铬污染人工湿地薏米对铬的积累和分布

通过桶栽构筑微型垂直流人工湿地,在生活污水中添加不同浓度的Cr~(6+)(0、20、40 mg·L~(-1),用K_2Cr_2O_7配置),研究了在铬(Cr)污染条件下薏米不同器官和亚细胞水平对铬的积累及分布。结果表明:薏米根茎叶铬含量均随铬处理浓度的提高和处理时间的延长而显著增加,根部铬含量最高,其次是叶片,茎部铬含量最低。随着铬处理浓度的增加和时间的延长,细胞壁和液泡中的铬含量大幅上升,但细胞器中铬含量上升幅度较低,根部细胞壁、细胞器、可溶部分及液泡铬含量均显著大于茎、叶相关细胞组分,根、茎、叶亚细胞水平铬含量分布均依次为细胞壁液泡细胞器。其中,细胞壁铬含量极显著大于液泡以及其他细胞器,薏米根部把大部分铬隔离在细胞壁中,从而降低了地上部分对铬的吸收,导致地上部分干重、鲜重的受抑制程度均低于根系,表明根部细胞壁是降低铬在薏米体内积累的重要屏障,也是薏米在低浓度铬胁迫下能够存活的根本保证。     

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.     

镉和锌在皖景天细胞内的分布及化学形态

运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了Cd和Zn在皖景天根、茎和叶的亚细胞分布及其化学形态.结果表明:10 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在皖景天细胞内的主要分布位点是其可溶部分;在100 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在根中主要分布在细胞壁、茎中主要分布在细胞壁和可溶部分、叶中超过90%的Cd分布在可溶部分.高Cd浓度处理时,皖景天根、茎和叶的细胞壁中Cd分布比例增加,而可溶部分Cd分布比例相对减少.在1和800 μmol·L^-1 Zn处理条件下,Zn在皖景天根、茎和叶的主要分布位点是可溶部分;高Zn浓度处理时,皖景天叶、茎和根的可溶部分和细胞壁中Zn的分布比例无明显变化.细胞器中Zn和Cd分布都很少.Cd在皖景天根、茎和叶内主要以氯化钠提取态和水提取态存在,Zn在皖景天根、茎和叶内以多种化学形态存在.     

渝产独活中重金属含量分布特征及富集特性

对重庆独活种植地土壤及植株中重金属Cu、Pb、Cd、Hg和As进行含量检测、分析。结果表明独活种植地土壤及药材中重金属Cd含量超标。不同器官中重金属元素的含量分布规律不一致,Pb与Cd分布为根茎叶,Cu为茎根叶,Hg为茎叶根,As含量为叶根茎。独活根、茎对Cd的富集能力最强,富集系数大于1,其它元素富集系数均小于1。相关分析表明,土壤中Cu与茎、叶中Cu含量存在极显著相关性,茎和叶中Cu含量呈显著负相关,茎和根中Hg含量呈极显著正相关。     

天津市武清区农田土壤和蔬菜中重金属污染特征及来源解析

为评价中国北方典型农田土壤和蔬菜重金属污染特征,从天津市武清区分别采集45个农田表层土壤及对应的叶类蔬菜、32个农用畜禽粪便样品和4组土壤剖面,测定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共6种重金属的含量和形态,并利用相关性分析和主成分分析判断土壤中重金属污染的可能来源。结果表明:表层土壤6种重金属的累积程度依次为CdCrCuZnPbNi,其中26.7%的Cd超过了土壤环境质量二级标准(GB 15618—2018);叶类蔬菜根部存在重金属累积(尤其是Cd),但蔬菜叶片中并不存在重金属超标;研究区所施用的畜禽粪便中Cd的超标率为16%(参照NY 525—2012),其长期施用会造成表层土壤中重金属的累积;同时,表层土壤中高的可交换态Cd、Cu和Zn会增加作物吸收土壤中重金属的风险,是造成当地叶类蔬菜根部和叶片中重金属累积的原因之一。结合主成分分析结果:Cr和Ni主要来自于成土母质; Zn主要受农业活动影响,如畜禽粪便的施用; Cd和Pb主要受工业活动影响; Cu为复合污染,受工业和农业活动共同影响。综上所述,研究区土壤和畜禽粪便中存在Cd超标现象,虽然目前蔬菜叶片中重金属未超标,但应该注意控制或减少农业和工业污染对蔬菜地重金属的影响,以确保农田土壤和蔬菜的安全。     

镉在土壤-香根草系统中的迁移及转化特征

以无植物组处理为对照,采用盆栽试验方式探讨不同Cd浓度胁迫条件下香根草根际土壤中重金属Cd的积累、迁移及转化特征。土壤Cd处理设4个浓度梯度,分别为0、2、20、80 mg/kg土壤干重。结果表明:(1)香根草可以显著降低土壤中生物有效态Cd和总Cd含量。(2)香根草各部分Cd积累量随处理浓度的增加和处理时间的延长而增加,90 d时80 mg/kg处理组地上部分和根的Cd积累量分别高达180.42 mg/kg和241.54 mg/kg。(3)各浓度Cd处理下,富集系数随着Cd处理浓度的增加而显著降低,随处理时间的延长而升高。(4)香根草地上部分Cd含量小于根部,各处理转移系数均小于1。随着处理时间的延长,中低浓度处理组的转移系数稍有降低,高浓度处理组的转移系数则显著上升。(5)种植香根草使其根际土中残渣态的Cd转化为生物有效态Cd,提高Cd清除效率。研究结果表明,香根草能够有效地吸收土壤中的Cd,降低土壤中总Cd含量,提高土壤安全性,可作为Cd污染地区植物修复的备选物种。     

EGTA对Cd胁迫下蓖麻Cd积累和营养元素吸收的影响

以‘淄蓖麻5号’蓖麻品种为材料,通过盆栽试验研究了重度Cd土壤污染（100 mg·kg^-1）条件下,不同浓度（0、0.5、1.0、2.0 mmol·kg^-1）外源螯合剂——乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)对蓖麻植株生长、Cd积累和营养元素吸收的影响,探讨外源螯合剂调控Cd污染土壤上植物生长和修复效应。结果显示：（1）在Cd胁迫下,土壤中外源添加0.5~2.0 mmol·kg^-1EGTA使蓖麻根系鲜、干重比不添加EGTA对照不同程度降低,但植株总干重没有受到显著影响。（2）外源EGTA能有效促进Cd从蓖麻根部向地上部的转移,2.0 mmol·kg^-1的EGTA处理使蓖麻叶片Cd 含量显著增加了41.34倍;与不添加EGTA对照相比,外源EGTA处理蓖麻叶片中Cd积累量随添加EGTA的浓度增加而显著大幅度增加14.0~45.6倍,占相应植株总积累量的36.89%~58.63%,而茎中Cd积累量增加幅度较小,根中Cd积累量则显著降低。（3）Cd胁迫条件下,外源EGTA对蓖麻各器官矿质元素含量的影响不一,EGTA促进K向蓖麻地上部的转运,同时抑制Mg向植株地上部转运;随土壤添加的EGTA浓度提高,蓖麻植株对Ca吸收表现为低促高抑,叶片Zn含量和植株Cu含量逐渐增加,叶片和根系Fe含量及植株各器官Mn含量显著增加。与无Cd胁迫对照相比,EGTA在提高植株Cd积累的同时,降低了根系对K的吸收。研究表明,Cd胁迫显著抑制了蓖麻植株的生长,适宜浓度的外源EGTA对Cd的这种抑制有显著的缓解作用;外源EGTA改变了Cd在蓖麻根、茎、叶中的积累分布情况,提高了Cd从根系向地上部,尤其是向叶片的转移能力,从而强化了蓖麻对Cd污染土壤的修复效率;在采用EGTA强化植物修复Cd污染土壤时,应适量增施K肥以保证植株的正常生理代谢。     

镉胁迫对白骨壤幼苗钾钠镁吸收与分配的影响

采用砂基栽培,研究重金属镉(Cd)不同胁迫浓度(0、0.5、5、25、50、100和150mg·L-1)和胁迫时间(45和90 d)对红树植物白骨壤幼苗钾钠镁吸收与分配的影响.结果表明:白骨壤各器官对Cd的吸收和累积均表现为随Cd胁迫浓度上升而增加,随胁迫时间增加而增加的趋势;进入植物体内的Cd主要富集在根部,其次是凋落子叶,在150 mg·L-1浓度下分别占累积总量的66.9％和16.3％,这对减少Cd对植物全株的危害具有积极意义.受Cd胁迫影响90 d后,根和茎中Na含量呈上升趋势,叶和子叶中呈下降趋势;根和子叶中K含量呈下降趋势,茎和叶中变化不明显;Cd胁迫90 d后各器官(根、茎、叶和子叶)中Mg含量均低于对照,且与Cd含量呈显著负相关.     

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。     

镉胁迫下春小麦中镉的分布、富集及转移规律

采用盆栽试验,研究了镉胁迫下重金属镉(Cd)在春小麦中的分布、富集及转移规律。结果表明:Cd胁迫下,小麦根、茎、叶和籽粒中Cd积累量随外源Cd的增加而增加,小麦不同部位Cd积累量为根叶茎籽粒;籽粒中Cd含量与土壤中Cd显著相关;小麦不同部位对Cd的富集能力差异显著,且随外源Cd处理浓度的增加,各部位富集系数逐渐降低,低Cd浓度时各部位更易富集Cd;小麦植株地上部的转移系数亦呈递减趋势为茎、叶籽粒;在春小麦全生育期,土壤中Cd含量无明显变化,根对外源Cd的富集吸收于生育期70d左右达峰值,小麦植株中的Cd也在80d左右达到峰值后逐步减少,表明植株中的Cd,随籽粒的成熟逐步转移至籽粒。     

环境重金属污染物的生物有效性

利用生态系统研究了白银有色金属冶炼矿区周围环境中重金属的分布及生物有效性。结果表明 ,工厂在冶炼过程中已造成 Pb、Cd、Cu、Zn对周围环境不同程度的污染 ,其含量与距工厂的距离呈负相关 ;重金属在各种生物体内均有不同程度的吸收和累积 ,其吸收累积量随重金属和生物种类的不同而有差异 ;土壤的污染 ,使农作物和牧草中 Pb、Cd含量超过动物的最大耐受量和中毒的临界值 ;动物研究发现 ,肾脏、骨骼和肝脏是机体内重金属蓄积的主要器官。因此 ,放牧动物可作为环境重金属污染状况的标识 ,对评价重金属环境污染对当地人群的危害也有重要意义     

镉在水花生叶片中的亚细胞分布及其毒理学

以水花生为试验材料,研究了不同浓度镉(Cd)(0、0.05、0.1、0.2、0.4 mmol·L-1)胁迫下水花生叶中Cd及矿质元素的亚细胞分布、抗氧化能力、叶绿素、可溶性蛋白和植物络合素(PCs)含量的变化.结果表明:随着培养液中Cd浓度的增加,叶片内各亚细胞组分中Cd含量显著增加,但分布不均,主要积累在细胞壁,其次为可溶成分,线粒体和叶绿体中分布最少.Cd处理浓度大于0.2 mmol·L-1时,呈现Cd向水花生叶的可溶成分中分配增加、细胞壁中分配减少的趋势.矿质元素的吸收明显失衡,表现为各亚细胞组分中Ca含量显著增加且主要分布在细胞壁中,细胞壁和可溶成分中P和K含量不断降低,叶绿体中Mg和Fe的含量逐渐减少.叶绿素和可溶性蛋白含量持续下降.谷胱甘肽和抗坏血酸含量先升后降,总抗氧化能力(T-AOC)不断提高,PCs大量累积.水花生对水体中的Cd有一定耐性,且Cd在亚细胞结构中的富集量与其毒性间具有明显的剂量-效应关系;亚细胞中矿质元素的紊乱以及叶绿素和可溶性蛋白含量的显著降低,Cd在亚细胞中的积累对植物体造成了明显的毒害作用;Ca在细胞壁中的累积以及PCs和T-AOC水平的提高说明水花生具有较强的抗性;PCs的合成量与Cd对水花生的毒性变化有一定的相关性,可以作为Cd胁迫的生物标记物.     

重金属在土壤生态系统中的富集及毒性效应

对清水塘重金属污染区土壤生态系统重金属的富集及毒性效应的研究结果表明,土壤中 主要富集的重金属元素为生物毒性较强的Cd、Hg、As以及具有一定毒性的Zn、Pb、Cu,平均综 合污染指数为640.大型土壤动物重金属含量的分析结果表明,重金属富集量随污染程度的 增加而增加,尤其某些巨蚓科种类对Cd表现高富集,富集系数为1196.通过染毒试验进一 步证明,土壤动物种类和数量随Cd浓度的增加而减少.同工酶分析表明,Cd对蚯蚓同工酶活性 有明显的毒性效应.污染区主要种植蔬菜作物,而重金属在蔬菜体内的富集量也随污染 程度的增加而增加,其中蔬菜对Cd的富集有明显的品种间差异.     

节节草（Hippochaete ramosissimum）对Cu的吸收和积累

通过野外样品分析和室内栽培实验,研究了Cu在节节草(Hippochaete ramosissimum)体内和根细胞内的积累、分布及赋存形态.结果表明,铜尾矿区和室内盆栽的节节草对铜均以根系积累为主,根系中Cu含量最高分别可达1309,1339.75 mg·kg-1;滞留率平均分别为84 98%,97.30%.节节草根细胞各组分中,仅细胞壁(F1)和含核糖核蛋白体的细胞溶质(F4)中的铜含量与Cu处理浓度呈极显著正相关(rF1=0.98,rF4=0.98,p＜0.01);且细胞壁中的铜占大多数,为总量的45%～70%.此外节节草根、茎中Cu赋存形态存在差异,在其根部主要以醋酸提取态和盐酸提取态形式存在,占总量的60%～80%,且两形态的Cu含量均与土壤Cu浓度呈极显著的正相关(rHAC=0.99,rHCl=0.98,p＜0.01);而茎部铜均以NaCl提取态为主;水溶态铜含量在其根部和茎部所占比例均相对较低.节节草可能通过根部截留和细胞壁沉积的方式,以及使体内的Cu2 形成难溶性、活性低的化合物来降低过量的Cu对其的毒害.节节草对Cu具有较强的耐性和较高的积累能力,在Cu污染土壤修复上有着广阔的应用前景.     

基于转移方程的蔬菜镉累积预测和土壤风险阈值推导

重金属镉(Cd)在土壤-蔬菜系统中转移方程的建立是农田Cd污染控制和风险评估的关键.本研究通过调查湖南省攸县745个土壤-蔬菜样品Cd含量,应用转移方程、敏感性分布曲线(SSD)和多元回归方法分析不同类别蔬菜Cd累积特征和影响因素,预测不同土壤条件下蔬菜Cd含量并推导相应土壤Cd风险阈值.结果表明: 叶菜对Cd胁迫较根菜敏感;土壤pH、土壤总Cd和土壤有机质(SOM)是影响蔬菜Cd富集的3个主要因子;转移方程对叶菜和根菜的解释程度分别为54.2%和69.1%.土壤Cd风险阈值随土壤pH和SOM的增加而增加,根菜在严重酸化土壤区Cd累积风险较高.当前国家土壤环境质量标准对于严重酸化、有机质含量较低的土壤过于宽泛.     

牛组织重金属含量与饲养环境的相关性

通过选择不同污染程度的区域进行取样,分析了贵州地区不同污染水平下牛组织中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的含量和与饲养环境的相关性.结果表明:贵州不同污染水平下牛组织中的Cu、Zn基本符合国家食品卫生要求,Pb只有污染地区的肝脏和肾脏超过限量标准,Cd污染较严重,除非污染区肝脏外,牛肾脏和肝脏中Cd的平均含量均超过国家肉类制品卫生限量标准,但肌肉组织符合卫生标准;牛组织重金属元素含量与饲养环境中的土壤、饲料和饮用水源的重金属含量和污染程度密切相关,尤其是肾脏组织,其相关系数r＞0.78.饲料向牛组织的重金属迁移系数,随饲料元素含量的增加而逐渐降低,其中Cd的迁移系数最大,Pb的迁移系数最低;必需元素和有害元素在不同组织中的比值,随污染程度的增加而降低.肾脏的Cu/Cd和Zn/Cd值比其它组织低得多,Cd主要在肾脏中蓄积,Cu主要在肝脏组织蓄积,Zn主要在肌肉和肝脏,Pb主要在肾脏和肝脏.     

构树的污泥适应性及养分和重金属吸收累积特征

构树是我国重要速生经济树种,具有适应性强、生物量大和重金属富集能力强等优点,而污泥中含有大量养分和重金属,在污泥中种植构树有望同时实现污泥生态修复和构树资源生产。本研究通过盆栽试验,分析在对照(赤红壤)、50%污泥(污泥、赤红壤混合基质,重量比各50%)和100%污泥基质中构树生长及不同部位(根、茎、叶)养分和重金属吸收累积特征,并通过主成分分析和隶属度函数对吸收累积能力进行综合评价。结果表明: 构树在50%和100%污泥中均可正常生长且株高、生物量显著高于对照,在100%污泥中长势最好,质量指数(1.02)分别是对照和50%污泥处理的4.3和2.4倍。50%和100%污泥处理构树各部位N含量和茎P含量显著高于对照,100%污泥处理构树茎、叶K含量显著低于对照。构树对Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的吸收部位以根为主,根系重金属含量与污泥比例呈正相关,叶Pb、Cd含量符合《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)。构树对Cd的吸收累积效果好于其他重金属元素。与对照相比,50%和100%污泥处理构树根部Zn、Pb、Cd滞留率显著提高(57.8%~85.8%),100%污泥处理构树根部Cu、Ni滞留率显著提高(67.5%和74.8%)。污泥处理全株养分和重金属累积量均显著大于对照,其中100%污泥处理显著大于50%污泥处理。与50%污泥处理相比,100%污泥处理构树各部位及全株养分和重金属累积量大幅提高。不同处理下构树污泥适应性和元素吸收累积的综合评价得分为100%污泥(0.848)>50%污泥(0.344)>对照(0.080)。构树对污泥具有良好的适应性,在纯污泥中能够正常生长并具有较强的吸收累积养分和重金属能力,可在修复污泥的同时进行构树资源生产。     

镉在东南景天中的亚细胞分配

采用差速离心技术,比较研究了Cd在矿山生态型东南景天(Sedum alfredii Hance)根、茎、叶中的亚细胞分布。结果表明:矿山生态型东南景天对Cd具有很好的忍受耐和累积能力,非矿山生态型东南景天则不具有这种能力。Cd在矿山生态型东南景天根、茎、叶各部分的亚细胞分配满足F1(细胞壁部分)>F3(可溶部分)>F2(细胞器及膜)规律,且Cd在细胞壁部分的分配占绝对优势;同时矿山生态型东南景天地上部有很好的Cd累积能力。与众多超累积植物相似的Cd亚细胞分配规律和地上部的良好的Cd累积能力。对此植物的Cd亚细胞分布完全不同于非矿山生态型东南景天的情况作了比较分析,结果显示矿山生态型东南景天很可能是一种新的镉超累积种质资源。     

镉在东南景天中的亚细胞分配

采用差速离心技术,比较研究了Cd在矿山生态型东南景天(Sedum alfredii Hance)根、茎、叶中的亚细胞分布.结果表明:矿山生态型东南景天对Cd具有很好的忍受耐和累积能力,非矿山生态型东南景天则不具有这种能力.Cd在矿山生态型东南景天根、茎、叶各部分的亚细胞分配满足F1(细胞壁部分)>F3(可溶部分)>F2(细胞器及膜)规律,且Cd在细胞壁部分的分配占绝对优势;同时矿山生态型东南景天地上部有很好的Cd累积能力.与众多超累积植物相似的Cd亚细胞分配规律和地上部的良好的Cd累积能力.对此植物的Cd亚细胞分布完全不同于非矿山生态型东南景天的情况作了比较分析,结果显示矿山生态型东南景天很可能是一种新的镉超累积种质资源.     

铜和模拟酸雨复合胁迫对酸模铜富集、生长及抗氧化酶系统的影响

采用盆栽方法,研究了Cu(0～1500 mg·kg^-1)和酸雨(pH 2.5～5.6)复合胁迫对酸模Cu富集、生长和抗氧化酶系统的影响.结果表明：酸模根和地上部Cu的积累量随土壤Cu浓度增大而增加,且根>茎叶,酸雨能促进酸模对Cu的吸收;随着土壤中Cu浓度和酸雨强度的增加,酸模的生物量逐渐下降,根和叶中MDA含量增加,且与Cu处理浓度显著正相关,根和叶中SOD和POD活性则均呈先上升后下降的趋势.酸模对Cu和酸雨有很强的耐受能力,在酸雨地区Cu污染土壤修复中具有很好的应用潜力.