螯合剂强化重金属污染土壤植物修复的机制和应用研究进展

螯合剂能活化土壤中的重金属离子,提高其生物有效性;与重金属离子结合形成螯合物,降低重金属对植物的毒性;促进植物对重金属的吸收和由根部向地上部转运能力,从而可以提高植物重金属的累积量和提取效率．螯合剂的作用因螯合剂和重金属种类的不同而异：人工合成的多羧基氨基酸ED-TA强化植物修复Pb污染土壤的能力最强,但对Cd污染土壤的作用较小．天然的多羧基氨基酸EDDS对提高植物提取CA和Pb的作用不如EDTA,但对Cu和Zn提取作用较强;此外,EDDS对提高植物吸收Cu,Pb和Zn的效果高于NTA．EDTA及其复合物在土壤中持续时间长,生物毒性较大,易造成环境二次污染;与之相比,EDDS和NTA易于生物降解,其中EDDS将可能成为人工多羧基氨基酸的替代品．目前,螯合剂诱导的植物提取效率较低,这可能与添加螯合剂的时间和剂量以及植物种类有关．本文主要综述了螯合剂增强植物提取的作用机制、应用效果和存在问题,并提出了进一步研究的方向．     

重金属污染土壤化学萃取修复技术影响因素分析

研究了重金属污染土壤化学萃取修复技术中一些关键因素对重金属萃取效率的影响．研究发现,腐殖酸对Cu和Zn在萃取剂中的溶解有促进作用,而对Pb和Cd有阻碍作用;粘土比砂土中的重金属更难于被萃取出来;酸性过强的土壤容易使EDTA发生质子化,从而降低其萃取能力;EDTA对Pb和Cd,OA对Cu和Zn分别表现出了强的萃取能力;生物表面活性剂可以作为添加荆来提高重金属的萃出效率。     

重金属复合污染对小麦生物量的影响

针对重金属Cd、Pb、Cu、Zn作为复合体对土壤--植物系统的污染时有发生,实验研究了重金属复合污染对盆栽小麦生物量的影响.结果表明,随着Cd、Pb、Cu、Zn四种重金属元素处理浓度的不断升高,小麦的根、穗、茎和叶等生物量总的趋势为不断降低;由于Cu、Zn两种金属是小麦生长必需的微量元素,所以在Cu、Zn低浓度处理状态下,能够抑制Cd、Pb等复合作用的影响,从而使小麦生物量降低幅度相对减少.     

海泡石修复重金属Pb、Zn、Cd复合污染的土壤

为研究海泡石对重金属Pb、Zn、Cd复合污染土壤的修复效果,通过盆栽实验,分析了海泡石对植物生物量,植物体内重金属浓度、P浓度以及土壤中重金属形态的影响。结果表明：重金属污染土壤中添加海泡石可显著促进玉米的生长及玉米对P的吸收,抑制土壤对重金属Pb、Zn、Cd的吸收。海泡石可显著降低土壤可交换态重金属浓度,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机物结合态和残渣态重金属浓度,从而抑制植株对重金属的吸收,有效阻隔重金属在土壤-植物系统内的迁移。该物质具有较大的比表面积和较强的吸附能力,对重金属离子的吸附属于表面络合吸附和离子交换吸附,对重金属复合污染土壤具有较好的修复效果。     

双穗雀稗对5种重金属单-胁迫的生长响应和吸收性研究

以现行土壤环境质量标准为浓度设置依据,结合实际土壤污染状况,研究了不同浓度的Cd、Pb、Cu、Zn和Cr 5种重金属单一处理对双穗雀稗生长特性的影响及双穗雀稗对其吸收性.结果表明:(1)在双穗雀稗正常生长下,Cd、Pb土壤临界值分别达到80 mg kg-1和500 mg kg-1水平以上;Cr临界值在100-120 mg kg-1之间;Zn临界值为400 mg kg-1;Cu临界值在100 mg kg-1以下.(2)双穗雀稗地上部Cd、Zn和Cr含量都随着处理浓度的增加而升高;地上部Pb和Cu含量随着处理浓度的增加先升高后降低.双穗雀稗富集系数大于1的有Cd、Cu和Zn处理,其中Cd在10mg kg-1和Zn在200 mg kg-1处理时富集系数最大,分别为1.87和2.74;Cu在200 mg kg-1处理时富集系数最大,达到7.66,此时双穗雀稗具备了超积累Cu的特征.双穗雀稗对土壤中Zn、Cu、Cd有较强的富集效率,而对Cr和Pb的富集能力较小.     

污泥农用对碱性土壤重金属元素形态分布的影响

采用一种新的连续浸提方法,研究污泥长期(8 a)施用对碱性土壤中Zn、Cu、Ni、Cd和Pb元素的总量及元素形态分布的影响。结果表明:污泥农用显著增加了土壤中Zn、Cu、Cd和Pb元素的总量,而对Ni元素的总量无显著影响;土壤中Zn、Ni、Cd和Pb元素的主要存在形态为残渣态(61%~84%),其次为乙二胺四乙酸(EDTA)提取态,而Cu元素主要为EDTA提取态(42%);污泥农用对土壤中Ni和Pb元素的形态分布无显著影响,但提高了Zn、Cu和Cd元素的EDTA提取态、Zn和Cu元素的有机质结合态以及Cd元素的残渣态比例,而且减小了Zn元素的残渣态、Zn和Cu元素的晶体铁铝氧化物结合态、Cu元素的醋酸-醋酸钠提取态以及Cd元素的可交换态比例;土壤重金属总量、p H和有机质含量是影响重金属元素形态分布的主要因素。     

螯合剂对香樟生理特征和镉积累效率的影响

植物修复效率常常受限于污染土壤中较低的重金属生物有效性,添加螯合剂活化土壤中的重金属以提升植物修复效率是一种重要的技术措施.采用盆栽实验研究了EDTA(0.25 mmol·kg-1)和柠檬酸(0.2mmol·kg-1)对Cd污染条件下(10 mg·kg-1)香樟(Cinnamomum camphora)幼苗生物量积累、生理特征、养分含量以及Cd积累量的效应.结果表明,在Cd污染条件下,单独添加EDTA、柠檬酸以及复合添加2种螯合剂一定程度增加了香樟幼苗的细根生物量,但对其它器官生物量、总生物量以及根冠比没有显著影响;添加以上螯合剂增强了叶片超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低了过氧化物酶(POD)的活性,但并未显著影响丙二醛(MDA)的含量;单独添加EDTA增加了细根的N含量(质量分数约14%)以及叶片的P含量(质量分数约15%),添加柠檬酸及复合添加2种螯合剂降低了香樟细根的N含量(均降低约20%)以及茎的P含量(分别降低约41%和36%);单独添加柠檬酸并没有显著促进各器官Cd的吸收和积累,但单独添加EDTA和复合添加2种螯合剂显著增加了香樟各器官Cd的含量和积累量,与单独添加2种螯合剂相比,复合添加2种螯合剂对Cd的积累表现出协同促进作用.这些结果表明,复合添加2种螯合剂的条件下,虽然香樟幼苗Cd的吸收和积累效率最高,但N、P等养分却受到更显著的负面影响,可能会对香樟的后续生长和Cd积累效率产生负面效应,因此认为单独施加EDTA能够提升Cd抽提效率,并且不会对香樟的生理特征产生负面影响,是比较适宜的方法.     

"采矿区重金属污染土壤的植物修复"通过科技成果鉴定

华南理工大学环境学院党志教授承担的项目“采矿区重金属污染土壤的植物修复”于2005年8月5日通过了由广东省环境保护局组织的科技成果鉴定。该项目对大宝山矿区尾矿、水体、土影沉积物以及植物中的重金属污染分布特征及其化学形态进行了详细研究,探讨了重金属的环境生物效应及其在介质间的迁移转化规律和机制,对矿区污染状况进行了评价。该项目筛选出一种适应广东自然环境条件的生长速度快、生物量大且对重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）有较强耐性和富集能力的玉米品种,并且在高效螯合添加剂强化下,玉米吸收和富集重金属的能力显著增强,所用添加剂既能大大提高植物修复效率又有适度的生物降解性,其环境风险显著小于EDTA。     

三种提取剂对凤丹根际土壤重金属提取效率的影响

土壤重金属有效态含量更适合表征土壤重金属对环境的影响能力。采用人工外源添加方式配制Cu、Pb、Cd单一污染土壤,并选用3种提取剂[乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)和(HCl)]进行单独提取,以研究不同提取剂对凤丹根际土壤中重金属的提取效率,为铜陵尾矿区土壤重金属污染修复治理提供科学依据。结果表明:3种提取剂对重金属Cu、Pb和Cd提取量和提取率由大到小依次为EDTA-2Na、HCl、DTPA;就3种提取剂下凤丹根际土壤不同重金属的提取效率而言,EDTA-2Na适合对Pb的提取;HCl和DTPA适合对Cd的提取,EDTA次之;DTPA较适合对Cu的提取。     

早期抽薹当归中重金属含量特征

重金属耐性植物的筛选是植物修复技术的基础和关键.本文以早期抽薹当归为研究对象,采用大田种植方式分析了当归全株不同部位的重金属含量.结果表明,早期抽薹当归种植地土壤中重金属含量较低,未形成污染;当归全株中重金属含量从高到低依次为CuZnHgPbAs;Cu含量高于其它金属,地上部分吸收量为11381.66μg·kg-1,根含量为6790.56μg·kg-1;当归抽薹结籽后地上生物量平均2217.04kg·ha-1,最高为可达3090.96kg·ha-1,可吸收Cu 23.52g·ha-1,Zn 1.57g·ha-1,As 0.03g·ha-1,Hg 0.08g·ha-1,Pb 0.13g·ha-1.当归对Cu的富集系数和转运系数分别为274.76和1.68,对Cu的富集量显著高于其它重金属;Hg的富集系数为17.81,转运系数0.22最低,根是Hg的主要富集部位.早期抽薹当归对重金属Cu具有较强的富集作用,作为重金属富集植物可实现资源综合利用.     

重金属在土壤中的形态分布及其在空心菜中的富集研究

通过盆栽实验,研究了Cu、Zn、Pb、Cd在空心菜中的富集作用,并采用BCR提取方法,对盆栽土壤中4种重金属的化学形态进行了分析.研究结果表明,Cd主要以水溶态、可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态为主;Pb主要以残渣态为主;Zn主要以残渣态和水溶态、可交换态、碳酸盐结合态为主;Cu在土壤中的形态分布与土壤中Cu的含量有关.4种重金属的生物有效性表现为Cd>Zn>Cu>Pb.重金属在空心菜中的吸收富集能力与土壤中重金属的形态,尤其是水溶态、可交换态、碳酸盐结合态关系密切.空心菜中重金属富集系数大小表现为Cd>Zn>Cu>Pb.空心菜地下部4种重金属富集系数远远高于地上部.     

杭州市和睦湿地农田蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni污染评价及富集特性研究

就杭州市和睦湿地农田土壤不同蔬菜中Cu、Zn、Ph、Cd、Cr和Ni污染状况及富集特性进行了研究．结果表明,所检6种蔬菜的茎叶和根系中平均含Cu量、含zn量以及含Cd量均未超标,而Pb含量远远超过了限量标准．从单项污染指数看,各蔬菜（雪菜、芥菜、大白菜、小白菜、蚕豆、萝卜茎叶中Cu、Zn、Cd、Cr、Ni均达清洁水平．但是,6种蔬菜的茎叶及根系中Pb污染均达重度污染程度．从综合污染指数看,6种蔬菜茎叶及根系重金属污染程度均属于重度污染,且各蔬菜茎叶的综合污染指数大小顺序为：蚕豆〉萝卜〉芥菜〉小白菜〉大白菜〉雪菜．不同蔬菜茎叶及根系对重金属的富集能力大小顺序均为Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Cd,各蔬菜茎叶对重金属Cu、Zn、Ni、Cr、Cd多为轻度富集,而对Pb则多为中度富集和高度富集,且不同蔬菜茎叶Pb富集系数大小顺序为：蚕豆〉萝卜〉芥菜〉小白菜〉大白菜〉雪菜,故和睦湿地农田土壤及蔬菜中的Pb污染应引起重视．     

污泥堆肥对园林植物生长及重金属积累的影响

采用盆栽土培试验的方法,研究了污泥堆肥土地利用对高羊茅(Festuca arundinacea Schreb)和万寿菊(Tagetes erecta)生长及重金属积累特性的影响.结果表明,施用污泥堆肥可显著提高土壤中Zn,Cu和Pb重金属的含量,高羊芧和万寿菊在污泥堆肥施用比例分别为0～10%和0～5%时,植物生物量、株高及总氮、总磷的吸收均随污泥堆肥施用比例的增加而增加,2种植物对Zn均表现出比Cu更强的富集能力,其次是Cr,Ni,而对Cd,Pb的富集能力最低,就不同植物对同种重金属吸收而言,高羊茅对Zn,Cu,Cr和Ni的富集能力显著高于万寿菊,综合分析认为,高羊茅和万寿菊在污泥堆肥施用比例分别为10%和5%时,对污泥混配土壤中的重金属尤其是Zn和Cu的去除效果最佳.     

双穗雀稗重金属耐性种群在铅锌尾矿生长的野外实验研究

利用双穗雀稗（Ｐａｓｐａｌｕｍ ｄｉｓｔｉｃｈｕｍ）的重金属耐性生态型,结合土壤、垃圾和石灰改良尾矿央广东乐昌进行了为期一年的尾矿植被重建的野外试验,重金属毒性和极端贫瘠和乐昌站尾矿植物定居的限制因子,野外试验第１次收割结果表明（３个月）,双穗雀稗可以在乐昌铅锌尾矿正常生长,而尾矿覆盖５ｃｍ的土壤或垃圾则可大幅提高它的生物量,施 用石灰不仅促进植物的生长,同时可抑制植物对重金属的吸收,第２次收割结     

城市污泥中重金属形态及资源化可行性分析

以南方某市6个污水处理厂为例,分析污泥中重金属Cu,Zn,Ni,Pb,Cd,Cr的质量比及其形态分布特征,分析污泥农用的最大施用量和制砖的最大添加量.结果表明:污泥中的Pb,Ni,Cd有效态比例较高,Zn,Cr主要以不可利用态存在,Cu主要以潜在有效态和不可利用态存在.污泥农用的静态环境容量分析结果显示:不同来源污泥的最大施用量有显著差异,可将Cd作为主要监控污染元素,同时作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标,以保证土壤环境安全.通过制砖污泥添加比例的计算,选取Cu作为E污水厂污泥制砖过程的限制性指标,其余5个污水处理厂的限制性指标为Cr.     

鄱阳湖饶河入湖段底泥中重金属的污染特性

饶河是鄱阳湖流域的五大水系之一，是鄱阳湖流域重金属污染最严重的区域之一．该文对鄱阳湖饶河入湖段设置了两个采样点，对样点中的底泥、土壤样品进行了重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd的分析与测定，根据测定结果，分析了饶河入湖段重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd污染的主要特性．研究结果表明，鄱阳湖饶河入湖段的重金属污染特性与土壤或底泥中的pH值负相关，pH值越低，土壤中的重金属含量更高；且各元素之间呈现出一定的相关性，即Cu、Zn、Pb三种元素之间呈极显著正相关，这表明在鄱阳湖饶河入湖段呈现出重金属复合污染的趋势．     

锑矿区土壤和蔬菜重金属污染及健康风险评价

为探究矿业开采对土壤-作物系统产生的影响,以湖南锑矿区为例,通过野外调查采集土壤、蔬菜和植物样品共233件,分析了矿区土壤和蔬菜中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg的含量分布,并采用目标危险系数法评价了矿区居民通过食用蔬菜摄入重金属的健康风险。结果表明：表层土壤中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg平均含量均超过湖南省背景值,Cd和As的平均浓度均超过我国农田土壤风险筛选值。蔬菜中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg五种元素的超标率分别为100%、91.26%、83.50%、80.58%、81.55%,叶菜类对9种重金属的富集能力基本强于其他类蔬菜。矿区成人长期食用白菜会对健康造成影响,且成人摄食蔬菜的重金属健康风险高于儿童。醉蝶花对重金属As和Sb有较强的吸收能力,可作为锑矿区生态恢复中的优势物种。     

两种杂草修复污水厂污泥重金属污染的应用研究

以酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、牛筋草(Eleusine indica)为试材,通过盆栽试验研究了杂草对污泥重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni的去除效果.结果表明,酸模叶蓼对Zn的去除率达到61.73%,对Ni的去除率为45.75%.对Zn、Ni具有良好的富集作用,可用于修复以Zn、Ni为主的重金属污染.将污泥与土壤按1∶3混合作为牛筋草的培养土,并适当地增加收割牛筋草的次数,能显著提高修复效率;牛筋草对Cu、Zn、Cd、Ni具有良好的富集作用,可作为Cu、Zn、Cd、Ni污染的修复植物.     

腐殖酸对污灌土壤中Cu、Cd、Pb、Zn形态影响的研究

选用白银地区污灌土壤为供试样品,在土样中分别加入腐殖酸、EDTA、柠檬酸三钠和乙酸,采用连续浸提法对比研究了外源腐殖酸对污灌土壤中有毒重金属不同形态的影响.实验结果表明,在污灌土壤中添加腐殖酸可改变土壤对重金属不同形态的吸持能力,使具有直接生物毒性的重金属可溶态急剧减少60%~80%,重金属氧化物结合态、碳酸盐结合态及有机结合态增加,从而降低重金属在土壤中的流动性、活性和生物可利用性.     

Effects of five heavy metals at sub-lethal concentrations on the growth and photosynthesis of Chlorella vulgaris

The impact of sub-lethal concentrations(0.05,0.5,5 μmol L 1) of the heavy metals copper(Cu),chromium(Cr),zinc(Zn),cadmium(Cd) and lead(Pb) on the growth and photosynthesis of Chlorella vulgaris was studied during 96 h exposure experiments.The results showed that the effects of these five metals on the growth of Chlorella vulgaris were dependent on both concentration and exposure time.It was found that 5 μmol L 1 treatments of Cu,Cr,Zn,Cd and Pb significantly inhibited the growth of Chlorella vulgaris,and the effect became weaker with an increase in exposure duration.Different effects on chlorophyll fluorescence were found for different metals,with Cu and Cr having an inhibiting effect and Zn and Cd having a promoting effect.The effects of heavy metals upon the growth and photosynthesis of Chlorella vulgaris were independent of each other and not causally related.