稻田生态系统汞的生物地球化学研究进展

汞作为一种毒性很强的重金属污染物,已被我国和联合国环境规划署、世界卫生组织、欧盟及美国环境保护署等多个国家(机构)列为优先控制污染物。汞的毒性与其化学形态密切相关,其中甲基汞是毒性最强的汞化合物。无机汞可在适当环境条件下被转化成毒性更强的甲基汞,进而在食物链中富集、放大,对人体健康构成潜在威胁。研究证实,稻田土壤是重要的甲基汞产生场所,稻田是陆地生态系统重要的甲基汞"源"。汞污染区稻米富含甲基汞是一个普遍的现象。在这些地区,居民食用稻米是人体甲基汞暴露的主要途径,由此所导致的人体甲基汞暴露风险日益受到人们的关注。近年来,随着汞污染区稻米甲基汞污染事件被频频报道,稻田生态系统汞的生物地球化学过程研究日益受到学术界的重视,国内外学者围绕这一方向开展了大量的研究工作,取得了一系列重要的研究成果。本文对前人有关稻田生态系统汞的生物地球化学过程进行了系统的总结,包括:(1)稻田生态系统汞污染现状;(2)稻田土壤汞的甲基化过程及其影响因素;(3)水稻对汞的吸收、富集机理;(4)居民食用稻米导致的甲基汞暴露的健康风险;(5)对缓解稻米甲基汞污染问题所可能采取的措施。最后,对目前的研究缺陷及不足进行了探讨,并对未来需要进一步开展的研究工作进行了展望。     

树木年轮汞记录：进展、问题和展望

汞作为生物毒性较强的金属元素之一,通过食物链富集进而威胁生态系统健康。汞在森林生态系统中的通量以及储量变化成为汞地球化学循环的重要影响因素。受汞监测记录的时空分布限制,对汞的时空分布变化认识尚不全面。分布广泛的树木是环境汞污染的有效生物监测器之一,能够利用树轮中的汞记录开展汞的时空分布变化研究。环境中的汞通过根系、叶片、树皮等组织吸收富集,最终在树木年轮中得以保存。因此,树轮能够重建污染历史并根据同位素比率反映地球化学循环特征。本文综述树木年轮汞浓度和汞同位素比率测量方法以及树轮汞浓度重建的应用,探讨树轮汞同位素记录在环境重建中以及森林生态系统汞的地球化学循环研究潜力,指出今后研究需要关注的问题。     

天津汉沽农田土壤－植物系统中汞的分布、迁移和积累

本文研究了受汞污染的农田土壤—植物系统中汞的分布,迁移和积累的规律。土壤中的汞在离污染源3公里的范围内含量最高;主要集中在0一20厘米的土壤上层,几乎不往下迁移。植物可以从土壤和大气中吸收、积累汞。在汉沽区没有发现由于汞污染所造成的植物受害症状。植物中的汞含量与土壤中的汞含量成正相关。土壤汞含量与水稻茎叶汞含量的相关系数为0.836(N=7),与糙米汞含量的相关系数为0.898(N=7)。植物不同部位的汞含量根>叶>茎>种子。不同作物种子比较,糙米>高粱>小麦。在大气中汞含量高的地段,植物地上部分汞含量高于根。土壤、植物中的汞不断地向大气扩散,而大气中的汞随着降雨、降尘等又不断地沉降到土壤和植物的气生表面,并可被植物吸收。汞向其邻近地区扩散的能力较小。     

土壤汞污染生物修复技术研究进展

汞作为常温下唯一的一种液态金属,在环境中分布十分广泛,极易造成土壤污染。生物修复是一种用于土壤汞污染治理的重要修复技术,该技术因具有修复成本低、绿色环保等优点而受到重视。对现有的土壤汞污染生物修复技术进行了评述,主要涉及植物修复技术、微生物修复技术和动物修复技术的研究和应用情况:植物修复技术主要研究汞在植物体内代谢机理和规律,微生物修复技术研究侧重于利用外源微生物降解土壤中汞,动物修复技术研究较少,目前仅见有关蚯蚓富集汞的报道。现代生物修复技术已经发展成为一门包括土壤化学、植物生物学、生态学、土壤微生物学、分析化学及分子生物学等多学科融合性技术,借助这些学科力量可以对植物提取汞根际微界面过程和植物体内微界面过程、微生物和动物汞富集机制有更深刻的认识。综述最后对目前土壤汞污染生物修复技术主要研究方向进行总结和归纳,明确了汞污染生物修复领域存在的几大问题以及研究方向。     

青岛市化学污染对人类健康的危害

通过对青岛市距工业区不同距离的几个点的监测，分析了不同土层及８种植物中汞、镉、铅、砷的含量，并与之相关比较。结果表明：汞、镉、砷在土壤的含量距工业区近的是较远地区的１．５－２．３倍，而在植物中的含量为１．５－３倍。地处交能要道区的土壤和植物中含铅量明显高于其它监测点。还简述了４种重金属的污染源。并从生化角度概述了其作用机制，及对人体健康的危害。．     

酸沉降地区大气汞对土壤-植物系统汞累积影响的调查研究

按酸沉降危害程度的差异及不同功能区,进行了大气、植物、土壤汞的同步调查采样分析。结果表明,大气汞对土壤－植物系统汞累积的影响非常明显,土壤、植物含汞量均随大气汞浓度的升高而升高,土壤－植物系统汞累积与大气汞浓度有显著的相关（相关系数分别为ｒ植＝０．８８２＊＊,ｎ＝５３;ｒ土＝０．７４１＊＊,ｎ＝５２）。调查还发现,当大气汞浓度大于３０ｎｇ／ｍ３时,土壤－植物系统汞累积较为明显,因此把３０ｎｇ（Ｈｇ）／ｍ３作为本地区大气汞对土壤－植物系统造成二次污染的临界浓度     

汞甲基化细菌研究进展

汞甲基化细菌在厌氧条件下将无机汞(Hg)转化成最高毒性的甲基汞(MeHg),通过生物富集以及在食物链中的生物放大造成人类甲基汞暴露.本文综述了水环境中汞甲基化细菌的种类、系统发生、甲基化机理、甲基汞生成的空间位置和影响因素.水环境中汞甲基化主要发生在海洋、海湾、河流和湖泊的厌氧沉积物中.硫酸盐还原菌和铁还原菌是主要的汞甲基化细菌,它们的种类、群落结构和分布制约了甲基汞的生成,从而影响人体健康.汞甲基化的生化机理的研究表明,甲基汞可能产生于不同的代谢途径,但是对于汞甲基化机理仍没有一致的认识.沉积物中汞甲基化细菌的分布影响甲基汞生成的空间位置和甲基化率.因此,水环境中的地球化学因素影响甲基化细菌的分布、甲基化率和甲基汞的生成.     

凤眼莲等水生植物对重金属污水监测和净化作用的研究

本文研究了凤眼莲、芦苇、蒲草、杏菜、黑藻等高等水生植物对含砷、汞、镉污水的监测作用和净化能力以及温度、pH值等因子对植物的影响。初步认为凤眼莲是含砷污水的监测植物,同时又是含砷、汞,镉污水的净化植物。芦苇,蒲草是抗污能力较强的植物,并能吸收积累污水中的砷、汞、镉。水生植物对砷、汞、镉的忍耐力大小是因其植物生活型不同而异,一般为挺水植物>飘浮、浮叶植物>沉水植物。积累量为沉水植物>飘浮、浮叶植物>挺水植物。植物对重金属元素的吸收积累受温度和pH值等生态因子的制约。     

氟的环境地球化学行为及其对生态环境的影响

近几十年来,氟的区域性环境地球化学异常和人为环境污染所导致的植物和人体氟暴露现象引起了广泛关注,世界各国学者对不同环境介质中氟的地球化学行为进行了较为深入的研究,但仍然存在诸多争议和不确定性.本文回顾了近些年来有关氟在大气、水、土壤中的来源、数量、存在形态、迁移转化和控制因素等方面的研究成果,以及氟的地球化学行为与植物和人体氟暴露的关联性,并提出了未来有关氟的环境地球化学行为研究应优先考虑的几个方向.     

汞污染土壤植物修复技术研究进展

汞是一种全球性污染物,汞污染土壤的修复问题,一直倍受各国科学工作者关注,土壤汞污染的植物修复技术是近年来发展起来的新兴技术.其中,汞污染土壤的植物提取技术是最有发展前途的一种汞污染土壤植物修复技术.本文对国内外有关汞污染土壤的植物修复技术进行了系统分析,对有关汞污染土壤的植物修复应用技术,如植物挥发、固化及提取等修复方法进行了评述,探讨了植物修复技术在汞污染土壤修复中的应用前景.加快对汞超积累植物的筛选和植物体对重金属耐性机制的研究,对今后开展汞污染土壤的植物修复工作具有重要的现实意义.     

洪湖生态系统钙的地球化学特征

钙是湖泊生态系统中重要的营养元素,也是决定系统稳定性的重要元素之一。水中钙盐由于溶解和沉淀过程而发生迁移,植物对钙的吸收也会引起钙在系统中的重新分配,因此,水和植物是钙在湖泊生态系统中表现其地球化学特征的重要介质。本文从水、植物和沉积物三个层次讨论了钙在生态系统中的地球化学行为及其分布特征。       

苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测

采用野外生态学系统取样方法和室内理化分析方法相结合,分别从苔藓植物地球化学特征、物种丰富度、群落类型、群落的结构等生物学特征上,探讨苔藓植物对丹寨汞矿区汞污染的生态监测。丹寨汞矿区苔藓植物共20个科,34属85种;真藓科和丛藓科占优势。在汞污染程度不同的4种生境梯度中,汞含量均超出国家土壤环境质量三级土标准的10倍以上。各研究生境梯度真藓(Bryum argenteum),丛生真藓(Bryum caespiticium)和狭叶小羽藓(Haplocladium angustifolium)体内的汞含量与其生境基质(土壤)的汞含量在P＜0.01水平上呈显著的正相关;且信度系数R均大于0.9,表明被测苔藓植物在地球化学特征上具有监测环境汞污染的生态功能。物种丰富度特征方面,汞污染严重区域物种丰富度较低;而污染程度相对较轻区域物种丰富度则较大;表明了该区苔藓植物丰富度总体上可以作为环境中汞污染的监测指标之一。群落学特征方面,群落类型丰富度在汞污染较重的区域丰富度较低;而苔藓植物群落结构方面,在汞污染较重区域过渡到汞污染相对较轻区域,纯群落数在逐渐减少,但3种及3种以上组成的群落数却有所增加。表现了苔藓群落结构组成越简单则该区汞污染较严重,苔藓植物结构组成越复杂则该区的汞污染程度相对较轻。这说明了苔藓植物群落特征也较适合作为汞矿区生态监测的指标。在汞污染区过渡到相对清洁区的污染过渡带,苔藓物种多样性和群落类型趋于多样化,产生了较明显群落边缘效应。     

气候变暖对陆生植物的影响

温度是影响植物生长、发育和功能的重要环境因子,是调节许多陆地生态系统生物地球化学过程的关键因素之一.全球气候持续变暖直接或间接地对陆生植物产生不同程度的影响.本文从不同方面分析了植物对温度升高及其它生态环境因子变化交互作用下的生理生态适应机制,包括生态系统的土壤呼吸、植物的气体交换、水分关系、生物量和生产力的响应等方面的研究进展,并就未来开展陆生植物对气候变暖响应研究提出加强和改进的设想.     

陆地生态系统植被氮磷化学计量研究进展

因化学功能的耦合和元素的不可替代性, 植物对N、P的需求和利用存在严格的比例。植物N、P化学计量在不同功能群、生长地区、生长季、器官之间以及环境梯度下存在明显的变化规律。多数研究从N、P浓度、N:P及N、P间异速指数等角度分析了植物化学计量变化规律, 并探讨其在全球范围内的具体数值。为增进对植物响应全球变化的理解, 该文综述了N、P化学计量的影响因素及其机理的最新研究进展, 并指出未来拟重点研究的方向。     

旧大陆的蒿属植物

本文报导了亚、欧、非三洲的蒿属(Artemisia Linn.)植物的系统分类、分布及区系地理等。在系统分类与分布项中,作者介绍了各学者研究该属的观点;分亚属、组的特点,亲缘关系及经订正与考证的该属298种、63变种及补遗5种、2变种的正名、异名及其分布地区。在区系地理项中,作者结合古植物孢粉证据,论述了该属的起源中心、冰期前后该属植物在地球上的迁移路线、现代分布中心、分布区密集中心及次生的起源、分化与分布中心等,同时对亚、欧、非三洲蒿属区系分10亚区、28地区成分加以论述。     

贵州草海水生植物汞分布及其对沉积物汞的响应

以国家自然保护区草海湿地为研究对象,采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的主要优势植物,测定其汞和甲基汞,探讨水生植物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应,并评估其面临的汞污染风险。结果表明:水生植物总汞含量为5.18~40.06 ng·g-1(均值12.78 ng·g-1),与其他自然保护区报道的植物汞含量相当,其中茎叶汞含量平均值较高的有空心莲子草、小茨藻、水蓼等。水生植物甲基汞含量为0.04~2.47 ng·g-1(均值0.34 ng·g-1),其中茎叶甲基汞含量与总汞呈显著正相关性(r=0.38,n=46,P0.01)。湖边浅水区沉水植物中总汞和甲基汞平均含量均明显高于湖中深水区相同种类的植物,与沉积物中甲基汞浓度的空间分布特征一致,但与沉积物总汞空间分布特征相反,表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区。不同采样点沉积物有机质的含量差异以及浅水区沉积物存在的干湿交替可能导致了湖中湖边植物汞和甲基汞含量的明显差异,其具体影响机制还需进一步深入研究。     

土壤硒及其与植物硒营养的关系

综述了土壤中Se的形态分布、有效性及其与植物关系研究方面的进展。论述了不同形态的Se在土壤中分布情况、对植物的有效性与土壤pH值、化学及矿物学组成、吸附表面、氧化还原状态等物理化学性质的关系;Se在植物中的富集、转化及其对植物的抗氧化、促进生长、提高产量和质量等各种生物学效应;并在此基础上对Se的应用前景做了展望。     

贵州万山汞矿地区的植物及植物积累汞的研究

本文分析了矿区地表异常地段的土壤汞水平和植物群落,提出了自然条件下划分野生植物含汞水平标准,并研究了它们积累汞的规律。在大气含汞量极高的情况下,强富汞植物,弱富汞植物和中富汞植物都相应增加体内的汞积累。野菊花,大叶胡枝子,牛筋树可以作为大气汞污染物的净化植物。矿区农田土壤含汞量较高,农作物可食部位的含汞量都超标,菜蔬类尤为严重。在植物群落汞积累与环境因子关系的探讨中,认为草本植物和部分灌木的汞积累与下层土壤有机质和坡向关系密切,木本植物老枝含汞量受下层土壤含汞量的控制,也受土壤干湿度的影响。     

植物生态化学计量内稳性特征

化学计量内稳性是生态化学计量学研究的核心概念之一,是指生物在面对外界变化的时候保持自身化学组成相对稳定的能力,其反映了生物对周围环境变化作出的生理和生化响应与适应。通过研究植物生态化学计量内稳性,有助于深入了解植物对环境的适应策略和生态适应性,以及植物化学计量内稳性与生态系统功能的关系,但目前关于植物生态化学计量内稳性的研究较少。已有的研究结果表明:不同物种或功能群由于其生长策略不同而具有不同的生态化学计量内稳性特征;同一物种的不同器官、不同生长阶段以及不同元素的内稳性存在较大的差异。该文对植物生态化学计量内稳性概念、内稳性指数的测算方法,不同植物物种或功能群、不同器官、不同生长阶段内稳性特征,以及植物内稳性与生态系统结构、功能和稳定性的关系等方面进行了综述,并结合现已开展的工作,对有待进一步拓展的相关植物生态化学计量内稳性研究领域进行了展望,以期为促进国内相关研究工作的开展提供参考。     

植物铁素营养的生理生态观

本文从铁元素地球化学、影响植物铁素营养有效性的各种因素、铁的生理功能、铁素吸收与运转机制、铁素营养失调及其矫正等方面综述了铁素营养研究最新进展。