锌镉单一胁迫对景观植物生理生化特性及重金属富集的影响

以景观植物黑美人和白掌为试验对象,通过水培试验,研究在锌(Zn)、镉(Cd)单一胁迫下,黑美人和白掌体内叶绿素、游离脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、过氧化物酶活性的生理生化特性及重金属积累特征.(1)随着重金属Zn和Cd处理浓度的升高,黑美人和白掌体内叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及过氧化物酶活性均呈先升后降的态势,而丙二醛含量则呈递增趋势,游离脯氨酸含量随着Zn处理浓度的升高表现出递增的变化规律.(2)在同一处理水平下,随着培养时间的持续,黑美人和白掌体内游离脯氨酸和可溶性糖含量均呈递增趋势.(3)随着重金属处理浓度的增加,黑美人和白掌体内各部分的累积量也相应增加.Zn胁迫下,黑美人地上部分Zn积累含量高于根系,白掌重金属积累量则主要集中在根部.Cd胁迫下,低浓度Cd2+≤25 mg/L时,黑美人Cd积累量表现为根系高于地上部分;高浓度Cd2+≥50 mg/L时,则表现为地上部分高于根系.总体研究表明,景观植物黑美人和白掌在重金属Zn和Cd的胁迫下,表现出一定的耐受力和重金属积累能力.     

杂草中具重金属超积累特征植物的筛选

针对目前植物修复中Cd单一污染和Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的超富集植物缺乏研究,采用田间盆栽模拟试验方法,对东北沈阳地区20科54种田间杂草植物进行其重金属耐性及积累能力的初步系统研究.结果发现:蒲公英(Taraxacum mongolicum)、龙葵(Solanum nigrum)和小白酒花(Conyza canadensis)对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染耐性均较强,对Cd有较高的积累能力,具有超富集植物的基本特征,进一步研究的价值很大.重金属元素间存在着协同和拮抗效应,在进行超富集植物筛选时,单一元素试验应与复合元素试验相结合,同时建议在利用某种重金属超富集植物进行修复实践之前,也应该进行类似的评估,以确保修复效果.田间盆栽模拟试验具有方法简单,接近植物生长环境条件,便于植物种识别鉴定等优点,是筛选重金属富集植物的一种尝试.     

大白菜(Brassica pekinensis L.)对镉富集基因型差异的研究

研究了15种大白菜基因型对镉(Cd)富集的基因型差异,以期筛选出低积累Cd的白菜基因型.盆栽试验结果表明,不同白菜基因型的Cd含量、富集系数(BFs)和转运系数(TFs)差异显著(P0.05).丰源新3号、现代夏秋和春秋六轮的Cd积累量均小于0.50mg/kg,其富集系数和转运系数都小于1.0,具有一定低积累Cd的潜力.大田试验的结果表明丰源新3号的Cd含量小于0.50mg/kg,富集系数和转运系数均小于1.0,表明其为排斥Cd的白菜基因型.现代夏秋和春秋六轮的富集系数和转运系数均小于1.0,但其地上部Cd含量均高于0.50mg/kg,不属于Cd低积累白菜.值得注意的.北京小杂56在盆栽和大田中的Cd含量、富集系数和转运系数均大于1.0,可用于植物修复污染土壤.     

南洞庭湖湿地优势植物重金属含量及富集特征

通过野外调查采样,分析了南洞庭湖湿地8个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及南洞庭湖湿地9种优势植物对Cd、Cu和Sb的吸收及富集特性.结果表明,南洞庭湖湿地土壤中3种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Cd污染最严重.9种优势植物体内Cd、As和Sb的含量较高,具有修复洞庭湖湿地土壤Cd、As和Sb污染的潜力.其中蒌蒿(Artemisia selengensis)对Cd和Sb表现出显著的富集转移特征,可作为洞庭湖湿地土壤污染修复的备选材料.八棱麻(Boehmeria siamensis)对Sb的富集系数和转运系数均大于1,对重金属有较强耐受性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景.     

18种杂草对重金属的超积累特性研究

针对目前植物修复中Cd—Cu—Zn—Pb复合污染的超富集植物缺乏研究，采用小区试验方法，对东北沈阳地区9科18种田间杂草植物进行其积累特性的初步研究。结果表明：狼把草(Bidens tripartite)、龙葵(Solanum nigrum)地上部Cd和Zn的富集系数均大于1，且地上部Cd和Zn的含量大于根部Cd和Zn的含量，具备了重金属超富集植物的基本特征，杂草植物地上部重金属含量与植物地上部生物量的相关分析表明，这些植物对重金属的积累量与植物地上部生物量的大小无关，它们对重金属污染土壤修复具有重要意义。     

基于重金属积累特征的城市绿化树种配置模式研究

用原子吸收法测定了芜湖市城区干道土壤与植物重金属(Cd、Pb、Zn、Cu)的平均含量,并分析了植物的重金属富集系数.结果表明:芜湖市城区已受到重金属的不同程度污染,土壤重金属元素的污染程度以Cd、Cu为最高,其次为Pb,污染程度最轻的为Zn.各绿化树种对重金属的积累特征表现为器官差异和金属差异性,即叶>茎及Cu>Zn>Pb>Cd.就所研究树种的综合富集系数而言,红枫是提取城市生态系统中重金属较为理想的树种之一.在重金属Cd污染较严重的区域宜栽种红枫、鸡爪槭、桂花等;Pb污染区可选择栽种红枫、鸡爪槭、银杏;Cu污染区可栽种红枫、女贞;Zn污染区可以选择龙柏和黄杨等.     

14种叶菜类蔬菜对土壤中重金属吸收累积差异的分析与评价

为筛选低累积型蔬菜品种,科学预防蔬菜重金属污染,合理利用农田耕地资源,降低潜在的健康风险,采用盆栽试验和聚类分析方法,对14种叶菜类蔬菜吸收累积土壤中6种重金属(Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn)元素的能力差异进行分析与评价。结果表明,14种叶菜类蔬菜吸收累积重金属能力差异较大,其中菠菜Cd,Zn超标率均为33.33%,特菜Cd超标率为11.11%,其它品种重金属质量分数均符合食品中污染物限量标准(GB 2762—2012);富集系数均值由大到小的排列顺序为Cd,Cu,Zn,Ni,Cr,Pb,其中Cd富集系数均值为3.208,其它元素富集系数均值低于1,Pb富集系数均值最低,仅为0.033;转运系数均值除Ni,Zn高于1外,其它元素均低于1。聚类分析筛选结果表明,Cd低积累品种包括茴香、油菜、小白菜、茼蒿、韭菜;Cr低积累品种包括茼蒿、苦苣、空心菜、芹菜、茴香、苋菜;Cu低积累品种包括小白菜、油菜、生菜、油麦菜;Ni低积累品种包括油菜、小白菜、油麦菜;Pb低积累品种包括茴香、苋菜、茼蒿、香菜;Zn低积累品种包括小白菜、油麦菜、生菜、茼蒿、苦苣、空心菜、油菜、芹菜、茴香。油菜、小白菜为Cd,Cu,Ni,Zn低积累品种;茴香为Cd,Cr,Pb,Zn低积累品种;茼蒿为Cd,Cr,Pb,Zn低积累品种;苦苣、空心菜、芹菜为Cr,Zn低积累品种;茴香、苋菜、茼蒿为Cr,Pb低积累品种;生菜为Cu,Zn低积累品种;油麦菜为Cu,Ni,Zn低积累品种。14种叶菜类蔬菜中,6种重金属元素质量比与富集系数呈极显著正相关,表明重金属富集系数大小可以表征蔬菜吸收累积重金属能力的高低。研究提出,依据叶菜类蔬菜不同品种对重金属吸收富集和转运能力的差异,可在土壤重金属污染较为严重的区域选择种植低积累型蔬菜品种。     

矿区土壤-玉米重金属富集及健康风险

为研究矿区农田土壤-玉米系统中重金属的富集迁移,以安徽省淮北煤田临涣矿区为例,对该区玉米地中Cd、Ni、Pb、Cr、Zn和Cu的含量、玉米植株富集转移系数及健康风险进行分析。结果表明,除Cd超过国家土壤二级标准的28.57%,其余均未超过相应标准;地累积污染评价结果显示,Cd和Cu属于无污染-轻污染,其余几种重金属都属于无污染;除Cu外,其余几种被吸收到玉米体内的重金属大部分都积累在根部,且Cd的富集转移系数最大;运用目标危险系数法进行健康风险评价,结果表明,六种重金属对儿童引起的健康风险均大于成人,且健康风险指数的大小为PbNiCuCdZnCr。     

鄱阳湖湿地水生生物重金属污染的特性分析

选取鄱阳湖区饶河入湖段、吴城自然保护区、南矶山自然保护区等典型样地为主要研究对象,分析了田螺(C.cathayensis)、鲫鱼(Carassius auratus)、克氏鳌虾(procambius clarkii)、小虾等典型的水生动物以及湖区主要水生植物类群中Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素的污染水平及富集系数.分析结果表明,动物样品中,田螺、克氏鳌虾、小虾体内具有较高的重金属含量;而各种水生植物对Cu、Zn、Pb均有不同程度的吸收,其中Zn和Cu作为生命的必需元素更易被植物所吸收或富集;而Pb与Cd作为毒性元素被植物体的吸收程度各不相同,其中绝大多数植物对Cd的吸收量极少,表现出一定的抗性.植物的重金属富集水平与其生长环境的重金属浓度相关性较明显,环境背景中重金属含量水平越高,植物富集重金属的含量水平也越高.     

单一重金属胁迫下4个桂花品种幼苗的吸收转运和积累特性比较

为了探讨Cd、Pb、Cu单一胁迫下4个桂花品种(密结银桂、天香台阁、柳叶黄、满条红)的生长适应性,采用盆栽试验法,研究不同重金属处理(Cd:0,50,100,200mg·kg~(-1);Pb:0,100,500,1 000mg·kg-1;Cu:0,50,100,200mg·kg~(-1))下桂花幼苗的生长量及吸收积累特性.结果表明:(1)低浓度Cd、Pb、Cu处理对4个桂花品种生长没有明显的伤害现象,甚至表现出促进作用,而较高浓度的重金属胁迫明显抑制了4个桂花品种的生长;(2)单一重金属胁迫下,4个桂花品种幼苗根、茎、叶组织中重金属含量伴随处理浓度的增加而增加;当受到胁迫后,重金属主要积累在幼苗的根部,只有少量重金属转移到茎、叶中;(3)一定程度上,4个桂花品种对Cd、Pb、Cu污染均有较强的耐性,其在重金属污染土壤的修复中具有一定的应用价值.建议Cd污染区域选用天香台阁,Pb污染区域选用柳叶黄,Cu污染区域可选用密结银桂.     

硅胶分离富集-火焰原子吸收法测定镉和锰

利用高温处理过的硅胶作为固相萃取剂,富集样品中的痕量金属Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）,并用火焰原子吸 收光谱法（FAAS）进行检测.考察了硅胶用量、pH、酸体积、酸浓度等对吸附率和解吸率的影响,同时考察了静态饱和吸附容量和共存离子的影响.结果表明,当硅胶用量为0.3 g和pH为6.0时,硅胶对Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）的吸附率均可达到90％以上;用0.1 mol/L的HNO3可把吸附在硅胶上的Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）定量洗脱.硅胶对Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）的静态饱和吸附容量分别为45.5 mg/g和35.3 mg/g;此法对Cd（Ⅱ）的检出限为3.10 μg/L,对Mn（Ⅱ）的检出限为2.90 μg/L;相对标准偏差分别为2.1％和2.2％.在优化的实验条件下,实测水样中Cd（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）的含量,加标回收率均为97 %104％,结果令人满意.     

壳聚糖-纳米零价铁球去除水中二价镉的研究

为了更好地利用纳米零价铁修复水体镉污染,以壳聚糖为载体,制备出壳聚糖-纳米零价铁球用以去除水中的镉(Cd(Ⅱ)).利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对壳聚糖-纳米零价铁球进行表征分析,通过对比与Cd(Ⅱ)溶液反应前后的样品的X线光电子能谱探讨壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理,并进行批实验研究环境因素对去除效果的影响.研究结果表明:制备出的壳聚糖-纳米零价铁球为规则均一的黑色球体,粒径约为3.1 mm;所有壳聚糖-纳米零价铁球均具有多孔结构,平均孔径约为40.6μm,且纳米零价铁均匀分布在球内;壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理包括物理吸附过程和化学还原过程,且化学还原过程起主要作用;批实验结果显示壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除率随pH值、反应温度和纳米零价铁投加量的增加而增大,随Cd(Ⅱ)初始质量浓度的升高而减小.     

丁二酮肟修饰玻碳电极差分脉冲溶出伏安法测量痕量镉

以丁二酮肟作为修饰剂制备化学修饰电极,用于痕量镉的伏安法测定．研究了支持电解质种类及酸度、修饰膜厚度、富集电位、富集时间、扫描速度等因素对伏安曲线的影响,获得较为优化的测试条件,在0．1mo/L HAc—NaAc缓冲溶液（pH=4．0）中,ca（Ⅱ）的浓度在2．0×10^-9moL／L-2．0×10^-6 moL／L范围内与它的氧化峰电流呈良好线性关系,检测限达2．0×10^-9 moL／L．该电极具有很好的重现性．在含4．0×10^-7moL／Lcd（n）试液中连续测定10次,其RSD为7．8％．本法用于环境污水样（咸宁市咸安区的西河水）测定,获得满意的结果．     

河道沉积物中重金属的生态修复及根际细菌的原位检测

调查分析了哈尔滨某排污河道化工区段表层沉积物中的重金属（Pb、Zn、Cr、As、Ni、Cu和Cd）含量,通过盆栽试验研究了4种当地具有金属耐性的植物（玉米、酸模叶蓼、龙葵和酸模）对受污染的河道沉积物中重金属的修复效果,进而调查了这4种植物对重金属赋值形态的影响、富集能力及重金属的转运能力.结果显示,排污河道沉积物受到多种重金属的复合污染.表层沉积物中重金属经过两季植物修复后,7种重金属的残渣态均有不同程度的减少,并且金属形态逐渐向铁锰氧化态及可交换态转化,结果说明供试植物能够调节沉积物中重金属的生物有效性.重金属在沉积物中与在植物体内具有相同的总含量趋势：Zn＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu＞As＞Cd,该趋势也反映出4种供试植物的生物监测潜能.植物对重金属表现出不同的吸收特性,4种植物对Zn和Ni的富集量相对较大,而Cu在植物地上部分的含量普遍较低,Zn和Ni在植物组织中的含量范围分别为108.4~543.92 mg/kg和36.8~246.91 mg/kg.总体来说,这4种植物主要将金属元素积累在根部,而非地上部分,表现出对重金属的耐受性.酸模叶蓼、酸模和龙葵这3种植物的地上部分分别积累了高浓度的Pb、Zn和Cd,并且具有较高的转运系数（TF>1）,反映出这3种植物对相应的重金属具有植物提取的潜力.采用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术,分析对照和经过栽培试验后根际沉积物中真细菌的数量和空间分布,结果表明植物对沉积物中的细菌有明显的活化作用.     

水化硅酸钙形成过程中对Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的俘获作用

利用分析纯CaO,H2SiO3和Cd（NO3）：·4H2OE或Zn（NO3）2]在液相中人工合成n（Ca）／n（si）为1．6和0．7的2种含Cd（Ⅱ）或含Zn（Ⅱ）的水化硅酸钙（C—s—H）,研究C—S—H在形成过程中对Cd（Ⅱ）或Zn（Ⅱ）的俘获情况。结果表明,2种n（Ca）／n（Si）的C—S—H在俘获Cd（Ⅱ）后,其XRD图谱均发生明显的变化,特别是在ca”量不足[n（Ca）／n（si）=0．7]的情况下,其晶格参数的变化较大,其特征峰无论是峰值还是峰位均发生了明显改变,表明有Cd2＋替代ca2＋进入了C—S—H晶体。2种n（Ca）／n（Si）比值的C—S—H在俘获Zn（Ⅱ）后,其XRD图谱变化很微弱,仅特征峰的峰值稍有改变,但是这也显示出Zn（Ⅱ）进入了C—S—H晶体。C—S—H均能对Cd（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）予以化学俘获。     

1种Cd（Ⅱ）配聚物的合成、晶体结构及光物理性能研究

采用水热合成法,以Cd（Ⅱ）离子为配位中心,均四苯甲酸为配体,合成了1种具有2D无限结构的Cd（Ⅱ）配位聚合物[Cd（btec）0.5（H2O）3]n（H4btec=均四苯甲酸）,并得到了它的单晶体.通过X-射线单晶衍射,确定了该配聚物的晶体结构.单晶结构分析表明,该配聚物属于三斜晶系,P-1空间群.在晶体中,中心金属Cd（Ⅱ）离子为6配位,被桥联配体均四苯甲酸根以2种配位模式连接起来,使其在ac面上形成2D层状结构,而层与层之间则是通过O-H…O型氢键被进一步连成3D氢键网络结构.在室温下,测定了配聚物固态粉末的IR（红外）,UV-Vis（紫外-可见）,荧光激发和发射光谱,并对各光谱进行了分析指认.以λEx=330nm的光激发,该配聚物在375～500nm处可发射较强的蓝色光,光物理研究表明,该发射带是源于配体的LLCT（Ligand-to-Ligand chargeTransfer,配体到配体的电荷转移）发光.     

系列Cd（Ⅱ）配合物的表面光电性质对比研究

采用水热合成法得到2种Cd（Ⅱ）配合物：[Cd（opth）（H2O）]n（1）和[Cd（phen）（Cl）2]n（2）（opth=邻苯二甲酸;phen=1,10-菲啰啉）.采用X-射线单晶衍射确定了配合物的结构,并通过IR,UV-Vis吸收光谱,表面光电压光谱（SPS）进行了物性表征.结构分析表明,配合物（1）是以邻苯二甲酸根为桥配体的具有2D结构的Cd（Ⅱ）配合物,其中金属Cd（Ⅱ）离子为7配位,形成帽型八面体构型;配合物（2）是以Cl%离子为桥配体的具有1D结构的Cd（Ⅱ）配合物,其中金属Cd（Ⅱ）离子为6配位,具有扭曲的八面体构型.通过SPS对2种配合物以及简单Cd（Ⅱ）配合物的光电性能进行了对比分析.结果表明,它们在300～600nm范围内均有一定的光电转换能力,而且配合物的结构、配体的种类和性质对配合物的光电响应均有明显影响.     

南丹长坡尾矿坝五种植物富集重金属的生态调查

为寻找适合矿业尾矿废弃地生态恢复和植物修复的植物,有效的进行矿业尾矿废弃地植被生态恢复,本文调查分析广西南丹长坡矿堆存50年之久的尾矿坝上的灯心草、节节草、类芦、莎草和醉鱼草的覆盖度、生物量以及植物体内的重金属含量。结果表明：这5种植物覆盖度超过40％,高度超过40cm,为该尾矿坝的优势植物,且具有较高生物量,特别是类芦、灯心草和莎草,生物量均超过20g／株（干重）,说明这些植物适合尾矿坝环境。对重金属有很高耐性。5种植物中,类芦地上部分Zn含量最高为286．45mg／kg,醉鱼草地上部分Ph和Cd含量最高,分别为148．46mg／kg和5．54mg／kg,都未达到超富集植物标准,考虑到高生物量和重金属的耐性,这5种植物在矿废弃地生态恢复和植物修复中都有一定应用价值。此外,5种植物对重金属的转运能力有较大差异,其中醉鱼草对3种重金属的转运系数均超过1,其转运机理值得进一步探讨。     

配聚物[Cd2（2,5-pdc）2（H2O）4]n的光电性能

采用水热合成法,以2,5-吡啶-二羧酸为配体,得到了Cd(Ⅱ)配聚物:[Cd2(2,5-pdc)2(H2O)4]n(2,5-H2pdc=2,5-吡啶-二羧酸).采用X射线单晶衍射确定了配聚物的晶体结构.配聚物的不对称单元为Cd2(2,5-pdc)2(H2O)4,其中两个不等效的金属Cd(Ⅱ)离子均为6配位.在配聚物晶体中,Cd(Ⅱ)离子之间通过pdc2-上的羧基O原子连接,形成了具有2D结构的配聚物,氢键进一步将其连接成3D超分子.采用表面光电压光谱(SPS)研究了配聚物的表面光电性能.结果表明,该配聚物在300~800nm范围内呈现出较强的光伏响应,表明他具有一定的光-电转换能力.对配聚物的UV-Vis-NIR吸收光谱、IR光谱进行了测定和指认,并将SPS谱与UV-Vis-NIR吸收光谱进行了关联.     

互花米草（Spartina alterniflora L.）对重金属Cd胁迫的生理响应

以盐生植物互花米草幼苗为试材,研究了其抗氧化酶体系活性（超氧化物歧化酶,SOD;过氧化物酶,POX;过氧化氢酶,CAT）对不同浓度Cd胁迫的响应变化,并利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳对SOD及CAT进行了同工酶分析.结果表明,抗氧化酶活性与Cd处理浓度关系密切,0.1-2.0 mmol/L Cd浓度范围内SOD活性显著增加;POX活性在Cd浓度较低时相对稳定,高浓度下降低显著;而CAT酶活性在Cd浓度较高时被诱导升高.SOD同工酶谱受到Cd胁迫的显著影响,4.0 mmol/L处理下酶活性明显降低.CAT同工酶活性呈现先降后升的变化趋势,与酶总活性的检测结果基本一致.表明互花米草对重金属Cd具有一定程度的耐受性,可以通过提高酶促过氧化体系活性来应答Cd导致的氧化胁迫;而Cd浓度超过一定阈值后（4.0 mmol/L）,互花米草即遭受较严重的不可逆损伤.