砷的植物修复研究进展

由于砷的毒性和"三致"效应,砷已成为人们普遍关注的环境污染之一.文章总结了砷在土壤和砷超富集植物中的形态、砷污染条件下超富集植物的生长、砷污染的植物修复以及植物超富集砷的相关机理和分子生物学研究进展.文章就砷的植物修复研究做了展望:寻找、筛选更多砷超富集植物;深入研究砷超富集机理;砷富集相关基因识别和克隆;砷超富集植物应用研究;砷超富集植物用于环境修复工程时的环境影响评价;砷超富集植物后处置与资源化技术开发.     

金属矿区土壤重金属污染的植物修复研究现状

受矿业活动影响,金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。植物修复技术是近年来发展起来的清除土壤中重金属的一种有效、经济的生态技术。重金属污染土壤植物修复技术主要有植物固定、植物挥发和植物吸收等方式,植物固定技术是利用植物阻隔土壤中重金属的迁移,而植物挥发和植物吸收则是将土壤中的重金属移除。本文系统总结了迄今在金属矿区土壤重金属污染的植物固定和植物吸收修复技术研究方面的现状与进展,包括矿区超富集植物筛选、超耐受性植物筛选、提高重金属生物有效性的高效活化剂以及降低重金属迁移能力的化学钝化剂研究等。提出了当前相关领域研究中存在的主要问题,并提出了进一步研究的主要方向。     

泉州湾洛阳江河口桐花树和秋茄红树植物中重金属元素的分布与富集特征

通过测定泉州湾洛阳江河口红树林区表层沉积物中酸提重金属元素含量及桐花树、秋茄两种红树植物各部位中重金属元素含量,分析了重金属元素在两红树植物不同部位的分布特征及其富集和迁移能力,并初步探讨了两种红树植物体内各重金属元素的主要来源。红树林区各采样点表层沉积物中重金属元素酸提量顺序为:FeMnZnPbCuCrN iCo,Cu和Pb的平均酸提量超过第一类海洋沉积物质量标准限值。同种元素在两种红树植物不同部位中的含量顺序一致:Cu为根枝叶;N i为叶根枝;Fe、Mn、Cr、Zn、Pb、Co为根叶枝。两种红树植物对N i、Cr、Cu、Zn、Fe、Mn的富集能力高于Co和Pb。秋茄对Cu、N i、Mn、Fe、Co的富集能力比桐花树略强些,而对Zn、Cr、Pb的富集能力则相对弱些;但两种植物对各元素的富集能力都达不到超富集植物的要求。两种植物对N i元素的富集能力都大于其他元素,且都集中在叶部,其他元素则主要集中在根部。除N i外,其余元素在两植物体内的迁移系数均小于1。桐花树中的Cr和秋茄中的Cu、Zn、Mn主要来源于林地沉积物,其他元素在两植物各部位均有不同的来源。     

鄂东南铁山地区土壤-植物系统中重金属元素分布及富集特征

采用原子荧光光谱法和等离子体质谱法(ICP-MS)对鄂东南铁山地区主要河流流经区土壤、植物中重金属元素质量分数及其富集特征的研究表明,研究区西港河流域下游局部地段形成Cu、Zn、Ni、Cd、As重金属元素的土壤污染,东港河流域下游局部地段形成Cd、Cu、As、Pb、Zn重金属元素的土壤污染,植物中已经形成Cd、Zn元素的超量富集.其中土壤中重金属元素的富集主要与冶炼厂废水和尾矿坝渗漏水有关,而植物中重金属元素的富集则受土壤中重金属元素质量分数和植物吸收性能的双重控制.     

湖北恩施地区发现超富集硒植物

重金属元素超富集植物(Hyperaccumulator)是生物修复生态环境污染的最佳选择材料,在矿山土地复垦,污染土壤和水体修复方面发挥了越来越重要的作用。国内外对超富集植物的调查筛选和研究颇为重视,是当前研究的热点。硒超富集植物,不仅可用于修复生态环境污染,而且可用于提取有效的抗癌药物和开发富硒保健产品,具有重要的研究利用价值。国外早已富硒地区发现了包括豆科黄芪属(Astragalus spp),十字花科鸡冠花属(Stanleyaspp)、假含羞草属(Neptuniaspp)等几十种超富集硒植物[1]。我国分布有发生过典型人畜硒中毒地方病的湖北恩施、陕西紫阳富…     

环境硒污染的植物修复研究进展

硒污染已成为全球性的环境问题,严重威胁人类健康和环境安全。本文概述了环境硒污染植物修复技术的研究进展,包括硒富集植物的应用、富集硒的机理及生物技术对它们的改造。指出了当前研究在硒富集植物富集机理及田间应用时的不足;并展望了今后如何进一步寻找和使用生物技术培育硒超富集植物、探求富集机理和田间试验。     

三峡库区云阳消落带土壤重金属形态及其在植物中的富集和转移

三峡大坝建成蓄水以来,其夏涨秋消的调度方式使得每年5-10月份在海拔145～175 m范围内形成291.1 km2的消落带.本文通过分析云阳消落带土壤重金属含量及其形态和重金属在消落带植物体根、茎、叶的分布,以及植物对重金属的生物富集和转移系数,来研究消落带重金属污染情况及重金属在土壤-植被的富集和转移规律.研究结果表明,云阳消落带存在较为严重的Cd污染,单因子污染指数为5.02,内梅罗综合污染指数为3.637;Cd和Cr主要是生物毒性不强残渣态;Cu形态主要是金属可交换态和碳酸盐结合态,生物毒性比较强;Mn的形态主要是铁锰结合态;Pb的形态分配比例均匀,生物毒性较弱.可交换态与转移系数极显著正相关,相关系数为0.981;有机及硫化物结合态与富集系数显著正相关,相关系数为0.905;铁锰结合态、碳酸盐结合态和残渣晶格结合态对富集和转移系数贡献都不大.三峡库区消落带重金属在植物体内的富集、转移主要由土壤中重金属可交换态和有机及硫化物结合态的性质决定.     

复合成矿系统理论:揭开西南特提斯成矿之谜的关键

本文总结了"三江特提斯复合造山与成矿作用"和"中国西南特提斯典型复合成矿系统及其深部驱动机制"两轮国家重点基础研究发展规划项目研究进展及其重大突破,主要内容包括以下四个方面:(1)构建了西南特提斯从原特提斯、古特提斯、中特提斯到新特提斯增生-碰撞造山演化模式,揭示复合造山与构造体制转换机制;(2)创建复合成矿系统理论体系,揭示复合造山带巨量金属富集机理。通过对西南特提斯成矿域典型矿床系统剖析,厘定了增生造山海底喷流型Cu-Pb-Zn-Ag、增生-碰撞造山岩浆热液型Cu-Mo-Sn-W、碰撞造山盆地卤水-热液型Pb-Zn-Ag-Cu和碰撞造山斑岩-矽卡岩型Au-Cu-Mo四类复合成矿系统;(3)通过同位素地球化学、地球物理场和成矿系统等综合研究,分析了西南特提斯岩石圈结构以及大规模成矿作用,解析深部动力学机制和成矿机制;(4)构建矿床成因模式和勘查模型,理论指导找矿取得突破。     

硒超富集植物的研究概况

硒超富集植物是研究植物中硒的循环代谢生物化学的最佳材料,可用于提取有效的抗癌药物和修复生态环境硒污染.近年来,国际上对硒超富集植物的研究越来越重视,在硒超富集植物的调查、生物化学以及修复环境污染方面做了大量的研究工作.而迄今为止,我国没有发现硒超富集植物的报道.本文简要介绍了国外已发现的硒超富集植物,及其生物化学和修复硒污染环境等方面的最新研究概况.     

蓖麻幼苗游离氨基酸组成对Cd-Pb-Zn复合胁迫的响应

<正>游离氨基酸是植物体内氮素代谢的中心物质,在胁迫条件下起着维持细胞水势、消除物质毒害和储存氮素的功能,在超富集植物富集重金属的机制中也起到关键作用。蓖麻(Ricinus communist L.)作为一种油料作物,在我国分布广泛,经济价值较高,适应性强,是植物修复多金属污染较理想的材料。为揭示游离氨基酸在蓖麻的重金属抗逆性和富集中的作用,笔者采用盆栽试验,分析低浓度和高浓度Cd-Pb-Zn复     

丛枝菌根影响土壤-植物系统中重金属迁移转化和累积过程的机制及其生态应用

丛枝菌根真菌(AMF)是在自然和农业生态系统中广泛存在的一类专性共生土壤微生物,能够与80%左右的陆地植物建立共生关系。AMF从宿主植物获取碳水化合物以维系自身生长;作为回报,AMF能够帮助植物从土壤中吸收矿质养分和水分。很多研究表明,AM共生体系对于植物适应各种逆境胁迫(如贫瘠、干旱、环境污染等)具有重要作用。在土壤重金属污染情况下,AMF能够通过多种途径影响植物对重金属的吸收、累积和解毒过程,并对植物产生保护效应。本文围绕AM对土壤-植物系统中重金属迁移、转化和累积过程的影响机制,系统评述了金属元素种类及污染程度、宿主植物和AMF种类,以及土壤理化性质等因素对AM植物吸收累积重金属的影响,并从AMF对土壤-植物系统中重金属行为的直接作用(包括菌丝吸收和固持,以及改变根际重金属形态等),及AMF改善植物矿质营养促进植物生长从而间接增强植物重金属耐性两方面讨论了AM增强植物重金属耐性的机理,系统总结了相关研究领域的前沿动态。最后,对菌根技术在农田和矿区重金属污染土壤生物修复中的应用前景进行了展望。     

珠江三角洲西部典型乡镇稻米与根系土重金属元素含量关系研究

农田土壤环境质量与稻米食用安全性关系非常密切,已有研究表明在采矿、交通、电子工业等影响下,珠三角地区积累了大量环境问题,镉汞砷等污染越来越严重。重金属在土壤-稻米系统中的迁移转化,受其总含量、土壤理化性质、有机质以及微量或大量元素的交互作用影响。为查明广东省佛山市高明区典型乡镇重金属在土壤-稻米系统中的迁移影响因素,为稻米食用安全性预测提供依据,本文在高明区明城镇、更合镇主要农田区,采集了151组稻谷及对应根系土样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、原子荧光光谱法(AFS)等技术测定了土壤重金属、养分元素含量、土壤理化指标以及稻米重金属含量,分析了重金属含量特征及其迁移的影响因子,建立并验证了稻米中重金属含量定量预测模型。结果表明:(1)土壤重金属含量均低于第一次全国土壤污染调查获得的广东省土壤重金属含量均值,并且均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)中的土壤风险管制值,土壤污染风险低;(2)稻米中除Cd、Pb存在轻微超标外,其余重金属含量均低于食品卫生标准限值;(3)土壤重金属总量、土壤理化性质(土壤pH,土壤质地,土壤有机质含量,土壤N、P、K等)是重金属在土壤-稻米系统中迁移的关键控制因素。如土壤Cd、Cu总量与其在稻米中含量呈显著正相关;除Pb外,土壤有机质土壤全氮与各稻米中各重金属含量呈显著负相关;除Cd外,土壤全磷与稻米重金属含量呈显著负相关;土壤质地(SiO_2/Al_2O_3)与稻米各重金属含量均呈显著正相关;(4)根据随机抽取的130组数据,以土壤重金属总量及土壤理化指标为自变量,建立了稻米As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb含量多元回归方程,均达到显著相关,经剩余21组数据的验证,预测方程的平均误差的中位数与平均数最大为31%,最小为7.8%,总体来说预测效果较好,模型可以用来预测高明区及其相似地区的稻米重金属含量。本研究通过探讨土壤理化性质的影响,引入土壤大量营养元素作为影响因素进行探究,可为研究大量营养元素对土壤重金属迁移至稻米的影响以及科学施肥指导提供参考;同时获得的土壤-稻米系统元素迁移影响因素,可对开展重金属生物有效性研究以及水田土壤污染修复、相似地区生态风险评价提供参考;简单探讨了降低研究区重金属生物有效性的方法以及抑制重金属的迁移、降低重金属生物危害的措施,为探究重金属迁移规律特征与地方病、流行病之间的关系提供了思路。     

天然及改性凹凸棒对稀土尾矿土壤中重金属铅的钝化效果研究

赣南离子型稀土矿的大肆开采,以及尾矿废渣不合理处置,造成矿区周边环境中重金属铅含量超标,破环矿区生态环境。本文利用不同剂量（质量分数分别为5%、10%和15%）的天然及改性凹凸棒作为钝化剂,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱对两种钝化剂的表面特征和官能团进行分析,采用BCR重金属连续提取法对钝化能力和效果进行评价,并以此研究土壤中铅的形态变化,借鉴国外的重金属TCLP提取法评估重金属污染土壤的环境质量。结果表明：经过50d的培养,土壤pH值从4.76显著升高至接近7.0。改性后凹凸棒使铅的酸提取态含量从25.69mg/kg降低至7.42mg/kg,并促进其向残渣态转化,残渣态含量比对照组增加了1.38倍,TCLP提取态含量比对照组降低了65.70%,从而显著降低了铅的生物可利用度和生态风险。与天然凹凸棒相比,改性后凹凸棒对稀土尾矿土壤修复具有较为良好的效果。     

赣南离子吸附型稀土矿区土壤重金属形态分布特征及生态风险评价

稀土矿的露天开采易造成土壤重金属污染等环境问题。已有研究表明赣南离子吸附型稀土矿区土壤存在以Cd、Pb为主的轻、中度重金属污染。常见环境质量评价以主要污染因子(如重金属总量)作为衡量污染程度的指标,仅能反映重金属的富集程度。为查明赣南稀土矿区土壤重金属的赋存状态、迁移能力以及生物有效性,本文在利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤重金属各形态含量的基础上,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法及RAC风险评价法对赣南稀土矿区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明:(1)研究区土壤重金属主要以残渣态存在,占总量的65.5%。(2)土壤样品中Cd、Pb含量平均值分别是江西省土壤背景值的1.72倍和2.14倍;流域内位于矿山下游河流沿岸农田土壤Cd的平均值、尾矿库附近农田Pb的平均值分别是土壤背景值的2.33倍和3.06倍,22.7%样品的Cd或Pb含量超过风险筛选值,其中可交换态所占比例仅次于残渣态,分别占总量的47.1%和13.5%。(3)地累积指数与潜在生态风险评价结果表明Cd、Pb累积程度及生态风险水平较高,Co、Ni、Cu、Zn较低;RAC风险评价结果显示Cd生态风险较高,Co、Zn、Pb生态风险中等,Cu、Ni生态风险低。(4)针对矿区农田土壤的三种评价方法各有侧重,其评价结果异中有同,均表明研究区土壤Cd具有较高的污染程度和迁移活性,生态风险较高。本研究结果将为识别稀土矿周边农田土壤的潜在环境风险,提出有效的防范、应急与减缓措施提供科学依据。     

电感耦合等离子体串联质谱法测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素

电解二氧化锰废渣中的重金属元素在雨水淋滤下,通过地表径流对下游水生态系统及农业生态系统造成不同程度的环境污染和安全隐患,因此,准确测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量具有重要的现实意义。电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量通常很低,采用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法测定,检出限通常难以满足测定要求。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,消除复杂质谱干扰面临挑战。本文采用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量。电解二氧化锰废渣中6种重金属元素Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb经硫酸和硝酸混合酸浸出后直接采用ICP-MS/MS进行测定,利用串联质谱的O_2反应模式消除分析过程中Cr、Ni、As、Cd受到的质谱干扰,通过考察不同分析模式下~(52)Cr、~(60)Ni、~(75)As、~(111)Cd的背景等效浓度(BEC),评价质谱干扰对分析结果的影响。结果表明:在MS/MS模式下选择O_2为反应气,采用质量转移法和原位质量法可以消除~(52)Cr、~(60)Ni、~(75)As、~(111)Cd的所有质谱干扰。Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb检出限分别为3.06、9.31、3.50、2.72、2.03、1.89ng/L,加标回收率在95.6%～106.2%之间,相对标准偏差(RSD)≤3.9%。所建立的方法已应用于电解二氧化锰废渣浸出液中重金属元素的测定。     

四川甲基卡稀有金属矿床134号脉锡石U-Pb定年与地质意义

伟晶岩型锂矿是重要的新兴产业资源,具有重要的战略价值,是我国亟需紧缺的关键矿产。然而,成矿年代学制约了该类型锂矿的成矿作用和成矿机理研究。四川甲基卡稀有金属矿床是我国最大的锂矿床,以134号伟晶岩脉为典型代表。134号伟晶岩脉主要由锂辉石、钽铌铁矿、锆石、曲晶石、绿柱石、锡石、微斜长石、正长石、石英、白云母等组成。本文采集了134号脉中部矿石样品,分选获得锡石,通过LA-MC-ICP-MS锡石U-Pb测年,获得134号伟晶岩脉的锡石U-Pb年龄为203.7±4.6Ma(n=19,MSWD=2.8),代表了该伟晶岩型锂矿床的成矿年龄,表明其成矿作用发生在印支晚期。印支运动晚期稳定的构造环境,为稀有金属的聚集、成矿创造了有利条件,有助于形成甲基卡超大型稀有金属矿床。     

重砂分级-扫描电镜-能谱等技术研究湖南张家界黑色页岩贵金属元素赋存状态

黑色岩系是多种有用元素的重要载体,Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、V、U、Au、Ag、稀有和稀土元素在黑色岩系中异常富集,某些黑色岩系的贵金属(铂族元素、Au、Ag)也异常富集,其含量甚至部分超过了基性和超基性岩,这类黑色页岩矿床中铂族元素(PGEs)的赋存状态至今尚未有一个确切的定论。本文采集了湖南张家界属寒武系牛蹄塘组黑色页岩中Mo-Ni矿层作为研究样品,通过化学分析表明矿石中含Pt 531×10~(-9),Pd 514×10~(-9),Os 185×10~(-9),PGEs合量为1259.43×10~(-9),Au 332×10~(-9),Ag 12.2×10~(-6),已富集成矿。进一步利用重砂分级、化学分析、X射线衍射、扫描电镜及能谱技术研究了贵金属元素赋存状态,结果表明:①Ag:主要以独立矿物形式存在,少量以类质同象形式赋存在其他矿物中。独立矿物有砷铜银矿、硫锑铜银矿、硫锑铅银矿、锑银矿、硫银锡矿、硫砷银铅矿、银黄锡矿、辉银矿、锑-银-锡互化物;类质同象主要是银黝铜矿-银砷黝铜矿、含银方铅矿和含银砷铜矿等。②Au:未发现独立矿物,黄铁矿是重要载金矿物。③PGEs:未见独立矿物,在不同重砂分级样品中没有富集,具分散性,推测铂族矿物很可能是以纳米形式存在,建议今后研究选矿工艺时,可考虑从制取纳米材料的思路进行应用研究。本文Ag-Sn-Sb互化物的发现为研究黑色岩系多元素富集成因机制提供了重要物证。     

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明：①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关（P<0.01）。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数（BCF）高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。     

土壤中特异性微生物与重金属相互作用机制与应用研究进展

随着经济的发展,矿产资源的开采和利用程度越来越高,一方面发现有地表露头矿床的几率越来越小,另一方面其造成的重金属污染严重危害环境和人类健康。自然界中的微生物与扩散到环境中的重金属会产生相互作用,具有这种特异性的细菌既可应用于指示隐伏金属矿床,亦可应用于重金属污染生物修复。本文从特异性微生物与重金属相互作用微观机制、微生物找矿、重金属污染土壤的微生物修复三个方面,对其研究现状和进展进行了评述,重点对特异性微生物与重金属离子发生的吸附、累积与转化过程,微生物改变重金属元素分布、赋存状态和毒性作用机理,蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)与金的作用机制及其在寻找隐伏金矿的应用潜力,特异性微生物通过代谢产物吸附去除土壤中重金属元素及其辅助植物修复重金属污染等方面进行了介绍和阐述。     

Potential hyperaccumulation of Pb, Zn, Cu and Cd in endurant plants distributed in an old smeltery, northeast China

The absorption and accumulation of Pb, Zn, Cu and Cd in some endurant weed plant species that survived in an old smeltery in Liaoning, China, were systematically investigated. Potential hyperaccumulative characteristics of these species were also discussed. The results showed that metal accumulation in plants differed with species, tissues and metals. Endurant weed plants growing in this contaminated site exhibited high metal adaptability. Both the metal exclusion and detoxification tolerance strategies were involved in the species studied. Seven species for Pb and four species for Cd were satisfied for the concentration time level standard for hyperaccumulator. Considering translocation factor (TF) values, one species for Pb, seven species for Zn, two species for Cu and five species for Cd possessed the characteristic of hyperaccumulator. Particularly, Abutilon theophrasti Medic, exhibited strong accumulative ability to four heavy metals. Although enrichment coefficients of all samples were lesser than 1 and the absolute concentrations didn’t reach the standard, species mentioned above were primarily believed to be potential hyperaccumulators.