无瓣海桑模拟湿地系统对污水的争化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%.重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一.与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用.由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少.     

几种红树植物模拟湿地系统对污水中重金属的净化效应

在温室中建立无瓣海桑(Sonneratia apetala)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑+木榄(S.apetala+ B.gymnorrhiza)、无瓣海桑+秋茄(S.apetala+ K.candel)、无瓣海桑+桐花树(S.apetala+ A.corniculatum)等7 种模拟湿地系统, 用正常浓度污水(SW)、5 倍浓度污水(FW)和10 倍浓度污水(TW)3 种人工配制的生活污水分别对7 种模拟湿地系统进行污灌6 个月。结果发现: 7 种人工模拟湿地生态系统对污水中重金属的净化率与红树植物种类以及污水中重金属浓度有关。当灌正常浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb 和Mn 的总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Cu 的总净化率以桐花树最大, 对Zn 和 Cd 的总净化率以无瓣海桑+桐花树最大。当灌5 倍浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb 总净化率以无瓣海桑+桐花树最大, 对Cu 和Cd总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Zn 和Mn 总净化率以无瓣海桑+木榄最大。当灌10 倍浓度污水时, 7 种人工模拟湿地生态系统对Pb、Mn 的总净化率以无瓣海桑+秋茄最大, 对Cu 的总净化率以秋茄最大, 对Zn 的总净化率以无瓣海桑+木榄最大, 对Cd 总净化率以无瓣海桑最大。重金属有95%以上是积累在土壤中, 表明土壤子系统是人工模拟湿地系统净化的主体。     

珠海夹洲岛无瓣海桑与秋茄群落对重金属吸附能力的比较研究

为了解外来红树植物无瓣海桑对重金属的吸附能力, 以期为其科学引种和合理规划滩涂红树林造林提供科学依据, 选取珠海夹洲岛两片恢复背景和林龄相同的无瓣海桑(Sonneratia apetala)和秋茄(Kandelia candel)人工林, 比较研究裸滩和两种人工林土壤、两种红树植物体和林区内3 种不同生活型底栖动物体内Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 的含量。结果发现: (1)无瓣海桑人工林土壤中仅Cr 含量略低于秋茄人工林, 其余4 种重金属含量均高于秋茄人工林。(2)5 种重金属在无瓣海桑体内含量的加权平均值大小排列为: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd, 而秋茄为: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd。(3)无瓣海桑对Pb、Cu 和Zn 的累积量高于秋茄, 而对Cd 和Cr 的累积量低于秋茄。(４)无瓣海桑对5 种重金属的富集系数大小排序为: Pb > Cd > Cu > Zn > Cr, 而秋茄为: Cd > Cu > Zn > Cr > Pb。无瓣海桑对Pb 的富集能力最强, 对Cr 的富 集能力最弱; 而秋茄对Cd 的富集能力较强, 对Pb 的富集能力最弱。(5)植食性褶痕相手蟹(Sesarma plicata)重金属的含量与红树植物叶子同一元素含量呈显著正相关(p<0.01), 而底表类中国耳螺(Ellobium chinense) 和底栖类褐蚶(Didimarca tenebricum)体内重金属的含量与林区土壤重金属的含量呈显著正相关(p < 0.01)。这些表明了外来红树植物无瓣海桑对重金属的吸附能力明显不同于乡土红树植物秋茄, 人工林区底栖动物体内重金属含量不仅与沉积环境中重金属含量有关, 而且还与底栖动物自身的生活型和食性密切相关。     

无瓣海桑与芦苇两种湿地系统对N、P净化作用比较

比较研究了芦苇和无瓣海桑湿地系统的净化效应,分季节采样测定;了两系统中的水、土壤、植物样品进行N、P含量及相关指标。结果表明:两系统水体中秋冬季的污染比较严重,而无瓣海桑对水体中N、P的净化效果优于芦苇系统,尤其是在冬季;夏季土壤对N、P的吸附力比冬季时强,夏季无瓣海桑土壤中N含量低于芦苇,冬季则相反,无瓣海桑系统土壤对P的吸附作用也强于芦苇系统;不论在冬季还是夏季,无瓣海桑湿地系统的净化效果都要好于芦苇系统,芦苇对N的富集作用比对P的强,而无瓣海桑对P元素的富集作用相对较强。     

镉在白骨壤模拟湿地系统中的分布、迁移及净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统,分别用正常(C₁)、5倍(C₅)和10倍(C₁₀)3种人工配置的不同浓度的污水每周定时定量对模拟系统污灌1年,研究重金属Cd的分布、迁移以及系统对Cd污染的净化效果.结果表明,由人工污水加入系统中的Cd主要存留在土壤子系统中(87.67%～96.74%),只有很少部分迁移到植物体和凋落物中,约占总加入量的0.43%～3.23%;白骨壤植物各器官中Cd含量在根中最高;模拟系统对污水中Cd的净化效果显著,在植物-土壤系统中,正常、5倍和10倍浓度组的净化率分别为90.43%、97.17%和97.06%,在无植物系统中,对应组分别为93.29%、93.10%和90.4%.     

公路绿化植物油松(Pinus tabulaeformis)和小叶杨(Populus simonii)对重金属元素的吸收与积累

对内蒙古西部公路绿化植物油松（Pinus tabulaeformis）、小叶杨（Populus simonii）及其根际土壤中重金属元素（Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr）和类金属元素（As和Se）含量以及根际土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Ni和Cr）形态、土壤pH值进行了测定。对比分析了公路沿线不同绿化植物及其不同器官对重金属元素的吸收与积累特征。结果表明：绿化植物根际土壤对重金属元素的吸附及污染程度以Cd为最高。随原子序数的递增,小叶杨和油松两种植物的根部和茎叶两种营养器官中重金属的含量均表现出“N”字形变动趋势。而且重金属元素在不同植物不同器官中的含量具有Zn〉Cu〉Ni,Cr,As,Pb〉Cd〉Hg的基本规律。小叶杨茎叶对重金属元素Cr、Ni和Pb的富集能力较根部为强,油松茎叶对重金属元素Cr、Ni、Cu和Pb的富集能力较根部为强。绿化植物根际土壤重金属元素有效态占总量百分比的大小序列为Zn〉Pb〉Ni、Cr〉Cu,与重金属元素在不同植物不同器官中的含量大小序列Zn〉Cu〉Ni、Cr、As、Pb〉Cd〉Hg并非趋于一致。公路绿化植物对根际土壤中重金属元素的吸收和积累与重金属元素有效态所占的比例有关。     

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。     

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.     

黄河口盐地碱蓬湿地土壤-植物系统重金属污染评价

以黄河口盐地碱蓬湿地为例,评价了淹水和非淹水区湿地表层土壤As、Cd、Cu、Cr、Pb和Zn 6种重金属的污染程度及其在土壤-植物系统中的迁移、富集特征,分析了不同积水深度和土壤理化性质对研究区土壤重金属含量的影响.研究结果表明,与土壤或沉积物质量标准相比,黄河口盐地碱蓬湿地土壤受As和Cd污染最严重,而其它重金属污染较轻;非淹水土壤Cd、Cr和Zn含量高于淹水湿地,而As、Cu和Pb则较低;而且淹水土壤As含量随积水深度增加而呈下降趋势,但积水深度对其他重金属含量的影响不明显.相关性分析结果表明,按照受土壤关键影响因子的不同重金属(除As外)可以分为两类:第一类为Cd、Cr和Zn,这些重金属含量受土壤pH值和盐分影响较大,且相互间存在显著正相关关系,表明它们可能有相同的来源;第二类为Pb和Cu,它们受土壤pH值、盐分和有机质的影响,且Pb和Cu之间存在显著正相关关系.除Cr、Cu和Zn外,重金属在盐地碱蓬的根系内一般不发生显著富集,但绝大多数重金属都表现出地上部分的含量比根系更高的现象.     

利用乙二胺四乙酸淋洗修复重金属污染的土壤及其动力学

通过室内模拟试验,采用振荡淋洗的方法研究了乙二胺四乙酸(EDTA)浓度、pH、淋洗时间对重金属去除效果的影响.利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合,并测定了EDTA处理前后土壤中重金属形态的变化.结果表明,EDTA溶液在浓度为0.1 mol·L^-1、pH 7、淋洗时间1 d的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率,去除率分别为Cd 89.14%、Pb 34.78%、Cu 14.96%、Zn 45.14%.模型拟合结果表明,Cd的质量转移系数最大,其次是Zn、Pb和Cu.说明在土壤淋洗过程中,Cd和Zn最先达到质量转移的平衡状态,然后是Pb和Cu.形态分级结果表明,EDTA能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显.     

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。     

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.     

崇明东滩湿地营养盐与重金属的分布与累积

测定了崇明东滩湿地盐沼植物和沉积物中TN、TP、重金属Cu、Zn、Pb和Cd的含量,阐明了它们在湿地中的分布与累积特征,评估3种盐沼植物对营养盐和重金属的富集能力,并讨论了互花米草入侵对长江口湿地生态系统可能造成的影响.海三棱镳草地上部分的TN、Cu、Pb和Cd的含量均显著高于芦苇和互花米草（p＜0.01）,而地上部分TP和Zn却表现为：海三棱镳草和互花米草无显著性差异（p＞0.05）,但均显著高于芦苇（p＜0.01）.东滩湿地沉积物中TN和重金属的分布与累积特征为：芦苇带＞互花米草带＞海三棱镳草带＞光滩,即随着高程的增加,沉积物中TN和重金属的含量逐步上升;但沉积物中TP含量变化不大,基本维持在0.06%左右.基于盐沼植物地上部分的生物量,估算了3种盐沼植物地上部分的营养盐和重金属库,结果表明：互花米草地上部分的养分库和重金属库均大于芦苇和海三棱镳草,表明收获互花米草对环境的净化效果最佳,特别对磷的去除效率是最高的.     

广西某污染区金属元素在土壤-植物系统中的迁移规律

重金属镉（Cd）是一种毒性极强并广泛存在于环境中的有害元素。土壤中的Cd极易被植物吸收并通过食物链对普通人群的健康造成危害。由于Cd在土壤．植物系统的迁移及对人类健康的影响与某些金属元素之间存在着相互作用,研究这些元素对Cd在食物链中迁移及在人体内富集的影响机制成为Cd研究的热点。本研究对广西某污染区的菜田进行了调查,结果表明：污染区蔬菜的Cd、Ca、Cu、Fe、Pb、Zn的浓度明显高于非污染区;不同的蔬菜品种对重金属元素Cd、Cu、Pb、Zn的迁移和积累能力存在着较大差异,不同金属元素的迁移能力依次为Cd〉Zn〉Cu〉Pb;Cd在土壤-植物中的迁移受共存元素的影响。     

芜湖钢铁厂周边土壤及油菜籽中镉、铜、锌、铅含量和形态分布研究

研究了污染土壤、油菜籽中Cd、Cu、Zn、Pb含量、形态分布特征和重金属富集状况及可能存在的生物毒性.结果表明,土壤中Cd、Zn、Pb以铁锰氧化物结合态、Cu以残留态占5种形态最高比例,分别为31.1%、39.3%、53.79%、46.24%;Cd、Pb交换态比例较高,为23.47%、16.32%,Cu、Zn的交换态比例较小,为3.14%、0.54%;土壤中不同重金属与各重金属形态相关关系有差别,5种重金属形态转化为有效态重金属难易程度不同;油菜籽和油菜籽壳中不同重金属累积趋势有差异,Cu易在油菜籽壳中累积,Cd、Zn、Pb易在油菜籽中累积;油菜籽中不同重金属累积率不同,Cd累积率最高,为0.56.油菜籽中重金属累积率与土壤中重金属总量呈显著负相关关系(P＜0.05),土壤中重金属的形态、转化差异是此种负相关关系的主要原因;油菜籽中Cd、Cu、Pb以氯化钠态为主,分别为32.50%、22.94%、34.69%,Zn以EDTA态为主,为45.97%.油菜籽中重金属形态可能影响其毒性,但其毒性的人类膳食风险还需进一步研究证实.油菜籽中重金属形态与油菜中重金属总量相关性不好.     

柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中镉、铅、铜和锌的去除效果

研究了柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中Cd、Pb、Cu和Zn等重金属的去除效果,并分析了污泥中重金属的形态变化和生物有效性.结果表明,随着反应时间和酸浓度的增加,污泥中重金属（Cu除外）的去除率也相应增加.污泥加入柠檬酸溶液反应7h即可去除污泥中52.0%的Pb和74.2%的Zn,24h后可去除76.0%的Pb和92.5%的Zn,草酸和乙酸对重金属的去除率较低.柠檬酸去除的Pb和Zn主要以稳定态存在,并导致污泥中不稳定态重金属的比例上升,其中可交换态重金属浓度有不同程度的增加.虽然有机酸对Cd和Cu的去除率较低,但反应后可交换态Cd和Cu的浓度仍有小幅增加.     

污染条件下VAM玉米元素积累和分布与根际重金属形态变化的关系

为了了解重金属Cu、Zn、Pb、Cd在土壤－根际－植物系统中的行为,揭示VAM植物减弱土壤中过量重金属对植物生理毒的抗性机理,采用原子吸收光谱测定Cu、Zn、Pb、Cd在污灌土壤中生长的VA菌根玉米和无菌根玉米中的积累和分布,并用连接形态分析技术分析了菌根际中Cu、Zn、Pb、Cd的形态分布和变化趋势,结果表明,Cu、Zn、Pb、Cd在菌根玉米中的积累量比非攻根中积累量分别减少10％、18％和29％,Cd积累量没有改变,生长7周后,菌根玉米是非菌根玉米生物量的1．5倍,与对照土壤相比,根际中除Cu交换态显著增加外,Zn、Pb、Cd各形态相对改变量显著大于非菌根,且菌根根际上中Cu、Zn、Pb有机结合态增加量显著大于非根际土,说明菌根际金属向稳定状态转移的程度显著大于非菌根际,同时,讨论了根际金属形态对金属有效性的影响,及其与菌根植物金属抗性机理的关系。     

柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中镉、铅、铜和锌的去除效果

研究了柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中Cd、Pb、Cu和Zn等重金属的去除效果,并分析了污泥中重金属的形态变化和生物有效性.结果表明,随着反应时间和酸浓度的增加,污泥中重金属（Cu除外）的去除率也相应增加.污泥加入柠檬酸溶液反应7 h即可去除污泥中52.0%的Pb和74.2％的Zn, 24 h后可去除76.0%的Pb和92.5%的Zn,草酸和乙酸对重金属的去除率较低.柠檬酸去除的Pb和Zn主要以稳定态存在,并导致污泥中不稳定态重金属的比例上升,其中可交换态重金属浓度有不同程度的增加.虽然有机酸对Cd和Cu的去除率较低,但反应后可交换态Cd和Cu的浓度仍有小幅增加.     

模拟人工湿地处理污水的试验研究

运用自行设计的人工湿地模拟装置处理人工污水,研究了污水在系统中的净化动态和最佳停留时间,并初步探讨了pH、Eh和气温对净化效率的影响。试验结果表明,有树系统5天内的净化率分别为:BOD_594.8％,总氮93.0％,总磷95.0％,氨氮99.5％。当Pb、Cd浓度分别在2500mg/L和250mg/L以内时,系统对Pb、Cd的净化率为99.9％以上,并可在3小时内基本完成。即使在“土壤”含Pb量达2.86g/kg和含Cd量达0.29g/kg的情况下,系统对Pb、Cd的净化率仍可达96.2—98.5％。     

重金属对土壤中小麦种子发芽与根伸长抑制的生态毒性

测定了4种土壤（红壤、草甸棕壤、暗棕壤和栗钙土）条件下,Cu,Zn,Pb和Cd单一污染对小麦种子发芽与根伸长抑制主及其复合污染效应（暗棕壤条件下）。结果表明,同一浓度下,重金属对小麦根伸长抑制率均明显大于对种子发芽抑制率,植物根对金属污染的生态毒性比种子发芽敏感,土壤有机质和土壤N含量与Cu,Zn,Pb和Cd污染对小麦根伸长抑制率显著负相关（R^2OR=0.91,R^2K-N=0.92),土壤PH和阳离子交换量与Cu,Zn,Pb和Cd污染对小麦根伸长抑制率的相关性不显著（R^2PH=0.62,R^2CEC=0.60),在单一污染对小麦根伸长为刺激作用浓度（较低浓度）或为抑制作用浓度下（较高浓度）,复合污染均表现为协同作用。^