及其对不同因素的响应

通过室内土柱试验,模拟研究在扣除地表径流影响的条件下,铜在草甸黑土中的淋溶规律。结果表明:随着淋溶液用量增加,铜的淋出量增大;土壤溶液和腐殖酸溶液作为淋溶液,在一定程度上抑制铜的淋溶,而EDTA会显著促进铜的淋溶;CaCl2、MgSO4、KCl和NaCl 4种无机盐淋溶液均能促进铜的淋溶,促进作用顺序为CaCl2>MgSO4>KCl和NaCl>对照;随着淋溶液pH值的降低,铜的淋出量增加;间断淋溶方式不利于土壤中铜的淋溶。     

土壤钝化剂对黑土中铜的原位固定作用

采用盆栽试验研究3种钝化剂(粉煤灰、磷灰石和膨润土)对黑土中铜(Cu)的化学形态、生物积累和有效性的影响。结果表明:3种钝化剂能显著降低Cu污染黑土中水提取态(DW)、TCLP提取态和二乙基三胺五乙酸-三乙醇胺(DTPA-TEA)提取态Cu含量,其中以膨润土的效果最为明显;Tessier连续提取测定发现,3种钝化剂显著降低非残留态Cu(水溶态和交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)含量(p<0.01),增加残留态Cu含量,表明3种钝化剂通过改变黑土中Cu的化学形态,降低了黑土中Cu的可淋失性和生物有效性;与对照相比,添加钝化剂能显著降低水稻地上部分的Cu含量(p<0.01),如在400Cu mg/kg处理的土壤上,添加2.5%的粉煤灰、磷灰石和膨润土使米粉中的Cu含量分别降低21.8%,22.7%和31.9%。土壤中可淋失态和生物有效态Cu的分析表明,钝化剂主要是通过改变土壤中Cu的化学形态,降低土壤中Cu的生物有效性,以降低Cu在水稻中的积累;试验表明,Cu污染土壤中施用钝化剂可以修复Cu污染,降低水稻Cu污染风险。     

不同pH条件下添加纳米型蒙脱土和高岭土对溶液中铜的去除效果研究

通过有机插层法对蒙脱土、高岭土进行改性,制备成纳米型蒙脱土、高岭土,并利用制备的纳米型高岭土、蒙脱土对溶液中铜的吸附效果及吸附机理进行了研究。结果表明,纳米型蒙脱土和高岭土对溶液中的铜具有很好的去除效果,其吸附等温线可以用Langmuir和Freundlich方程进行拟合。相比而言,蒙脱土比高岭土具有较高的吸附量和吸附亲和力参数。在溶液中铜离子浓度低于120 mg/L时,纳米型蒙脱土、高岭土对铜的最大去除率分别达到99.5%和94.3%,对溶液中铜的去除率随铜离子浓度增加和溶液的pH降低而降低。     

Cu^2＋、Zn^2＋复合条件下Cd^2＋在陕西5种土壤中的吸附

通过平衡吸附的方法,研究了Cd2＋在单一及与Cu2＋、Zn2＋复合条件下,在陕西塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并通过多重相关分析探讨了其吸附机制。结果表明,在20、30℃条件下,Cd2＋在各供试土样中吸附等温线总体上呈H或L型等温线形式,黑垆土对Cd2＋总是吸附最强,而砂土的吸附总是最弱;Cd2＋吸附的温度效应呈现升温负效应特征,塿土土样中,Cu2＋的共存对其温度效应影响较大,而在其他4种土样中Zn2＋的共存具有较大影响;Cu2＋、Zn2＋的共存均降低了Cd2＋的吸附量,具有显著的拮抗作用;Freundlich模型是描述Cd2＋吸附等温线最佳模型。相关分析结果表明,Cd2＋在土壤中的吸附主要以电性引力吸附为主,Cu2＋的共存主要和其与土壤有机质之间的络和吸附等化学吸附作用有关,因此其对Cd2＋以化学竞争性吸附的影响相对较弱,而Zn2＋共存吸附与Cd2＋吸附机制类似,因此表现出Zn2＋共存对Cd2＋吸附影响较大的特点。     

鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物生长发育的影响

基质改良和耐性物种选择是重金属矿业废弃地生态修复的关键。本文通过室内盆栽试验,以4kg尾矿为植物盆栽基质,分别加入腐熟鸡粪0、8、16、32g混匀,记作MA0（CK）、MA8、MA16、MA32处理方式,研究不同比例腐熟鸡粪改良对铜尾矿基质中无机氮组分及3种豆科植物决明（Cassia tora）、田菁（Sesbania cannabina）、菽麻（Crotalaria juncea）生长发育的影响。结果表明,添加鸡粪改良处理后,3种豆科植物生长的尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态,总无机氮含量为17.96～44.82mg·kg-1。其中菽麻MA32处理组尾矿基质中铵态氮含量（5.31mg·kg-1）最高,菽麻MA16处理组尾矿基质中硝态氮含量（43.06mg·kg-1）和总无机氮含量（44.82mg·kg-1）最高。MA16处理时,田菁和菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均表现最大。3种豆科植物叶绿素a/b为0.92～1.08。在同一鸡粪比例处理中,菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b值均显著高于决明和田菁（P〈0.05）。鸡粪改良铜尾矿基质能够促进3种豆科植物生长,植物株高、冠幅、根长均增加,并且随着生长期延长,增加明显。其中MA32处理菽麻70d株高（94.40cm）最大,阻止尾矿风蚀水蚀的效果最好。综合分析表明,MA16处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质理想的比例模式,菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。     

时间和温度对活性炭与板栗壳吸附铜锌铅镉的影响

随着工业化和城市化进程的加快,废水排放引起的水环境重金属污染问题越来越突出,去除污水中的重金属成为水环境保护的重要内容之一。本文选取活性炭与板栗壳作为吸附剂,研究在不同的时间及温度下,这2种吸附剂对废水中的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附性能影响。研究发现,活性炭作为吸附剂时,Cu2+吸附量最大是在0.5 h时,Zn2+是在3 h时,Pb2+和Cd2+则是1 h时;用板栗壳吸附时,Cu2+和Pb2+吸附量最大在1 h,Zn2+是在1 h时,Cd2+则是0.5 h时。吸附剂为活性炭或板栗壳,温度对Zn2+的吸附率影响都不大;吸附Cu2+时,活性炭受温度的影响大于板栗壳,其吸附率随温度的升高而减小;Pb2+和Cd2+的吸附受温度影响明显,均是40℃时吸附率较高,但板栗壳>活性炭,且Cd2+>Pb2+。     

羟基磷灰石–植物联合修复对Cu/Cd污染植物根际 土壤微生物群落的影响

针对江西贵溪Cu、Cd重金属污染土壤,通过田间试验,比较无机生物材料羟基磷灰石及3种植物(海州香薷、巨菌草、伴矿景天)与羟基磷灰石联合修复对土壤总Cu、Cd的吸收及对活性Cu、Cd的钝化吸收能力差异。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,比较不同修复模式对土壤微生物群落结构的影响,以评估土壤微生态环境对不同修复措施的响应。研究结果表明:羟基磷灰石的施加可显著提高土壤pH,并有效钝化土壤活性Cu、Cd含量,但对土壤总Cu、Cd的含量影响较小。植物与羟基磷灰石的联合修复在显著降低土壤活性Cu、Cd(P0.05)的同时,减少了植物根际土壤总Cu、Cd的含量(P0.05)。不同修复措施对土壤微生物群落组成影响差异明显。单独施加羟基磷灰石与土壤真菌群落呈显著正相关,使土壤真菌生物量提高,从而引起真菌/细菌(F/B)的升高。植物与羟基磷灰石的联合修复可有效缓解土壤真菌化的趋势,其中巨菌草与羟基磷灰石的联合修复可有效提高土壤革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌生物量及多样性,降低F/B值,从而降低土壤真菌病害的风险。不同植物根系活性代谢引起有机质的积累促进植物与羟基磷灰石处理中根际有机碳含量显著提高。聚类增强树(Aggregated boosted tree,ABT)分析结果表明:不同修复模式是影响土壤微生物群落的重要因素,其次土壤pH和Cu的含量及活性也是改变重金属污染区域微生物群落的因子。该研究从微生物群落结构角度解释了植物与羟基磷灰石联合修复对土壤微生态体系的作用,为开展Cu、Cd等重金属污染地植物与无机生物材料的联合修复方式的筛选及实施提供可靠的理论依据。     

小飞蓬的铜毒害和抗性机制研究

对高铜污染区的小飞蓬进行盆栽实验,在不同Cu浓度处理下,对小飞蓬的电导率、叶绿素以及蛋白质含量进行测定。结果表明:电导率随着Cu浓度的提高而增大,而叶绿素和蛋白质含量先微增后持续减少,这说明Cu损害了小飞蓬的细胞膜,并影响了小飞蓬的光合作用和蛋白质的合成。对小飞蓬的抗性机制研究表明,当土壤Cu浓度升高时,小飞蓬根部Cu含量随着增加,相关系数为0.974**;而地上部分Cu含量的上升并不明显;转移到地上部分的Cu随着土壤铜含量的提高,亚细胞组分铜的总量增加;其中组分F1(细胞壁以及未破碎残渣)、F3(线粒体部分)、F4(核蛋白和可溶性组分)中Cu含量也呈现增加趋势,相关系数为0.992**、0.973**、0.995**,呈现极显著的正相关性;以F1所占比例最高,约为34.7%～40.9%,F4次之,约为26.8%～32.3%。随着土壤Cu浓度的提高,Cu在根部的存在形态中以醋酸提取态为主,其次为盐酸提取态;地上部分的Cu提取态中活性较低的醋酸提取态和盐酸提取态所占比例提高,活性较高的氯化钠提取态和乙醇提取态下降,水提取态变化幅度不是很明显,但总体上以氯化钠提取态和乙醇提取态为主;抗氧化酶系统SOD、POD、CAT在Cu浓度增加时,活性增强,其中CAT、POD与Cu浓度之间的相关系数为0.940*、0.924*,呈现显著的正相关性,这3种酶组成的清除自由基系统对小飞蓬的耐Cu性有很大的影响。     

一株抗铜根瘤菌的分离鉴定及其16S rDNA序列分析

为了发挥微生物和植物在重金属矿尾区铜污染土壤的共同修复作用,本研究从陕西省凤县矿尾区天蓝苜蓿根瘤中筛选分离到一株抗重金属铜的菌株,定名为CCNWSX0020.该菌株在YMA琼脂平板上抗铜浓度为3.0mmol/L,TY液体培养基中抗铜浓度为1.4 mmo1/L,因此,它是研究根瘤菌抗铜机制的良好菌株.该菌株经生理生化分析...