镉钝化剂与尿素配施对土壤镉钝化效果的影响

以生物炭(B)、海泡石(S)和磷矿粉(P)为重金属镉钝化材料,研究它们与尿素配施对土壤重金属镉(Cd)钝化效果的影响,为重金属钝化专用肥的研制提供理论依据。结果表明:3种钝化剂经盐酸改性后,表面积和比表面积显著提高,吸附能力增强;与未添加钝化剂的处理相比,3种钝化剂的单一和复合处理均显著降低土壤活性Cd的含量(P0.05),其中海泡石与磷矿粉复合处理(S+P)降低幅度最大,活性Cd含量降低了23%;与单施尿素比,尿素与钝化剂配施能有效降低活性Cd含量,其中S+P处理钝化效果最好,钝化剂的添加能缓解由于尿素态氮转化带来的土壤酸化的趋势,提高土壤pH,在一定程度上降低Cd的有效性。本研究表明,在未来重金属钝化专用肥的研制中,酸改性磷矿粉和海泡石可作为重点关注的钝化材料。     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

海泡石在农产品及水体重金属污染修复中的研究进展

海泡石是一种吸附性很强的黏土矿物,在修复土壤、水体重金属污染中具有很强的优越性。本文介绍了海泡石修复机理及其改性方法,并综述性介绍了海泡石在降低农产品重金属(镉、汞、砷、铅、锌和铬等)含量和净化水体重金属污染方面的研究进展。与天然海泡石相比,改性海泡石及其复配具有针对性强、修复效果好和修复范围广等优点。     

重金属污染土壤的植物仿生和植物修复比较研究

土壤是人类赖以生存和发展的重要物质基础,但是随着工业化、城市化的快速推进,我国面临的土壤环境安全问题日益严峻。探讨新型植物仿生修复技术修复重金属污染土壤的可行性,采用基于植物仿生的重金属污染土壤原位自持修复技术,研究该方法对重金属污染土壤的修复能力。研究不同填充材料(海泡石、高岭土、活性炭、硅藻土)的仿生修复装置修复同一种金属离子(铅、铬、镉或锌)的效果和同一填充材料的仿生修复装置对不同金属离子的修复效果,并首次将植物仿生修复与植物修复效果进行对比。结果显示,植物仿生修复装置对不同的重金属离子具有不同的降低效率,海泡石组Cr含量降低最多,4种填料均显著降低褐土Zn和Cd含量,含硅藻土的装置Pb去除率最高。这与重金属本身性质有一定关系,也与吸附填料类型相关,同时与重金属含量及饱和吸附位点密切相关。与单纯植物修复比较,仿生修复与植物修复联用,显著降低红土Cd和Pb含量,且对植物富集Cd和Pb无消极影响,同时海泡石+硅藻土+高岭土+活性炭组填料中Pb和Cd含量高于其它填料组合。该技术可以与植物修复技术、微生物修复技术、物理-化学修复技术等联用,构建污染土壤的复合修复技术。植物仿生修复作为一种新型修复技术可以有效降低土壤重金属含量。在同一条件下,植物仿生修复与植物修复相比,效率较高,吸附重金属的量较大。     

锶污染下燕麦对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响

为了评价燕麦对金属锶(Sr)污染土壤的修复效果,通过土培盆栽试验,在土壤中添加Sr,共设置6个处理:25 mg/kg Sr(CK)、100 mg/kg Sr(L)、250 mg/kg Sr(H)、25 mg/kg Sr+燕麦(CK+燕麦)、100 mg/kg Sr+燕麦(L+燕麦)和250 mg/kg Sr+燕麦(H+燕麦)。从土壤酶(转化酶、磷酸酶、蛋白酶、脲酶和脱氢酶)活性和土壤微生物群落功能多样性来评价燕麦在锶污染土壤植物修复中的作用。结果表明:燕麦显著提高了脲酶和脱氢酶活性。燕麦显著提高了锶污染土壤微生物对31种碳源的平均利用率(AWCD),并提高了锶污染土壤条件下微生物群落的Shannon多样性指数(H)、Shannon均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S),降低了Shannon优势度指数(D)。主成分分析表明种植燕麦显著增加了锶污染土壤中微生物群落功能多样性。与未种植处理(L和H)相比,L+燕麦处理中羧酸类碳源和聚合物类碳源的利用率分别增加了19%和31%,H+燕麦处理中羧酸类碳源和聚合物类碳源的利用率分别增加了24%和41%。因此,在锶污染土壤中,燕麦显著提高了土壤酶活性,改善了微生物功能多样性。     

基于菌植互作的植物根际细菌钝化镉作用和机制研究进展

土壤重金属镉(Cd)污染严重危害农产品安全生产,植物根际细菌在钝化土壤Cd和帮助作物抵御Cd胁迫方面发挥重要作用。本文首先概括在修复Cd污染土壤中得到广泛应用的植物根际细菌种类,并从根际细菌直接吸附Cd、调整土壤理化特性、调控土壤微生物群落和其他作用4方面阐述了植物根际细菌对Cd的钝化作用,其次从菌植互作角度阐述植物根系分泌物与根际细菌群落相互影响对土壤Cd的钝化作用。最后展望重金属胁迫下植物根际钝化Cd核心菌群的构建,以在新兴学科与技术的快速发展中探明植物根系-微生物互作体系的分子机制,深入开展植物根际细菌钝化修复重金属污染土壤的理论研究和实践。     

解有机磷细菌对滇重楼根茎、须根及根际土壤重金属元素的影响CSCD

探究接种不同解有机磷细菌后滇重楼根茎、须根及根际土壤中重金属残留量的变化规律,为滇重楼人工种植过程中重金属污染修复提供参考。通过室内盆栽接种试验,研究了在灭菌土壤接种不同解有机磷细菌对滇重楼根茎、须根及根际土壤中汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)5种重金属残留量的影响。与对照组(CK组)相比,接种不同解有机磷细菌对滇重楼根茎及须根中5种重金属残留量影响各不相同,对重金属Pb的修复效果最明显,其中三种菌(Bacillus mycoides、B.wiedmannii、B.proteolyticus)混合处理组(S7组)对滇重楼重金属的修复效果最佳。此外,单项污染指数和内梅罗污染指数表明,除B.mycoides处理组的土壤存在污染风险以外,其余处理组均达到清洁水平。同时,5种重金属元素在滇重楼根茎和须根中的富集能力各不相同,富集系数最大为Cd,最小为Cr, S7组滇重楼根茎中的富集能力相对较小。相关性分析表明,滇重楼根茎和须根中的Hg和Pb元素呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.761、0.811。综上,接种解有机磷细菌能够有效降低滇重楼根茎及须根中Hg、Pb和Cr元素的含量,其中S7组接种处理的效果最佳。     

重金属污染土壤原位钝化修复研究进展

重金属原位钝化技术是一种污染土壤的修复方法,指向污染土壤添加一些活性物质（钝化修复剂）,以降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态,从而有效降低其迁移性、毒性及生物有效性.本文基于原位钝化修复剂种类、研究方法、评价指标、作用机制以及风险评价等方面的研究,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点.目前广泛使用的钝化修复剂主要有粘土矿物、磷酸盐、有机堆肥及微生物材料等.由于土壤结构和组分的复杂性,钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制主要包括沉淀反应、化学吸附与离子交换、表面沉淀、有机络合和氧化还原等.今后应加强从分子水平研究重金属的钝化机制,重点关注钝化修复重金属污染土壤时存在的潜在风险以及钝化修复的长期田间效应.     

功能内生菌强化超积累植物修复重金属污染土壤的研究进展

土壤重金属污染已成为威胁人类健康和经济可持续发展的重大环境问题。内生菌-超积累植物联合修复是近年来发展起来的一种重金属污染土壤的生物修复技术,不仅能促进植物生长、提高其重金属抗性,同时,还可以改变重金属的形态和迁移率,提高植物修复的效率,具有广阔的应用前景。现概述植物内生菌(plant growth promoting endophyte, PGPE)的特征、种类以及促进超积累植物生长的作用机理,综述近年来国内外有关功能内生菌协同超积累植物修复重金属污染土壤的应用现状和研究进展,同时展望内生菌协同超积累植物修复土壤重金属的研究思路,旨在为今后土壤重金属污染治理提供新的思路和理论依据。     

木麻黄对土壤重金属的生长响应及积累特征

为了考察沿海防护林重要树种木麻黄对土壤重金属的耐性及修复潜力,比较了5个较耐寒木麻黄无性系(S-13、S-44、S-48、S-60和S-80) 1年生扦插苗在重金属Cu、Cd、Pb和Mn复合污染土壤中的生长表现、重金属积累和分配特征。土壤重金属设置为对照组(CK)、低浓度组(T1)、中浓度组(T2)和高浓度组(T3)等4个水平。结果表明:5个木麻黄无性系在不同处理组均维持了正常生长,不同无性系的表现有差异,与CK相比,T1、T2和T3显著促进了木麻黄无性系S-13、S-44的生长,但对S-48、S-60和S-80的生长无显著影响; T3显著抑制了S-13和S-44根瘤数,而对S-80则无显著影响,说明5个木麻黄无性系对重金属复合污染表现出较高耐性;木麻黄对重金属的吸收量随着土壤重金属浓度升高而增大;木麻黄对重金属的分配因重金属种类而不同,如Mn的含量为叶状小枝(小枝)茎根,各处理的转运系数均大于1,表明木麻黄具有较强的Mn转运能力,能把较多Mn从根部转运到地上部,地上部的Mn超过总积累量86%; Cu、Cd和Pb的含量为根茎小枝,表明木麻黄能把较多的Cu、Cd和Pb固定在根部,但地上部的重金属积累量超过了总积累量的50%; T3处理下,5个木麻黄无性系的重金属综合生物富集指数(CBCI)无明显差异,表明5个木麻黄无性系对重金属积累能力接近;综合生物量和CBCI表现,木麻黄无性系S-13和S-44对污染土壤具有较强的重金属修复能力;木麻黄对重金属Cu、Cd、Pb和Mn具有较强的耐性和较为突出的积累能力,对于重金属污染土壤尤其是Mn污染土壤的植物修复具有较大应用潜力。     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

长期不同施肥制度对潮棕壤肥力及微生物活性的影响

利用长期定位试验研究了不同施肥制度对潮棕壤肥力及微生物活性的影响。结果表明:长期施用有机肥、无机肥显著降低土壤pH;长期施用化肥并不能增加土壤全碳、氮含量,而有机肥的长期施用却能显著提高土壤有机质含量;土壤长期无P、K肥料施入则会出现P、K的亏损。有机肥处理(M,N+M和NPK+M)的微生物量均显著高于不施肥处理(CK),且这些处理间无显著差异;NPK处理与CK处理间无显著差异,而长期施用N肥显著降低土壤微生物量;均衡施肥处理(M,N+M,NPK和NPK+M)均能显著增强土壤微生物呼吸(P0.05),而单施N处理对土壤微生物呼吸无显著影响;与CK相比,施肥处理均能显著提高土壤氨化作用(P0.05),其中以NPK+M处理最高;除N处理外,其他施肥处理均显著提高土壤硝化作用(P0.05)。相关性分析显示,土壤微生物量碳、氮,微生物呼吸,氨化和硝化作用均与土壤全碳、全氮极显著相关(P0.01),均能够较好地反映土壤肥力变化情况;而土壤微生物活性与其他理化因子相关性不一致,表明它们对土壤理化因子变化的响应程度不同。     

锰矿修复区植物生态系统自由能与化学势分析

基于热力学理论建立了生态系统Gibbs自由能方程,用以计算湘潭锰矿生态修复区植被系统的自由能(G)和物种化学势(μ)。生态修复区(及对照区)以泡桐(Paulownia fortunei)和栾树(Koelreuteria bipinnata)作为建群植物,总面积为4 hm~2,修复区泡桐和栾树的根际施用了含有自试验点废弃矿渣中筛选出的耐性菌株的有机菌肥,目的是为植物生长提供必要养分和降低根际土壤重金属毒性,对照区泡桐和栾树的根际施用了等量的化肥。泡桐和栾树种植后5 a期间,修复区与对照区均自然萌发生长了许多本土植物种类。试验结果表明,修复区植物种类数达到48,为对照区的3.7倍;修复区的总生物量、锰吸收量分别达到23324 kg/hm~2和4280 g/hm~2,为对照区对应值的20.6和2.6倍;修复区系统自由能G远远大于对照区的值,说明有机菌肥具有显著的改良污染土壤根际环境的效果。修复区和对照区植物种类之间的化学势μ均存在显著差异(P0.001),μ值差异范围分别为-3.79—6.76和-3.42—3.59,该一差异反映不同物种适应和修复锰污染环境的能力。G和μ值包含了生态系统生产力、生物多样性,植物种类生长势、重金属富集能力、生态学行为等综合信息,能反映生态系统与立地环境的关系和修复植物的生态学特性,可作为重金属污染区植被修复效果评价和修复植物筛选的重要指标。     

贵阳花溪区石灰土林地土壤重金属含量特征及其污染评价

选取贵阳市花溪区典型石灰土林地土壤作为研究对象,分析了林地石灰岩和土壤中7种重金属(Cu、Zn、Mn、Cd、Ni、Pb、Co)的含量特征,以贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值为评价标准进行林地土壤重金属污染评价和潜在生态风险评价.结果表明:林地石灰岩以Pb的平均含量(40.21mg·kg-1)最高,Zn的(5.78 mg·kg-1)最低,7种重金属平均含量高低顺序为:Pb＞Ni＞Mn＞Co＞Cu＞Cd＞Zn;林地土壤中以Mn的平均含量(451.16 mg·kg-1以上)最高,Cd的(2.87mg·kg-1以下)最低,7种重金属含量的变异系数在8.57%～63.10%之间,Zn的平均含量明显低于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值,Cu、Mn、Cd、Pb、Ni、Co的平均含量高于或接近于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值.Cu、Zn、Mn、Ni、Co,Ni与Pb,Cd与Pb,Cd与Co来源相同的可能性较大,而Cd与Cu、Ni,Pb与Mn、Cu、Co的来源不同;石灰土偏碱性,富含Ca、Mg元素,有利于重金属Cd、Pb的累积.单因子污染指数和多因子综合指数(内梅罗指数法)与Hakanson潜在生态危害指数的评价结果一致,林地土壤重金属综合污染指数在3.67以上,达到重污染程度,以Cd的污染指数(4.94以上)最高,污染程度最为严重,其次是Pb(1.82以上),Zn、Mn污染程度最低,林地土壤重金属潜在生态危害指数(RI)为173.75以上,为中度生态危害程度,产生最大生态危害的是Cd,其次是Pb、Ni、Co、Cu,危害程度最小的是Mn、Zn,在相同的成土母岩和人为活动影响下,无林地土壤重金属的综合污染指数和潜在生态危害指数均明显高于有林地.     

生物有机肥对菠萝心腐病及根际土壤细菌群落的影响

【目的】探明施用生物有机肥对菠萝心腐病的防控效果及对根际土壤微生物的影响。【方法】本研究采用高通量测序技术,综合分析不同施肥措施根际土壤微生物细菌群落多样性及群落特征。【结果】相比常规施肥处理(CK)和普通有机肥处理(YJ),生物有机肥处理KN (羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌)和生物有机肥处理KY (羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌)均能显著降低菠萝心腐病的发病率,且KN处理的防控效果最佳。生物有机肥(KN、KY)施入后土壤细菌α多样性指数高于CK和YJ处理,并形成了明显不同的细菌群落结构。与CK相比,生物有机肥KN处理显著提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度,KY处理中的酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度显著增加;属水平上,生物有机肥中的蔗糖伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)和黄杆菌属(Flavobacterium)丰度均显著提升。方差分区分析(variance partitioning analysis, VPA)表明,土壤化学性质(36.29%)对细菌群落影响最大,其中土壤速效钾和有机质是影响土壤细菌群落的关键因子,此外发病率(22.53%)和肥料偏生产力(16.42%)也是影响土壤细菌群落的重要因子。【结论】施用生物有机肥(KN、KY)能改变根际土壤细菌群落结构,降低发病率,对菠萝根际土壤生态系统稳定与健康具有重要意义。     

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。     

巨大芽孢杆菌对伴矿景天修复镉污染农田土壤的强化作用

伴矿景天(Sedum plumbizincicola)是一种Cd/Zn超积累植物,常用于Cd污染土壤的植物修复。巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)是一种溶磷型细菌,既可以促进植物生长,也可以提高土壤重金属生物有效性,对重金属污染土壤植物修复具有强化作用。本研究采用盆栽试验方法,分析了巨大芽孢杆菌不同接种量(10～60 mL)对伴矿景天修复Cd污染农田土壤效率的影响。结果表明: 在Cd污染农田土壤中接种巨大芽孢杆菌可以提高土壤中Cd的活性,土壤有效态Cd含量较对照(CK)增加15.0%～45.0%。与CK相比,巨大芽孢杆菌提高了伴矿景天地上和地下部的生物量,增幅分别为8.7%～66.7%和13.6%～81.8%,并显著增加了伴矿景天地上部的Cd含量,增幅在29.2%～60.4%。在种植伴矿景天并接种巨大芽孢杆菌条件下,土壤Cd去除率在26.7%～42.9%。这说明接种巨大芽孢杆菌可以促进伴矿景天的生长,增加其Cd含量,从而提高Cd污染农田土壤的修复效率。     

石灰对铅污染土壤修复效果评价

为了研究铅污染菜地土壤施用石灰对小白菜-土壤生态系统的影响及持续效果,探讨石灰修复铅污染菜地土壤的可行性,采集铅污染菜地土壤开展连续盆栽试验,设置5个石灰用量处理（0、1.5 g/kg、3.0 g/kg、4.5 g/kg、6.0 g/kg）。石灰施入土壤中平衡2周后移栽小白菜,连续种植3茬。同时采集小白菜样本和土壤样本,测定土壤pH、土壤Pb有效态含量和微生物活性等指标,并分别测定小白菜地上和地下部的生物量和铅含量。结果显示：石灰对降低土壤铅有效态和小白菜中铅含量的持效性较差,但施用石灰可增加土壤中的微生物活性,特别是种植小白菜后对增加土壤中微生物活性效果更明显,研究发现对羧酸类和胺类等碳源利用能力强的微生物可增加土壤中铅有效态的含量,对聚合物类、糖类、氨基酸类和其他类碳源利用能力强的微生物可以降低小白菜中的铅含量。研究结果为石灰修复重金属污染土壤的使用提供了更合理的理论支撑。     

石灰对灵芝覆土连作障碍的防控作用及其微生物群落分析

揭示石灰处理连作覆土对灵芝出芝率、产量、病害率和微生物群落变化的影响,为灵芝连作障碍的防控措施提供理论依据.以连作4年的灵芝覆土(CK)为对照,通过对覆土进行22.5 kg石灰浸泡处理(LI45)、45 kg石灰浸泡处理(LI90)和45 kg石灰匀撒处理(LS90),进而采用Illumina NovaSeq平台分别对...     

重金属胁迫条件下空心莲子草的生长和营养特征分析

空心莲子草是一种常见的水生植物,并能在重金属污染的水体或附近土壤中生长.本研究发现,空心莲子草能富集6种常见的重金属元素,其富集能力为:Zn2+>Mn2+>Pb2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+.高浓度(1 mmol/L) Cu2+、Mn2+、Zn2+和Cr3+ 等重金属胁迫处理条件下,空心莲子草的根冠比增加,生物干重、总根长和总根表面积都相应降低.此外,高浓度(1 mmol/L) Pb2+、Cd2+、Cu2+或Zn2+分别胁迫处理条件下,空心莲子草的K+、Ca+和Mg+等元素的含量变化差异显著(P＜0.05).以上研究表明,空心莲子草通过改变体内钾钙镁等重要生长元素营养情况来适应重金属污染的胁迫,有很强的富集重金属元素的能力,进而降低污染、净化水体.空心莲子草对重金属污染的生长响应及体内重要矿物元素营养特性之间的相互关系,可能为重金属污染的水土生物修复提供理论依据.