重金属污染土壤的植物修复研究 Ⅲ.金属富集植物Brassica juncea对锌镉的吸收和积累

采用温室盆栽试验研究了印度芥菜对土壤中锌镉污染的忍耐、积累能力 ,以检验这种植物修复Zn、Cd污染土壤的可能性及其潜力。在加入Zn 5 0 0和 1 0 0 0mgkg- 1 的土壤中 ,印度芥菜生长 66天后 ,叶片中积累Zn的平均浓度分别达 2 80和 662mgkg- 1 ,地上部带走的Zn分别为每盆 2 1 95和 341 2 μg。在加入Cd 2 0 0mgkg- 1 的土壤中生长的印度芥菜 ,叶片中积累Cd浓度为 1 61mgkg- 1 ,地上部带走的Cd为每盆 381 μg。和普通植物相比 ,印度芥菜更能将Zn和Cd从根运输到地上部。Zn 5 0 0mgkg- 1 处理的土壤在种植印度芥菜后其NH4NO3提取的Zn显著高于不种植物的处理 ;土壤添加Cd 2 0 0mgkg- 1 的处理NH4NO3提取的Cd也显著高于不种植物的处理 ,可能的原因是植物根分泌出特殊的分泌物 ,专一性地螯合溶解根系附近的难溶态Zn和Cd,从而提高土壤溶液中的浓度。印度芥菜对Zn、Cd有较强的忍耐和富集能力 ,是Zn、Cd污染土壤修复有潜力的植物。

重金属富集植物车前草对镍的响应

不同肥力土壤上重金属镍对车前草生长及生物量的影响研究表明:车前草对重金属镍有忍耐作用,土壤中镍含量达到近150mg/kg时,车前草仍然能正常生长,生物量并未显著下降;车前草在镍污染处理水平相同条件下,生物量与土壤中氮的含量呈正相关(P<0.01);车前草地上部干重与土壤中含镍浓度呈负相关(P<0.01);车前草根系含镍浓度与土壤中含镍浓度呈正相关(P<0.01)。土壤肥力较低时,车前草对土壤镍的富集率较高(6.17%)。车前草适合镍中等污染土壤的修复。

重金属富集植物生物质的处置技术研究进展

植物提取修复环境重金属污染会产生大量的重金属富集植物生物质,如何安全地处置重金属富集植物生物质已成为亟需解决的重要科学问题之一。近年来,基于减量化、无害化和资源化原则,众多研究者陆续开展了重金属富集植物生物质处置技术的研究,取得了一系列重要研究成果。本文对现有的重金属富集植物生物质处置技术进行了综述,并对今后可能的研究方向做了展望,以期为将来的重金属富集植物生物质处置技术的研究提供一定参考,更好地推动重金属富集植物生物质处置技术的发展。

重金属富集植物的富集能力评价指标

在分析了重金属超富集植物定义的基础上,针对衡量转移特征与富集系数特征评价指标的名称、定义比较混乱,不同学者对同一个含义的命名不一致,而同一个英文名称又对应于不同的中文,或者同样的中文名称对应于不同英文的现状,该文对常见评价指标bioconcentration factor、bioaccumulation factor、translocation factor、transfer factor、enrichment factor、enrichment coefficient和shoot-toroot ratio、shoot-root(shoot/root)ratio的起源、影响力、合理性、明确性等进行了梳理与总结,并给出了如何使用衡量转移特征与富集系数特征评价指标以便于学术交流的建议。

重金属富集植物的超积累机理研究进展

植物修复是重金属污染土壤的修复方法中最为绿色环保的技术,重金属在能够富集重金属的植物体内吸收和积累的机制是整个修复方法的关键所在,对整个植物修复技术的发展和突破有重大的意义。主要从超累积植物对重金属的解毒机理、吸收和转运机制、抗性的机理等方面进行了综述。

重金属污染和重金属富集植物研究现状

目前国内外的专家学者对有关重金属污染和重金属富集植物做了大量的研究,并取得了一系列的成果。该文在系统总结这些成果的基础上,从监测、治理和富集等方面分析了总体研究现状,并对重金属富集植物今后的研究领域和方向进行了展望。

喀斯特地区尾矿库周边植物重金属富集特征及空间分布

目的:了解典型喀斯特地区尾矿库周边植物的重金属富集特性和空间分布特征,筛选优势植物品种。方法:计算富集系数来判断不同植物对不同重金属的富集能力;采用地理信息分析软件(GIS)通过普通克里金插值和半变异函数分析,建立植物重金属空间分布模型;计算皮尔逊相关系数,以分析植物体内各重金属之间及与土壤pH值的相关性。结果:该尾矿库周边28种植物中,茄科植物红丝线、菊科的野茼蒿和荨麻科的八角麻对Cd有较强富集能力,植物中Cd污染严重;乌毛蕨科的苏铁蕨、海金沙科的小叶海金沙和大戟科的禾串树对Pb有较强富集能力;各植物对Cu和Zn均无富集作用。重金属空间分布模型显示,Cd主要分布在尾矿库南面、西南面、东南面和西北面;Pb主要分布在东南部、坝下小溪及正南面;Cu主要分布在正南、西南和坝下小溪方向;Zn主要分布在西面、西南、西北和正北面。在半变异函数模型参数中,Cd和Zn以随机性因素误差为主,各点的空间相关性弱,Pb、Cu以结构性因素误差为主,空间相关性较强;植物体内重金属含量空间变异性和空间相关性排序为Zn<Cd<Cu<Pb。Cd与Cu存在中等程度正相关关系,Cd与Pb、Zn呈正弱相关关系;植物体内各重金属含量与土壤pH值相关性不强。结论:筛选出的部分优势植物可作为矿区土壤重金属富集转移和生物修复的备选品种,初步了解了该区域重金属在土壤和植物之间的迁移规律,为开展矿区重金属污染治理提供了依据。

土壤重金属污染的植物修复与金属超富集植物及其遗传工程研究

本文综述了土壤重金属污染的植物修复、金属超富集植物及其遗传工程的最新研究进展及存在问题,并提出加紧筛选和发现野生高生物量的金属超富集植物,在现有高生物量作物种质资源中筛选金属超富集作物,应用遗传工程技术把野生植物的超富集基因转移到现有高生物量植物(作物)中,寻找综合、可持续的植物修复手段等对策。

重金属超富集植物种子内生真菌多样性及其重金属抗性

为探讨重金属超富集植物种子中内生真菌的种群组成及其在植物重金属耐受和富集方面可能发挥的生态学功能,通过分离纯化小花南芥(Arabis alpine)及土荆芥(Chenopodium ambrosioides)两种重金属超富集植物种子内生真菌,结合形态学特征和分子生物学数据对其进行鉴定,研究其多样性,并通过对内生真菌在含不同重金属培养基上生长速率的测定,研究其重金属抗性。结果显示:小花南芥和土荆芥两种重金属超富集植物种子中内生真菌的种类和数量均较少,存在绝对优势类群。两种植物中内生真菌的定殖率和多样性指数分别为74.0%、42.0%和0.78、1.35,远低于其他非极端环境植物内生菌的定殖率和多样性。重金属抗性测定结果表明,优势类群菌株的重金属抗性较其他类别突出,抗性菌株比例较高,个别菌株还表现为镉毒理兴奋型。通过最小抑制浓度检测发现镉毒理兴奋型菌株FXZ2可耐受40 mmol/L Pb^(2+)、60 mmol/L Zn^(2+)和220 mmol/L Cd^(2+)。这些菌株可能在宿主植物抵御不良环境及重金属累积过程中发挥着重要作用。

重金属超富集植物东南景天毛状根的诱导

为建立重金属超富集植物东南景天(Sedum alfredii)的毛状根诱导体系,采用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)A4侵染叶片,研究了预培养时间、侵染时间和共培养时间对毛状根诱导率的影响。结果表明,东南景天叶片外植体的预培养时间为48 h、农杆菌侵染时间为6 min、共培养时间为48 h是适宜的毛状根诱导时间,毛状根的诱导率可达85%。PCR检测表明诱导的毛状根中存在rol B基因片段。这是东南景天首次建立用发根农杆菌诱导毛状根体系。

6种植物对锌的耐性和富集能力

土壤重金属污染成为中国严重的环境问题。以刺槐、臭椿、法桐、红花景天、木槿、构树6种常见绿化植物为试验材料,采用盆栽试验,通过栽培基质中填加不同浓度的氯化锌,研究了6种植物对氯化锌的耐性和对锌的富集能力。结果表明,红花景天对土壤中氯化锌很强的耐性和富集能力,可用于土壤Zn2+浓度达到3 000 mg/kg的绿化,是锌污染土壤适宜的绿化和修复植物;刺槐、构树、木槿对氯化锌有较强耐性和富集能力,可作为土壤Zn2+浓度达到2 000 mg/kg时的绿化植物,臭椿可用于1 000 mg/kg Zn2+浓度背景下的绿化;法桐对氯化锌的耐性最弱,不适用于锌污染土壤的绿化。土壤中低浓度的氯化锌可对植物生长起到促进作用,高浓度氯化锌会对植物的成活和生长起到抑制作用,氯化锌对植物生长的抑制作用表现为株高强于地径(冠幅),临界浓度较集中地出现在土壤中Zn2+浓度500~1 000mg/kg。

9种植物对镉的忍耐和富集能力研究

土壤重金属污染已经成为中国日益严重的环境问题,为探讨利用植物修复重金属Cd污染土壤,以普通田园土为对照,研究浇施不同浓度Cd离子对9种植物成活与生长的影响,测定Cd离子在植物体的富集情况。结果表明:华北景天、木槿、羽衣甘蓝的地上部分镉含量大于10 mg/kg,为镉富集能力较强的植物,华北景天的镉离子转移系数达到3.06,显著优于其他测试植物,夹竹桃、紫穗槐、木槿的根系含镉量均大于50 mg/kg,也可用于污染土壤的Cd离子固定和清除。

20种植物对铅的耐性和富集能力研究

土壤重金属污染已经成为中国日益严重的环境问题,为探讨利用植物修复重金属铅污染土壤,以普通田园土为对照,研究浇施不同浓度铅离子对20种植物成活与生长的影响,测定铅离子在植物体的富集情况。结果表明：华北景天、千头椿、蔷薇、金脉连翘、构树和金叶美国梓地上部分铅含量为11.87-164.502 mg/kg,为铅富集植物;紫穗槐、‘107杨’、悬铃木和金丝垂柳的地上部分铅含量为0,为铅的非富集植物。蔷薇和华北景天的转移系数显著高于其他测试植物,‘107杨’的根系含铅量达到3160.85mg/kg,且具有较高的生物量,也可用于污染土壤的铅离子固定和清除。

商洛秦王山矿区铅元素富集植物筛选研究

目的:调查筛选商洛秦王山矿区铅(Pb)元素富集植物。方法:采用原子吸收光谱法检测土壤和植物中Pb元素含量,计算富集系数(BF)及转移系数(TF)并以其为指标,筛选出对Pb元素具有富集作用的植物。结果:BF>1的植物有密毛白莲蒿等8种;TF>1的植物有紫花香薷等3种;其中密毛白莲蒿、紫花香薷2种植物BF、TF值均大于1。结论:初步筛选出Pb元素富集植物狗尾草、水芹菜、葎草、女娄菜;初步确定密毛白莲蒿、紫花香薷为Pb元素超富集植物。

商洛秦王山矿区铜元素富集植物的调查

为了调查商洛秦王山矿区铜(Cu)元素富集植物,采用原子吸收光谱法检测土壤和植物中Cu元素含量,计算富集系数(BF)及转移系数(TF)并以其为指标,筛选出对Cu元素具有富集作用的植物。结果表明:BF>1的植物有长距堇菜,TF>1的植物有密毛白莲蒿。初步确定长距堇菜为Cu元素富集植物。

铅超富集植物密毛白莲蒿对铅的富集特性研究

利用室内控制性盆栽试验,对密毛白莲蒿(Artemisia sacrorumvar.messerschmidtiana)铅的富集特性进行了研究。结果表明,其地上部和根系对最大铅积累量分别为2 857.86 mg.kg-1和294.17 mg.kg-1;根部对铅的富集系数最大为0.14,地上部对铅的富集系数最大为1.36;密毛白莲蒿对铅转运系数最大为10.38。

城市林业树种对污泥中镉的忍耐和富集能力研究

为城市林业树种的选择提供理论依据,本研究对10科17属18种园林植物在含镉污泥基质中的生长情况进行了观测、分析,以期为含镉城市污泥应用于城市林业的树种选择及镉污染区城市园林植物配置提供参考,结果表明：镉对植物的存活与生长均有一定的抑制作用,随着树种（植物）的忍耐力下降,单株生物量与对照相比降低2.1%~68.6%,其中国槐、刺槐、月季、华北景天、皂角的生长表现较好。金丝垂柳和华北景天的转移系数（TR）较高,分别为1.48和3.2。华北景天的富集系数（AR）达到0.36,地上部分对镉的富集能力最强。

金属有机配体分析方法及金属组学研究

环境和生物样品中金属与有机酸、氨基酸、多糖、蛋白质、DNA等形成的金属有机物是一系列生物金属。生物金属中参与金属离子配位的有机配基主要是含氧、硫、氮及磷的功能团。金属组学是整合生物金属中金属有机配体的结合形态及其生理功能活性的新概念。文中介绍了目前常用的金属有机配体的分析方法以及金属组学领域的研究技术,并展望了重金属富集和超积累植物的研究前景。

蕨类植物在生态修复中的应用研究进展

对蕨类植物在重金属污染土壤修复、水体净化和边坡修复的优势和应用进行了阐述,展望了未来蕨类植物应用于生态修复的前景。

钢铁厂旧址自然恢复过程中植物类型研究

调查了广州钢铁厂搬迁3 a后旧址上的植被自然恢复情况,统计了群落中的植物种类组成、生活型组成和各种植物的重要值,分析了植物群落的多样性指数和均匀度指数,比较了植物的重金属耐受性。结果发现,在调查的6个样方中,共有26种植物,分属于14科,其中菊科和禾本科植物数量最多,没有发现豆科植物。植物生活型组成以一二年生和多年生草本植物为主,共21种,占80.77%,极少灌木和乔木,表明群落处于次生演替的初级阶段。群落中的植物重要值差异较小,以蜈蚣草(Pteris vittata)的重要值最大,为32.10;其次是少花龙葵(Solanum americanum)、苎麻(Boehmeria nivea)、蟛蜞菊(Sphagneticola calendulacea),它们的重要值也大于20;其余14种植物重要值小于10。群落中优势种不明显,表明群落的组成较复杂。群落内植物覆盖度平均仅27.16%,物种多样性指数为0.93,均匀度指数为0.89。群落内植物数量多而个体矮小,导致群落的多样性指数与均匀度指数较高而覆盖度较低,表明植物种子萌发受到重金属胁迫较小,而植物生长受重金属胁迫较大。群落中超富集植物仅有蜈蚣草、少花龙葵和蟛蜞菊3种,有8种植物对重金属具有一定耐受性。对于钢铁厂旧址的生态恢复,可利用具有生态修复功能的植物构建符合景观需要的乔-灌-草相结合的生态-经济型植物群落。