Cd-Pb复合污染条件下3种花卉植物的生长反应及超积累特性研究

采用水培实验方法,研究了3种耐性较强的花卉植物在Cd-Pb复合污染条件下的生长反应及可能的超积累特性.结果表明,花卉植物种不同,其对复合污染的生长反应也不同,它们的耐性大小顺序为蜀葵(AlthaearoseaCav.)>凤仙花(ImpatiensBalsaminaL.)>金盏菊(CalendulaofficinalisL.);Cd对植物生长的影响较大、Pb的影响相对较小.3种花卉植物对重金属的积累量都是根部大于地上部;蜀葵对重金属Cd具有很强的耐性和积累性,在Cd、Pb复合污染条件下极具植物修复的潜力.对于这3种花卉植物,Cd-Pb相互作用效应与多种因素有关,包括重金属之间的浓度组合、植物种和植株部位等,表现得极为复杂,不仅仅是单纯的加和、拮抗或协同作用.

有机肥对Cd、Pb复合污染酸性土壤生物特性和油菜生长的影响

采用盆栽试验,研究了不同添加量(0、2.5%、5.0%、10.0%)有机肥对镉(Cd)、铅(Pb)重金属污染酸性土壤生物特性和油菜生长的影响,以期为阻控Cd、Pb迁移和油菜安全生产提供技术指导。结果表明,土壤p H值、酶活性(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、多酚氧化酶和淀粉酶活性)、微生物多样性及油菜生物量总体上均随有机肥添加量的增加而显著增加,而土壤中Cd、Pb有效态含量及油菜各组织重金属含量均随有机肥添加量的增加而降低,10.0%有机肥处理效果最好;主成分分析结果表明,有机肥改良处理的聚类结果与油菜的生长及土壤各项指标的变化规律相吻合;在各项指标中,影响油菜生长的主要因子为Pb有效态含量,其次为Cd有效态含量,说明降低土壤中重金属有效态含量可以有效缓解对作物的毒害。

立体修复技术对镉铅复合污染麦田土壤的作用效果研究

针对镉(Cd)、铅(Pb)复合污染土壤中小麦籽粒重金属超标问题,以Cd、Pb复合污染石灰性土壤为研究对象,选用Cd、Pb低积累小麦品种‘济麦22’,探究杏核生物炭单独施用以及与叶面调理剂(ZnSO_(4)、MgSO_(4)、氨基酸复合菌剂)联合施用对Cd、Pb复合污染麦田的修复效果。结果表明:生物炭单独施用修复效果有限,单施生物炭处理根际土有效态Cd、Pb含量占总量的比值与对照(CK)相比差异不显著,而添加10 t/hm^(2)生物炭(C2)处理效果优于5 t/hm^(2)(C1)处理,10 t/hm^(2)生物炭+叶面喷施调理剂联施与单施生物炭相比,各处理根际土壤有效态Cd、Pb含量占总量的比值差异不显著,对Cd而言,只有生物炭+氨基酸复合菌剂处理(C2+A)小麦籽粒Cd降低22.56%(P>0.05),对于Pb而言,生物炭+ZnSO_(4)处理(C2+Zn)和C2+A处理小麦籽粒Pb含量分别降低27.36%和28.06%(P<0.05),Pb含量可降至我国食品安全标准限值以下(0.2 mg/kg,GB 2762—2017),生物炭+MgSO_(4)(C2+Mg)处理小麦籽粒Cd、Pb含量与对照(C2)相比差异不显著,同时各处理均能使小麦产量提高6.4%~23.23%。综上所述,在Cd、Pb复合污染石灰性土壤宜采用联合修复措施,种植低积累小麦品种‘济麦22’,基施10 t/hm^(2)生物炭,并于拔节期、抽穗期、灌浆期喷施150 L/hm^(2)氨基酸复合菌剂可有效降低小麦籽粒Cd、Pb含量,为该地区小麦安全生产提供依据。

磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的修复效果及其工艺条件优化

通过DTPA和Na HCO3浸提方法评价磷基、铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的钝化修复效果。结果表明,磷基钝化剂中磷酸二氢钙对有效态Pb、Cd固定效果较好,35 d后其去除率分别为61%、38%;铁基钝化剂中以硫酸高铁对有效态As固定效果最好,28d后其去除率达74.6%。工艺条件优化结果表明,随磷酸二氢钙用量增加,土壤中有效态Pb、Cd含量明显下降;随硫酸高铁用量增加,对有效态As的固定效果明显增加,当硫酸高铁添加量为土壤中As总物质的量的3.06倍时,28 d后土壤中有效态As的去除率高达74.5%。土壤水分含量在最大田间持水量的60%~80%时,对有效态Pb固定影响不大,但均略高于最大田间持水量30%~50%时的Pb去除率;土壤水分含量在最大田间持水量的60%~80%时,有效态Cd固定效果较好。当磷酸二氢钙用量为土壤中Pb、Cd总物质的量的10倍,土壤水分含量为最大田间持水量的60%时,21 d后有效态Pb、Cd去除率分别达到93%和39%。铁基与磷基钝化剂复配可以同时固定土壤中的Pb、Cd、As。当Fe3＋与PO3-4物质的量的比为7.2∶1时,7 d后土壤有效态Pb、Cd、As去除率分别为99%、41%、69%。

辣椒对灰潮土重金属Cd Pb污染的反应与矿质元素吸收

通过盆栽试验和化学分析研究了辣椒对灰潮土重金属C d、Pb污染的反应与矿质元素吸收。结果表明:(1)重金属C d、Pb污染降低辣椒果实产量和果实中维生素C及糖含量,供试浓度下复合污染、C d处理和Pb处理的影响依次减弱;(2)重金属污染影响辣椒根茎叶鲜重,复合污染减少根茎叶鲜重的影响大于C d处理的影响,Pb处理的可增加根茎叶鲜重;(3)C d在辣椒体内的迁移性强于Pb的迁移性;复合污染中C d、Pb相互促进,增加植株各部C d、Pb吸收率;单一污染时,Pb对C d的吸收无促进作用,而C d可以增加辣椒各部对Pb的吸收;(4)各处理中辣椒各部Zn、K、C a含量变化趋势与C d含量变化趋势基本一致;(5)辣椒种植后,污染土壤残留的D TPA可提取态重金属量仍显著高于对照。

土壤酶活性评价镉锌铅复合污染的可行性研究

模拟试验研究表明在Cd、Zn、Pb复合污染处理土壤中,过氧化氢酶、脲酶活性与碱性磷酸酶或转化酶活性可构成综合评价体系,反映土壤Cd、Zn、Pb污染含量以及土壤Cd-Zn、Zn-Pb复合污染效应,用其评价土壤Cd、Zn、Pb复合污染具有一定可行性。

镉、锌、铅单元素及其复合污染与土壤过氧化氢酶活性关系的研究

试验研究潮褐土中Cd、Zn、Pb单元素及其复合污染与土壤过氧化氢酶活性的关系结果表明,单因素处理Zn主要表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性负相关;Cd<10mg/kg时表现为激活作用,达50mg/kg时表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著指数负相关;而Pb主要表现为激活作用,与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性正相关,且单因素Cd、Zn、Pb对土壤过氧化氢酶活性抑制顺序为Zn>Cd>Pb。复合污染条件下重金属Cd、Zn、Pb交互作用较复杂,Cd、Zn对土壤过氧化氢酶活性交互作用表现出协同抑制负效应特征;而Pb表现出明显的拮抗作用或屏蔽效应,尤其Pb浓度高时其屏蔽作用明显。同浓度Cd、Zn其复合因素处理土壤过氧化氢酶活性高于单因素处理,而Pb复合因素处理土壤过氧化氢酶活性明显低于单因素处理。

多金属矿区复合污染土壤植物修复策略研究

多金属矿区在自然界中存在较多,重金属类型具有伴生性和综合性,其引起的污染具有多种元素复合的特点。多金属矿区的冶炼尾渣等废弃物、矿石及酸性矿山排水是引起多金属矿区污染的主要原因,且目前有色金属矿区周边土壤镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)污染较为严重,矿区土壤–植物体系作为Pb和Cd等重金属污染物的环境载体和最终受体,环境要素及驱动因素的多样性增加了对其进行生态修复和恢复治理的难度。目前的研究表明,植物修复虽然具有较多优点,且已经筛选出具有累积效应的植物种类及生理特点,但是在修复后的管护措施等方面仍然存在一定的局限性,有待继续研究。

改性生物炭吸附固定环境中Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的研究进展

吸附法常用于修复环境中Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的复合污染。环境友好、成本低廉的生物炭成为广泛应用的吸附剂,但存在吸附常量有限、选择性差等缺点,为此常采用改性来增强其吸附固定效果。综合分析了改性生物炭吸附固定镉、铅的影响因素,包括生物炭的原料、改性方法及改性剂种类和浓度、热解温度、Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的竞争、投加量、pH值和干扰离子及改性生物炭吸附固定重金属的机理。最后强调通过调控条件改变生物炭性质提高吸附能力,展望指出需深化复合污染环境下改性方法、生物炭在环境中长期稳定性的研究,实现更有效的重金属修复。

骨炭对复合污染土壤生物活性的修复及其时间效应

为探究骨炭修复剂对Pb和Cd复合污染土壤中生物活性的修复作用及其随时间变化的效果,在温室条件下通过盆栽实验,研究骨炭修复对土壤酶(脲酶、脱氢酶、酸性磷酸酶)活性与土壤微生物生物量碳含量的影响,测定种植的青菜体内抗氧化酶(过氧化物酶、过氧化氢酶)活性与膜脂过氧化产物丙二醛含量以及青菜生物量的变化。研究结果表明,骨炭修复后,土壤微生物生物量碳含量与对照组相比提高0.33～0.46倍,同一处理下随培养时间的增加,脲酶和脱氢酶活性的变化减小,骨炭的修复效果逐渐减弱;修复后地上部分青菜的生物量是对照组的2.05～4.56倍,青菜体内的过氧化氢酶活性和丙二醛均有明显升高的过程,骨炭对其的修复效果减弱。以上结果显示:骨炭修复能够有效地增强土壤中生物的活性,显著提高作物的产量;在添加时间较短时,骨炭对污染的土壤-植物系统的修复效果更好;而土壤中的脲酶和脱氢酶、植物中的丙二醛能较好指示骨炭的修复作用。

有机肥对Pb、Cd污染下马铃薯生长及土壤酶活性的影响

采用土培盆栽试验研究基施有机肥对w(Pb)为900 mg·kg^(-1)、w(Cd)为5 mg·kg^(-1)胁迫下马铃薯植株形态、叶片生理和根际土壤酶活性的影响,探讨有机肥对马铃薯Pb、Cd毒害的缓解作用。结果表明:(1)Pb、Cd污染下,底施有机肥对马铃薯生长起促进作用。块茎成熟期,马铃薯根际土壤中脲酶活性、过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性分别比未施有机肥处理增加70.9%、5.6%和58.6%,马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量分别增加4.7%和9.6%;(2)成熟期Pb、Cd复合污染下底施有机肥处理马铃薯叶片SOD活性和叶绿素含量比Pb单因素污染分别低12.7%和4.1%,比Cd单因素污染分别低8.4%和14.7%;(3)Pb、Cd污染下,底施有机肥处理马铃薯平均株高和产量比未施有机肥处理分别增加32.7%和40.8%,块茎中Pb和Cd平均累积量分别减少87.4%和16.7%。试验结果表明马铃薯底施有机肥对Pb、Cd胁迫均有较明显的缓解效应。

发酵鸡粪和有机磷肥对土壤中Pb、Cd污染的影响

研究了湘西地区常用的发酵鸡粪和有机磷肥施用对不同程度Pb、Cd复合污染土壤中乙三胺五醋酸(DTPA)提取态Pb(DTPA-Pb)、DTPA提取态Cd(DTPA-Cd)和土壤酶的影响,并研究了对于种植黑麦草(Lolium perenne L.)的影响。结果表明:(1)施用发酵鸡粪和有机磷肥均能显著改善土壤酸性,一定程度上提高土壤有机质含量。在加入质量浓度200mg/kg总Pb、2mg/kg总Cd复合污染土壤中施用有机磷肥,能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但在400mg/kg总Pb、4mg/kg总Cd复合污染土壤中钝化效果有限,其优先钝化DTPA-Pb。施用发酵鸡粪不能有效钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd。(2)施用发酵鸡粪和有机磷肥均显著提高黑麦草鲜重。虽然施用有机磷肥能更有效的钝化土壤DTPA-Pb、DTPA-Cd,但对于黑麦草种植而言,施用发酵鸡粪能更有效的降低其对Pb和Cd的积累,并且主要积累到根部。(3)施用发酵鸡粪对土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和脲酶活性有显著的促进作用。综合而言,湘西地区种植牧草黑麦草,施用发酵鸡粪比较合适,能有效改善土壤酸性,提高黑麦草鲜重和土壤酶活性,降低黑麦草对Pb和Cd的积累。

鼠李糖脂对苏云金芽孢杆菌J-1降解/吸附水体中BDE-209/Pb的影响

研究鼠李糖脂对苏云金芽孢杆菌J-1降解/吸附水体中BDE-209/Pb的影响及机理。研究结果表明:一定质量浓度范围的鼠李糖脂(20-100 mg/L)能促进BDE-209/Pb复合污染体系中菌J-1对BDE-209的降解和对Pb的吸附;50 mg/L的鼠李糖脂可将菌J-1对BDE-209(1mg/L)的降解率提高38.37%,对Pb(1 mg/L)的吸附率提高16.46%;鼠李糖脂能以单分子或胶束形式与Pb结合,从而缓解菌J-1在降解BDE-209的过程中Pb对菌体的毒性,促进BDE-209的生物降解。高浓度鼠李糖脂对菌J-1降解BDE-209和吸附Pb有抑制作用;当鼠李糖脂质量浓度大于200 mg/L时会造成菌体萎缩死亡。

Pb、Zn和Cd复合重金属潜在超富集植物的筛选与胁迫响应特征

为了筛选Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物,对宝鸡市典型铅锌矿和冶炼厂区优势植物进行调查、采样和分析,初步筛选出一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物,并采用土培盆栽试验观测其在Pb、Zn和Cd复合重金属胁迫下叶绿素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素)、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)和其他生理指标(MDA、脯氨酸)的响应特征,再通过大田试验,进一步验证并确定了其对Pb、Zn和Cd复合重金属的富集能力,以期为Pb、Zn和Cd复合重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑.结果表明,野外调查发现聚合草对Pb、Zn和Cd的富集量、富集系数(BCF)和转移系数(TF)均满足国际上超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物;土培盆栽试验显示,随着Pb、Zn和Cd复合重金属胁迫梯度的提高,聚合草叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,直至胁迫梯度大于等于Ⅳ时,导致植物光合系统紊乱;蓖麻叶片中的叶绿素含量呈现“低促高抑”现象,而胁迫过高则激发了自身其他保护系统使得毒害减轻而升高;另外,与CK相比,聚合草和蓖麻的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素各自均存在显著性差异(P<0.05).聚合草和蓖麻叶片中的SOD酶活性均呈现先增加后降低再增加的趋势;聚合草叶片中CAT酶活性先升后降的趋势,呈现“低促高抑效应”,而蓖麻叶片中CAT酶活性呈现持续降低的趋势;聚合草叶片中POD酶活性总体呈现增加趋势,而蓖麻叶片中POD酶活性先升后降低再升高;聚合草叶片中MDA含量总体呈现下降趋势,而蓖麻叶片中MDA含量总体呈上升特征;此外,各胁迫梯度之间,聚合草和蓖麻的SOD、CAT、POD、MDA及脯氨酸均存在显著性差异(P<0.05).大田试验结果表明,聚合草对Pb、Zn和Cd的富集量、BCF和TF均可以达到超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属超富集植物种质资源,能作为Pb、Zn和Cd复合重金属污染土壤修复的优选植物.

土壤铅、镉污染对小白菜生长与积累的影响

采用盆栽试验研究了黄斑田和培泥砂田中铅(Pb)、镉(Cd)污染对小白菜生长和植株体内Pb、Cd积累的影响。结果表明,Pb、Cd污染对小白菜生长及积累的影响因土壤类型、重金属种类和浓度而异。浓度较低时(Cd<0.5 mg.kg-1,Pb<250 mg.kg-1),Pb、Cd污染对小白菜生长的影响不明显;而高浓度污染(Cd 2mg.kg-1,Pb 500 mg.kg-1)可抑制小白菜生长。小白菜植株中Pb、Cd积累随其浓度增高而增加。Pb、Cd复合污染时,土壤中高浓度的Pb可促进Cd在小白菜植株中的积累;而土壤中Cd的存在对Pb在小白菜植株中积累的影响不明显。Pb、Cd对小白菜生长及其积累的影响是砂壤土(培泥砂田)明显于粘壤土(黄斑田)。Cd在小白菜植株中的迁移能力高于Pb。

两种钝化剂对土壤Pb、Cd、As复合污染的菜地修复效果

通过辣椒种植田间试验,研究了硫酸铁和碳酸钙对土壤Pb、Cd和As复合污染的生物有效性以及对辣椒中Pb、Cd、As迁移与累积的影响.结果表明:(1)硫酸铁和碳酸钙都能显著降低土壤中Pb、Cd的TCLP提取态含量,使土壤中As的TCLP提取态含量显著升高.(2)硫酸铁使辣椒果实中Pb和Cd含量分别降低7.2%~22.9%和2.3%~2.9%,而对As含量没有影响;碳酸钙使辣椒果实中Pb、Cd、As的含量分别降低15.8%~16.3%、11.8%~15.0%、0.03%~53.2%.(3)硫酸铁使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、68.0%、10.2%;碳酸钙使辣椒茎到果实中Pb、Cd、As的转运系数分别最大降低16.7%、51.5%、45.6%.硫酸铁和碳酸钙都能有效降低旱地中Pb、Cd、As向辣椒中迁移,且碳酸钙效果比硫酸铁好.

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L^(-1)柠檬酸、0.05 mol·L^(-1)EDTA和0.05 mol·L^(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。