粤东铅锌尾矿三种优势植物对重金属的吸收和富集特性研究

为探讨铅锌矿废弃地优势植物在重金属污染土壤植物修复中的应用潜力,利用野外采样分析法,从粤东梅县丙村铅锌尾矿区采集其三种优势植物类芦、黄荆、盐肤木的根、茎、叶和土壤样品,测定和分析Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属含量.结果表明:该矿区土壤污染严重,Pb、Zn、Cd含量远超土壤环境质量的三级标准,Cu超出二级标准;根际土壤和非根际土壤重金属含量均为Pb＞Zn＞Cu＞Cd,但根际土壤的重金属含量显著低于非根际土壤;这三种植物对Pb、Zn、Cu的转移系数大于1.0,对Cu的富集系数最高,Pb最小,但对四种重金属的富集系数均小于1.0,均未达到超富集植物临界含量标准.三种植物为该矿区的优势植物,说明它们对土壤的重金属污染有很强的耐性,虽然并非典型的超富集植物,但对污染土壤仍有较好的修复效果.     

不同土壤生境下斑茅对重金属的富集特征

为了筛选Cu、Zn、Pb、Cd多重金属离子的富集植物,对不同土壤生境(铜铁矿、钨矿、铅锌矿和无矿场污染)的优势种斑茅(Saccharum arundinaceum(Retz.)Jeswiet)对Cu、Zn、Pb、Cd离子富集情况进行了调查。结果表明,斑茅对Cu、Zn、Pb、Cd离子有富集优势并以Cu富集显著,斑茅根系土壤与斑茅地上部Cu含量存在相关性(P<0.05),斑茅对Pb和Cd的富集与转运存在极显相关性(P<0.01);在强酸、多金属污染弃耕农田土壤中,斑茅不仅符合Cu超富集植物的特征,而且其对Zn、Pb和Cd3种重金属的富集系数和转运系数均>1。在Cd、Cu、Pb和Zn均低于国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)的弃耕农田中,斑茅对Cu、Zn和Cd的富集系数均>1。研究表明,斑茅可以作为Cu、Zn、Pb、Cd多金属污染土壤的富集植物进行人工修复。     

四川甘洛铅锌矿区优势植物的重金属含量

通过野外调查采样,分析了四川凉山州甘洛县铅锌矿区土壤的重金属含量,以及矿区生长的13种优势植物对Pb、Zn、Cd、Cr、Cu的吸收与富集能力及其富集特性.结果表明,矿区土壤受Pb、Zn、Cd 3种重金属污染严重,13种植物体内的Pb含量均高于普通植物10倍以上,具有修复矿区土壤铅污染的潜力,其中植物1的转运系数和富集系数都大于1,满足Pb超富集植物的基本特征.Zn在凤尾蕨、细风轮菜、大火草、蔗茅、小飞蓬和牛茄子中含量较高.小飞蓬和紫茎泽兰的Cd含量较一般植物高出17～61倍,其中,紫茎泽兰的转运系数与富集系数均大于1,其对Cd的吸收特性值得进一步研究.     

贵州牛角塘铅锌矿区优势植物的重金属富集特征

为筛选适合贵州喀斯特地区重金属污染土壤修复治理以及矿区生态复垦的植物材料,该研究在贵州牛角塘铅锌矿区采集30种优势植物及其根系土壤,测定其地上部、地下部和根系土壤的Cd、Cu、Ni、Pb、Zn含量,计算植物对重金属的富集和转运系数,并通过聚类分析综合评估植物的应用潜力。结果表明：（1）千里光、鬼针草地上部Cd含量高达40.33、43.26 mg·kg^-1,富集系数（地上部分）分别为0.20和0.37,转运系数分别为1.35和1.16,有较强富集Cd的能力,对Cd污染土壤有一定的修复潜力。（2）头花蓼地上部Cd、Zn含量分别为77.49、3 557.96 mg·kg^-1,均为本次调查30种植物中的最大值,是一种修复Cd、Zn复合污染土壤的潜在植物材料。（3）醉鱼草地上部Ni含量为0.62 mg·kg^-1,富集系数（地上部分）和转运系数高达6.16和1.37,醉鱼草是否是Ni的一种富集植物,还需进一步研究加以验证。（4）紫茉莉、节节草根部Cd、Cu、Pb和Zn含量远大于地上部,属于根部囤积型植物;河北木蓝地上部、地下部Cd、...     

某冶炼厂周围8种植物对重金属的吸收与富集作用

采用野外采样系统分析法,研究了沈阳冶炼厂的8种植物对重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的吸收与富集作用以及可能的耐性机制.结果表明,植物对重金属的吸收和富集,因植物种类、部位及重金属种类而不同.茼麻(Abutilon theophrasti)对Pb的吸收和富集能力较强,小白酒花(Conyza canadensis)、三裂叶豚草(Ambrosia trifida)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、茼麻、龙葵(Solanum nigrum)、绿珠藜(Chenopodium acuminatum)和菊芋(Helianthus tuberosus)对Zn的吸收和富集效果较好,绿珠藜和茼麻对Cu的吸收和富集能力较强,龙葵、绿珠藜、茼麻、酸模叶蓼和小白酒花对Cd的吸收和富集能力较强.这些植物向地上部转移某些重金属的能力很强,转移系数大于1,可用于植物提取方式的污染土壤修复.其他转移系数小于1的植物,适合于重金属污染土壤的植物稳定.     

粤东铅锌尾矿区四种莎草的重金属富集特性研究

从梅州丙村铅锌尾矿区近污水排放区采集了土壤与四种优势植物样品,分别测定和分析了Zn、Pb、Ni、Cu、Cr、Cd、Mn七种重金属含量。结果表明,该矿区土壤污染严重且为强酸性。Cd、Pb、Zn、Mn、Cu的污染指数均大于3,且综合污染指数为319.16,Zn、Pb、Cd均超出国家土壤环境质量(GB15618-1995)的二级标准,也远超过广东土壤背景值,有很大的潜在生态风险,重金属单因子生态风险指数大小排序为CdPbZnMnCuNiCr。两歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、细辐射枝藨草(Scirpus filipes)、多枝扁莎(Pycreus polystachyus)地下部分的Pb含量均超过超富集植物临界含量标准,因此这三种植物有作为Pb富集植物的潜力。贝壳叶荸荠(Heleocharis chaetaria)对镍的富集系数超过1,细辐射枝藨草对Mn的转移系数大于1。这四种植物对土壤的重金属污染有很强的耐性,与非矿区土壤中生长相比,长势并无显著差异,且地下部分重金属含量都很高,说明对它们土壤中的重金属有一定的固定作用,可作为这些区域植被恢复的先锋植物。     

乐安河—鄱阳湖湿地植物群落特征及其优势植物对重金属Cu、Pb、Cd的富集

选择乐安河—鄱阳湖湿地典型植物群落,采用重要值方法评价各样点植物群落特征并筛选出典型优势植物,通过室内理化测试分析不同生境中优势植物植株及其根区土壤中重金属Cu、Pb、Cd的含量;采用生物富集系数(BCF)方法评价不同优势植物对重金属Cu、Pb、Cd的富集特性。结果表明:研究区湿地植物以草本为主,在各样点共发现124种物种,包括蕨类植物2科2属2种,种子植物40科97属122种,并从中筛选出羊蹄、红蓼、鼠曲草、紫云英、苎麻等5种富集能力较强的优势植物;植物根区土壤中的Cu、Cd含量均超过土壤环境质量三级标准,而且Cu、Cd的最高含量分别为824.03、5.03 mg·kg-1;不同优势植物对Cu、Pb、Cd等3种重金属元素中的1种或2种表现出较强的富集能力,其中优势物种红蓼对Cu具有较强的富集能力,含Cu量最高为148.80 mg·kg-1,另一种优势物种鼠曲草对三种元素的生物富集系数均较高,且对Cd的最高富集含量为15.17 mg·kg-1,对Cd的生物富集系数最高值为19.14,高于其他植物10倍以上,鼠曲草对重金属Cd具有富集植物的基本特征,且对Cu和Cd具有共富集特征并具有较高的耐性,紫云英、羊蹄等对Cd的富集能力也较强。上述5种优势植物种群对鄱阳湖湿地Cu、Pb、Cd等重金属污染物的生态修复具有一定参考价值,可作为鄱阳湖湿地重金属污染修复植物的选择对象。     

赣南钨矿区土壤重金属含量与植物富集特征

对赣州大余县境内四大国有钨矿(西华山、荡坪、漂塘、下垄)的尾砂库区土壤和植物重金属含量进行了分析,结果表明:尾砂库区土壤受到重金属Zn、Cd、Mo、Cu、Pb与W的污染,而且Cd和Mo含量较高;在4个尾砂库区中,下垄矿区尾砂库的重金属污染比其他3个尾砂库严重.4个尾砂库区共出现了53种植物,隶属31科52属,这些植物重金属富集系数的高低顺序为Zn＞Cd＞Mo＞Cu＞Pb＞W.另外,植物不同的耐性机制使它们对重金属的富集表现出不同特性,芒箕、龙葵、酸模等植物地上部富集较多重金属,可用于污染土壤的植物修复;乌毛蕨、梵天花和狗脊蕨等在根部富集较多重金属,可用于植物固化技术;狗尾草、鬼针草、白苏富集极少重金属,可作为矿区废弃地植被重建的先锋物种.     

大型水生植物对重金属的富集与转移

通过野外调查和室内分析,研究了云南阳宗海南北两区域自然生长的17种水生植物的生长状况及植物和对应水样、根区底泥中重金属(As、Zn、Cu、Cd、Pb)的含量。结果表明:植物长势良好,未发现受害症状。水体As严重污染,Pb轻度污染,Zn、Cu和Cd均未超标。9种沉水植物同时对As、Zn、Cu、Cd、Pb的富集系数(植物全株重金属含量与水中该元素含量的比值)远大于1,具有共富集特征。在平均含As0.175mg/L的水中,金鱼藻、黑藻、小眼子菜、八药水筛全株As平均含量分别为(150±7.3)、(179±35)、(92±31)、(265±21)mg/kg(干重),对As具有较强富集能力;对于8种湿生和挺水植物,北部采样点的喜旱莲子草、田栖稗、细叶小苦荬和长芒稗对As,长芒稗、细叶小苦荬、圆果雀稗、水蓼和风车草对Cd,海芋和圆果雀稗对Zn的富集系数(植物地上部重金属含量与底泥中该元素含量的比值)以及圆果雀稗对Cd和Zn转移系数(植物地上部重金属含量与根中该元素含量的比值)均大于1。聚类分析结果表明,金鱼藻、黑藻、八药水筛、小眼子菜、穗状狐尾藻5种水生植物同时对As、Zn、Cu、Cd、Pb具有较强的吸收和富集能力,在重金属复合污染水体修复中具有较大潜力。     

两种农业种植模式对重金属土壤的修复潜力

植物修复农田土壤重金属污染需要经历一个长期的过程,而大部分用来修复的植物都不具备利用价值,不能给当地农民带来经济收入。因此,一些农作物由于其较大的生物量和一定的经济价值,在植物修复土壤重金属污染的应用中受到广泛关注。是在重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)复合污染的郴州矿区废弃农田种植油菜、玉米和油葵,研究油菜-玉米和油-油葵两种种植模式对土壤重金属污染的修复潜力。实验结果表明:三种作物在复合污染土壤中对重金属都表现出一定的耐性及吸收积累能力。向日葵的根和叶中重金属Cd、Cu的含量都很高,其中Cd在向日葵的各个部位的富集系数(BCF)及Cu在向日葵的根和叶的富集系数(BCF)都大于1。两种轮作模式对作物的产量没有明显的影响,收获得到的干物质量都很高,每年每公顷分别为油菜16.6t、玉米25.29t、油葵22.5t。两种种植模式都可以对土壤中的重金属进行有效的提取,油菜-油葵种植模式下提取重金属Cu、Pb、Cd、As的量较高,分别为:Cu 2408g hm~(-2)a~(-1),Pb 2027g hm~(-2)a~(-1),Cd 658.5g hm~(-2)a~(-1),As 250g hm~(-2)a~(-1),油菜-玉米模式下Zn和Hg的提取量较高,分别为Zn 4987g hm~(-2)a~(-1)和Hg 7.92g hm~(-2)a~(-1);对于多种重金属复合污染的土壤来说,油菜-油葵的种植模式要优于油菜-玉米的种植模式。总的来说,利用3种作物两两轮作的种植模式,在不影响作物产量的前提下大大的提高了作物对重金属的提取总量。3种作物在收获以后又可以用做工业原料,这就使得当地农民充分利用矿区废弃农田修复污染的同时又能从中获得一定经济效益。     

重庆溶溪锰矿区土壤重金属污染评价及植物吸收特征

对重庆溶溪锰矿尾渣堆积区土壤、优势植物以及周边农田土壤的重金属含量(Mn、Cd、Cu、Zn和Pb)进行测定分析,并以重庆市土壤背景值为评价标准,应用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明:该锰矿尾渣堆积区土壤中Mn、Cd、Cu、Zn和Pb的平均含量分别为48382.5、3.91、79.97、131.23和80.68 mg/kg,受到Mn、Cd的严重污染,Mn为强或很强生态危害,Cd为极强生态危害,而Cu、Zn、Pb为轻微生态危害,各尾矿渣堆积区的综合潜在生态危害指数(RI)均远大于720,为极强生态危害。对优势植物重金属含量的分析显示,绝大部分植物地上部Mn、Cd含量都超出正常范围的上限值,而Cu、Zn和Pb含量基本都在正常范围内;根据植物对重金属的吸收特征,将植物分为三类:将重金属主要累积于地上部分的富集型,如垂序商陆(Phytolacca americana L.)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium Linn.),适用于重金属复合污染土壤的植物修复;将重金属主要累积于根部的根部囤积型,如芒(Miscanthus sinensis Anderss.)和乌蕨(Stenoloma chusanum Ching);重金属含量较低的规避型,如黄花蒿(Artemisia annua L.)、长波叶山蚂蝗(Desmodium sequax Wall.)及钻形紫苑(Aster subulatus Michx.);后两种类型的植物可种植在重金属污染严重且使用价值相对较低的矿山废弃地上,同时规避型植物对于研究植物的重金属排斥机理具有重要价值。溶溪锰矿区周边农田土壤主要受到Cd的严重污染,Cd为很强或极强生态危害。     

湖南石门、冷水江、浏阳3个矿区的苎麻重金属含量及累积特征

对湖南省石门、冷水江、浏阳3个矿区土壤和苎麻体内重金属进行测定和分析。结果表明,石门雄黄矿区As污染严重,伴随Cd、Sb污染和轻微的Pb污染;冷水江锑矿区Sb为主要污染物,伴随Cd、As、Pb污染;浏阳七宝山矿区Cd污染严重,伴随Pb、Zn、Cu污染。15个采样点的苎麻群落生长繁茂,Sb和As在苎麻不同部位间的分布次序为叶片中含量最高,根茎中次之,其余重金属在部位间分布没有规律。所有采样点苎麻地上部的Cd含量比一般植物的Cd含量大2-10倍,As含量大9.9-147.5倍,Sb含量大1.2-338.4倍;Cd富集系数和转移系数最高值为2.07和3;As富集系数和转移系数最高值为1.04和12.42,Sb富集系数和转移系数最高值为1.91和9.04。3个矿区苎麻地上部生物量分别为3.47,14.3,15.7 t/hm²,地上部Cd、Pb、As、Sb、Zn和Cu的累积量分别高达0.11、1.17、0.72、7.97、6.71,1.69 kg/hm²,兼具一定的经济价值和观赏性,适合用作矿区重金属污染土壤的环境治理和修复。     

攀钢冶炼渣堆土壤与优势植物的重金属含量

采用原子吸收分光光度法测定攀钢西渣场冶炼渣堆土壤和6科12种优势植物中Mn、Pb、 Ni、 Cu、Cd等5种重金属含量,并计算优势植物对重金属的富积系数和转移系数.结果表明:渣堆土壤中重金属含量Mn最高(3869.14 mg/kg),次后顺序为Pb>Ni>Cu>Cd;植物与土壤的重金属分布基本一致;所测优势植物中,多数植物对重金属的富积系数较低,而转移系数却较高,如天名精对Cu的转移系数为5.1,羽芒菊对Pb转移系数为3.3,五月艾对Cd的转移系数为6.0,其中8种植物(天名精、羽芒菊等)对Mn的转移系数均大于1.该结果为重金属污染土壤的植物修复提供了参考物种,同时也为植物重金属耐受机制的研究提供了筛选对象.     

Relationships between pasture legumes, rhizobacteria and nodule bacteria in heavy metal polluted mine waste of SW Sardinia

Local populations of the pasture legumes Astragalus hamosus, Lotus edulis, Lotus ornithopodioides, Medicago ciliaris and Scorpiurus muricatus from heavy metal polluted and unpolluted sites in Sardinia were compared for tolerance to Zn, Cd and Pb in hydroponics. Tolerance of plants to heavy metals varied significantly depending on the species, origin of the population and metal. The species L. edulis, L. ornithopodioides and M. ciliaris possessed higher metal tolerance and were used in a pot experiment with Zn, Cd and Pb polluted mine waste. Seeds were inoculated with the metal tolerant plant growth-promoting rhizobacterium Variovorax paradoxus 5C-2 or/and with the corresponding symbiotic nodule bacteria containing the enzyme 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Co-inoculation with the bacteria had synergistic and additive effects on nodule number, root growth and uptake of elements (N, P, Ca, Mg, Na, Mn, Zn and Pb) in shoots of L. edulis and L. ornithopodioides. Shoot biomass and uptake of K, Fe and Cd was increased by a combined inoculation of L. edulis. The ratio between shoot and root contents of Pb in L. ornithopodioides was above 1, suggesting a characteristic trait of hyperaccumulating species. The results suggest that the development of metal tolerant and efficient plant-bacteria systems might be useful for phytostabilization and revegetation of mine wastes.     

Accumulation and subcellular distribution of heavy metal in Paulownia fortunei cultivated in lead-zinc slag amended with peat

Abstract

The contamination of toxic heavy metals was a major issue of concern in the last century. A fast-growing metal-accumulating woody plant is a promising approach for the remediation of toxic heavy metal. In this study, the transportation of heavy metals (Pb, Zn, Cu, and Cd) in Paulownia fortunei cultivated in lead-zinc slag amended with different mass ratios of peat (CK: 0; T1: 10%; T2: 20%; T3: 30%) was investigated, as well as the subcellular distribution of Pb, Zn, Cu, and Cd in Paulownia fortunei. The results showed that the accumulation content of Pb, Zn, Cu, and Cd in Paulownia fortunei were increased with peat amendment, which was in the range of 4.216?～?6.853, 20.905?～?23.017, 1.898?～?2.572, and 0.530?～?0.616?mg/pot, respectivly. The experimental group with 30% dose of peat showed the best performance on the accumulation content of Pb, Zn, Cu, and Cd, with increase rates (compared to control) of 4.088, 10.573, 1.360, and 0.294?mg/pot, respectively. The bioconcentration, translocation and transfer quantity factor of Pb, Zn, Cu, and Cd were less than 1. Fixation of cell wall and compartmentalization of vacuolar appeared to play an important role in reducing the toxicity of Pb, Zn, Cu, and Cd.     

金属矿区芒草种群对重金属的积累及其与土壤特性的关系

通过分析大型综合金属矿区中经历不同污染强度与污染时间胁迫的芒草（Miscanthus sinensis）种群对4种主要重金属的积累状况,初步揭示芒草对这些重金属的积累特性与土壤重金属含量的关系。结果表明,1芒草根茎叶对4种重金属的的积累顺序为：根〉叶〉茎;2芒草对Cd、Pb的积累量与土壤中这两种重金属含量之间存在显著（P〈0．05）正相关关系;对Cu、Zn的积累量与土壤含量之间无显著相关,主要是因为土壤最高Cu与Zn含量已超过芒草对这两种元素积累所需的最大量,成为对芒草构成胁迫的主要因子。在该矿区的酸性条件下,芒草对Pb、Zn、Cu3种重金属的吸收率随pH值升高而升高,pH接近的样地,芒草的吸收率主要受土壤重金属含量的影响。结合各种群对四种重金属的积累状况判断,强度胁迫下的种群可能已发生耐性分化,从而产生较其它种群更强的耐重金属特性。总体上芒草是一种多重金属耐性植物,对这四种重金属的耐性顺序是：Cd〈Cu〈Zn-Pb。     

Source analysis and health risk of heavy metals in the different seasons from Taizihe River,China

Twenty five water samples were collected along the Taizihe River, the concentration and health risks of Zn, Cu, Pb, Cr and Cd were detected and evaluated, and the pollution sources was analyzed through principal components analyses. The results indicated that the order of average concentration of heavy metals was follows: Pb > Cr > Cu > Zn and Cd. Among that, the concentrations of Zn, Cu and Cr were at the permissible levels, but Pb and Cd exceeded grade V standard at some sites. The concentrations of Zn and Cu in the wet season were significant higher than that in the dry season (p < 0.05), but the average concentrations of Pb, Cr and Cd were not significantly different in the two seasons (p > 0.05). The annual average risks of human health caused by Cd and Cr were 10⁻³/a and 10⁻⁴/a, respectively, which were higher than the recommended maximum acceptable risk level. The human health risk values of Zn, Pb and Cu were all concentrated at 10⁻⁸/a or 10⁻⁹/a levels, which did not exceed the recommended standard. On the whole, Cd and Cr were the main health risk pollutants of Taizihe River. Pollution sources of Pb was different from other heavy metals in wet and dry season, Cd and Cr were similar in the wet and dry season. The mainly pollution source of heavy metals was industry, especially mining, metal smelting and electroplating industry.