广西刁江流域有色金属矿区尾砂库植物研究

调查了广西刁江流域有色金属矿区废弃尾砂库自然生长的植物种类,有维管束植物26科58属63种;分析了尾砂库土壤和20种在尾砂库分布较多而且生长较好的植物的Cu、Cd、Pb、As、Sb、Zn、Sn 等重金属含量.研究表明,在废弃尾砂库上自然定居的植物,如禾本科的芦竹、类芦、五节芒、芒、班茅、白茅、粘人草、狗牙根,莎草科的黑莎草、飘拂草,菊科的三叶鬼针草,风尾蕨科的蜈蚣蕨,木贼科的纤细木贼等草本植物,能吸收重金属,对有色金属矿区尾砂库这种恶劣环境具有较强的忍耐能力,可作为有色金属矿区尾砂库植被重建的先锋植物.     

超富集植物蜈蚣草在中国的地理分布及其生境特征

根据本研究小组多年来对我国南部近20个省、市(区)的调查,结合前人的文献资料,编制了蜈蚣草在中国的分布图,总结了蜈蚣草对日照、水分、热量和土壤等因素的生态适宜性。研究发现,蜈蚣草在中国主要分布在秦岭以南的热带、亚热带地区。蜈蚣草生长需要的水热条件为:年均温高于10℃、1月均温大于0℃、7月均温大于20℃、≥10℃积温超过3800℃、无霜期不短于200天和年降水量大于500 mm。冬季的低温(1月均温和无霜期)可能是蜈蚣草进一步向高纬度分布的主要限制性因素。蜈蚣草对土壤pH的适应范围较宽。本研究结果为蜈蚣草的引种及其在植物修复中的潜在应用价值的确定提供了科学依据。     

三江平原沼泽湿地典型湿地植物对重金属的富集效应

筛选适合三江平原土壤污染特点且具有较广适应性的重金属超富集湿地植物。以黑龙江三江国家级自然保护区沼泽湿地中典型湿地植物小叶章、臌囊苔草和柳叶绣线菊为研究对象,测定植物体及土壤中铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)的含量,利用富集系数和转移系数对3种植物吸收重金属的能力进行评价。结果表明:小叶章沼泽土壤Cu、Pb、Zn和Cr含量均高于其他两个样地,其中土壤Cu和Pb含量差异显著(P<0.05)。臌囊苔草沼泽土壤Mn含量显著高于其他两个样地(P<0.05)。3种植物对Cu、Zn和Cr的富集系数大于1,3种植物均显示出对Zn良好的富集能力,臌囊苔草-小叶章沼泽中的小叶章富集系数达144.03。在重金属的转移过程中,所有样地小叶章Cr的转移系数均小于1,而小叶章其他重金属的转移系数均大于1。臌囊苔草在臌囊苔草沼泽中Cu、Mn转移系数大于1,在臌囊苔草-小叶章沼泽中Mn的转移系数大于1。柳叶绣线菊仅有Cu的转移系数大于1。小叶章对Cu、Zn、Cr的富集效应强于柳叶绣线菊和臌囊苔草。     

菲尔德斯半岛植物和表层土壤中部分金属元素的富集特征

利用湿法消解-电感耦合等离子体质谱仪对南极菲尔德斯半岛地区植物和表层土壤中的化学元素进行了分析,讨论了其元素含量、相关性、富集系数及污染指数等化学特征。研究发现,南极菲尔德斯半岛土壤和植物中的Ni、Li、As、Cs变异系数波动较大,且土壤中元素的区域性变化小于植物。植物中的Al、Fe、Mn元素丰度主要依赖于土壤元素丰度的高背景值,而对Ca、K、Cr、Ba元素具有较强的选择吸收能力,对重金属元素Cr、Cu、Zn、Cd、Pb富集能力很强。进行重金属污染评价表明,南极菲尔德斯半岛地区受到不同程度的污染,Cu元素存在普遍污染,Cd和As均达到了轻度污染,Cd元素的潜在生态风险最大。     

土壤砷污染特点与植物修复探讨

土壤砷污染一直是国内外关注的热点,植物修复技术是20世纪80年代提出的利用植物治理土壤污染的一种\"绿色技术\".土壤中砷主要以无机态的形式存在,并主要为Al、Fe、Ca等所吸附而产生共沉淀,水溶态的砷含量一般小于总砷的5%.砷污染区的植物砷含量一般高于非污染区,具有耐贫瘠、耐干旱且地带性不是很强的特点.到目前为止,世界范围内已发现3种超富集砷的植物.根据野外调查与分析,利用超富集植物治理土壤轻度砷污染是可行的.     

湘西铅锌矿区的菊科植物及其对重金属的积累

对湖南湘西铅锌矿区的菊科植物进行了2次调查,采集了大量土壤和植物样品,分析了样品中Cd、Pb、zn和Cu的含量．样方法调查结果表明,调查区内常见的菊科植物共有20种,万民岗、李梅、大田湾及三立分别有10种、17种、9种、5种,所有菊科植物Cd、Pb、Zn和Cu的平均含量分别为34．1、104．0、744．0和15．0mg&#183;kg^-1,其中有4种如苍耳（Xanthium sibiricum）、野艾蒿（Artemisia umbrosa）、鬼针草（Bidens bipinnata）和醴肠（Eclipta prostrata）,Cd含量超过了100mg&#183;kg^-1．多点单株采样分析的结果表明,三叶鬼针草、鬼针草和醴肠3种植物叶片Cd的平均含量分别为49．7、90．6和102．0mg&#183;kg^-1,平均富集系数分别为2．04、3．01和22．3,分别有78％、80％和100％的样品转移系数大于1,这些结果表明鬼针草和醴肠可能具有超富集Cd的潜力．     

植物修复技术在土壤重金属污染中应用的研究进展

当前,土壤受重金属污染状况在国内外都很严重,受到了越来越多的关注。植物修复技术是新近发展起来的一项用于处理土壤重金属污染的生态技术,其机理主要是通过某些植物对重金属元素的吸收、积累和转化,达到减轻重金属污染土壤的目的。与传统的处理土壤污染方法相比,植物修复技术具有经济、简单和高效等优点。简要介绍了植物修复的几种类型,论述了当前国内外植物修复技术的研究进展。重点涉及了其中的植物提取和植物稳定两种修复类型,当它们与其他诸如稳定同位素标记技术、基因工程技术等相结合时,可以提高植物的修复效果。而超积累植物由于其独有的生理特性非常适用于大规模应用。最后探讨了植物修复技术在土壤污染治理中的一些不足、发展趋势和研究重点。     

南坑河污染初步调查及河岸植物的富集能力

南坑河是新丰江的一条支流,直接汇入广东省最大的饮用水源地新丰江水库。野外调查中发现私自采矿和在河流沿岸洗矿等行为不断发生,大量洗矿废水未经处理直接注入南坑河,可能会造成污染。因此,采样初步分析了南坑河河水、河流底泥沉积物及附近优势植物的9种重金属元素含量。结果发现：与地表水II类标准相比,南坑河枯水期水体污染严重,其中连续2 a的铅、砷和汞超标,超标倍数分别为1.7~1.8、1.3~1.9和1.6~2.9倍,而底泥中铜、镉、铅、锌和砷均超标,超标倍数分别为4.8、9.0、3.9、4.3和10.9倍,镉和砷超标较为严重。另外,收集并鉴定了河岸或河漫滩中天然生长的15种植物,发现以蕨类植物和多年生禾草为主要类型。通过分析植物体内9种重金属元素含量,发现对砷吸附能力最强的当属蜈蚣草,其叶片中砷的含量（609.20 mg/kg）和茎干中砷的含量（814.77 mg/kg）均大于根部的砷含量（577.30 mg/kg）;蜈蚣草对铁、锰、铜和铅的吸附能力也远远大于其他河岸植物,可以作为良好地修复以砷为主的复合重金属污染土壤的富集植物。     

徐闻南山镇红树林沉积物及红树植物中重金属的累积特征与迁移规律

为探究重金属在红树林沉积物及红树植物中的分布累积及迁移规律,选取了徐闻南山镇红树林为研究对象,通过测定红树林沉积物及红树植物不同部位（根、茎、叶）的重金属质量分数,运用富集因子、生物富集系数、转移系数及相关性分析等方法进行分析。结果表明：1）红树林沉积物重金属质量分数表现为铬（Cr）＞锌（Zn）＞镍（Ni）＞铜（Cu）＞铅（Pb）＞砷（As）＞汞（Hg）＞镉（Cd）,为中等变异程度;除了镍（Ni）元素外,其余7种重金属未超过国家一级标准,除了铅（Pb）元素外,其余7种重金属均超过广东省土壤环境背景值,说明研究区沉积物中重金属具有一定的积累效应。2）沉积物中砷（As）、铜（Cu）、锌（Zn）、汞（Hg）、镍（Ni）、铬（Cr）富集因子值均＞1.5,说明受到轻微人为活动影响;各站位镍（Ni）富集因子值均＞5,结合研究区背景,反映了镍（Ni）受到自然和人为输入的共同影响。3）白骨壤体内重金属主要集中在根部,而红海榄体内重金属在根茎叶中分布相对均匀。白骨壤根茎叶部位的大多数重金属质量分数远高于红海榄,说明白骨壤对重金属的吸附能力比红海榄强。汞（Hg）集中分布在植物的叶片部位,且与其他重金属之间相关性不明显;推测汞（Hg）主要通过叶片吸收进入植物体内,与交通运输污染有关。4）不同红树植物对不同重金属富集能力各异,白骨壤对重金属的富集能力表现为：镉（Cd）＞砷（As）＞铜（Cu）＞锌（Zn）＞汞（Hg）＞铅（Pb）＞镍（Ni）＞铬（Cr）,红海榄表现为：镉（Cd）＞铜（Cu）＞汞（Hg）＞锌（Zn）＞铅（Pb）＞砷（As）＞镍（Ni）＞铬（Cr）。白骨壤和红海榄对汞（Hg）的运移能力都较强;红海榄对镉（Cd）的富集能力和转运能力都较强,而白骨壤对镉（Cd）富集能力较强,转运能力却较弱,这说明红树植物对重金属元素的富集能力与转运能力不存在正比关系。     

湖南凤凰茶田汞矿区土壤-水稻系统中汞的传输及其健康风险

通过野外系统采样和室内分析,研究了湖南凤凰县茶田汞矿区耕层土壤及水稻中Hg的含量分布以及土壤-水稻系统中Hg的传输和分配。结果表明：由于地质成因和人为采选矿活动导致矿区土壤及作物中Hg大量富集,与对照区相比,矿区耕作土壤、稻根、稻秆、稻米中Hg平均含量分别增加了267．6倍、8．6倍、5．8倍和2．3倍。土壤中的有机-硫化态Hg同稻根、稻秆、稻米中Hg含量间均呈现显著正相关性,但整体而言,Hg由土壤-稻根以及稻根一稻米的富集／迁移系数较低,移动性弱。矿区稻米Hg平均含量为0．09±0．04μg／g,与国家粮食卫生标准（GB2762—2005）的限值（0．02μg／g）相比,超标达4．5倍。当地居民终生平均每天摄入的Hg量为0．75μg／（kg·d）,超过WHO推荐的可耐受剂量Eo．71μg／（kg·d）],面临较大的健康风险。对矿区中多种元素研究发现,稻米中Hg、Pb、se共同富集,其复合污染机制的研究亟待开展。     

芦苇、菖蒲和水葱对水体中Zn2+的富集效应研究

采用水培方法,在不同ZnCl2浓度(0mg/L、50mg/L、100mg/L、300mg/L、800mg/L、1500mg/L和2500mg/L)处理的水体中,对湿地植物芦苇(Phragmites australis)、菖蒲(Acorus calamus)和水葱(Scirpus tabernaemontani)进行培养,研究植物的不同部位对Zn2+的积累能力。结果表明,在相同ZnCl2浓度处理下的水体中,水葱、菖蒲和芦苇体内的平均Zn2+积累浓度存在差异,菖蒲体内的Zn2+积累浓度最高。在不同ZnCl2浓度处理下的水体中,水葱体内的平均Zn2+积累浓度在ZnCl2浓度为1500mg/L时最高,为31050.84mg/kg(植物地上部分为10206.67mg/kg,地下部分为20844.17mg/kg);菖蒲和芦苇体内的平均Zn2+积累浓度则在ZnCl2浓度为2500mg/L时最高,分别为54130.67mg/kg(地上部分为16774.00mg/kg,地下部分为37356.67mg/kg)和25423.34mg/kg(地上部分为4506.67mg/kg,地下部分为20916.67mg/kg)。这3种植物都可以作为利用植物修复重金属污染水体的遴选物种。其中,菖蒲对Zn2+的吸收能力明显高于水葱和芦苇。     

Ibex diggings in the Negev Desert highlands of Israel as microhabitats for annual plants. Soil salinity, location and digging depth affecting variety and density of plant species

About 400 Nubian ibex (Capra ibex nubiana) dig many hundreds of temporary night beds, approximately 80 cm × 110 cm and 15 cm deep, on slopes near the edges of the cliffs bordering the Zin valley. The beds are used according to the wind direction and the size of the ibex group, which depends on the ibex social behaviour during the year.The diggings are gradually abandoned and become important microhabitats for seed accumulation and germination, seedling development and annual plant establishment. These are influenced by soil salinity, slope direction and angle, digging depth, and the time since the diggings were abandoned. A greater variety of plant species and plant density were found in these diggings than upslope from the diggings.     

畜禽粪便农用区土壤-小麦系统中重金属污染及迁移

畜禽粪便农用导致农产品中重金属含量超标,通过生物链传递,最终会影响人体健康。以山东禹城典型畜禽粪便农用区为例,研究了不同畜禽粪便农用区土壤—小麦系统中重金属的污染及迁移累积情况。结果显示:某些区域存在着一定的重金属污染,鸡粪农用区、猪粪农用区污染较高,综合污染指数均值分别为0.83、0.78,都达到了警戒级,其中某些点的污染指数超过了1和2,达到了轻污染或中污染级;牛粪农用区污染较轻,综合污染指数为安全级。不同畜禽粪便农用区小麦中的Cr、Ni、Cd、As均存在不同程度超标情况,其中鸡粪农用区Cr的超标率达66.67%,Ni、Pb超标率都为16.67%;牛粪农用区小麦中Cr、Ni超标,Cr超标率达91.67%;猪粪农用区小麦中只有Cr超标,超标率为41.67%。研究区小麦显示出不同的重金属富集能力,小麦对Cd、Zn、Cu几种元素的富集情况较高,而对Pb、As的富集能力则较低。除Zn外,小麦茎叶对同一种重金属的富集能力要大于小麦的种子。     

典型矿业城市的土壤重金属分布特征与复合污染评价——以“镍都”金昌市为例

通过对甘肃省金昌市(镍矿城市)建成区的土壤重金属调查研究,揭示了其重金属来源、污染现状及其环境风险。结果表明:当地主要矿产品Ni和Cu两种重金属的土壤污染最严重,与《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)的III级标准比较,样品Ni和Cu的超标率分别为70%和57%,污染面积分别为26 km2和24 km2;土壤As和Cd污染主要集中在矿冶区和尾砂库附近,居民区土壤污染程度低;土壤Cr污染出现在尾砂库和采矿区附近,污染面积为3 km2。在城区土壤中,Co、Cu、Cd、Pb与Zn的污染来源及空间分布具有相似特征,而土壤As污染与Ni污染特征相近。Nemero综合指数评价结果表明,高风险区域主要分布在东部矿冶区、北部尾砂库和西南角采矿区,城市居民区的土壤重金属污染水平较低。     

Hydrological responses and soil erosion potential of abandoned cropland in the Loess Plateau, China

Recent changes in hydrological processes and soil erosion in the Loess Plateau, China, are immediate responses to cropland abandonment for revegetation, which lead to a long-term decrease in runoff generation and soil erosion. However, detailed hydrological responses and soil erosion changes have not been clearly evaluated. In this study, two issues were focused on the plot scale. The first issue relates to changes in vegetation cover and soil properties during the early stages of revegetation. Given the occurrence of soil compaction, it was hypothesized that runoff increased during this period and the soil erosion did not significantly decline, even though vegetation increased. The second issue is the effect of scale on runoff and soil erosion. Three plot groups of three vegetation types and two restoration stages were established for comparative experiments. The results from these experiments confirmed that the soil compaction occurred during revegetation in this region. Greater runoff was produced in plot group that experienced both a longer restoration time and with higher vegetation cover (such as Groups 2 and 3 in this study) than that with a shorter restoration time and lower vegetation cover (Group 1). In addition, the total soil loss rates of all plot groups were rather low and did not significantly differ from each other. This indicates that a reduction in runoff generation and soil erosion, as a result of revegetation, was limited in the early stages of restoration following the cropland abandonment. With increasing plot area, the runoff coefficient decreased for the plot group with a longer revegetation time (Groups 2 and 3), but gently increased for the one with a shorter restoration time (Group 1). In Groups 2 and 3, soil loss rate decreased when plot area enlarged. In Group 1, it decreased before a plot area threshold of 18 m² was exceeded. However, the increase occurred when plot area crossed the threshold value. In conclusion, the high vegetation cover alone did not lead to reduction in the runoff coefficient during the early stages of revegetation. When evaluating hydrological and soil erosion responses to revegetation, the soil compaction processes should be considered. Additionally, the effect of scale on runoff and soil erosion was found to be dependent on restoration extent, and thus on restoration time.     

Magnetic investigation of heavy metals contamination in urban topsoils around the East Lake, Wuhan, China

Magnetic measurements and heavy metal analyses were performed on 133 samples from the urban soils around the East Lake in Wuhan, China. Samples were collected from four areas with different environmental settings: a heavy industrial area well known for thermal power generation and steel works; villages located in the downwind area of the industrial area; a main road with heavy traffic and roads around the East Lake. Results show that concentrations of magnetic particle and heavy metals in urban topsoils are significantly elevated due to the input of coarser-grained magnetite from industrial (e.g. power generation and steel production) and other anthropogenic activities (e.g. vehicle emissions). Concentration-related magnetic parameters, for example, magnetic susceptibility, saturation isothermal remanent magnetization and anhysteretic remanent magnetization, significantly correlate with the concentration of heavy metals. Moreover, in terms of grain sizes, the magnetic particles of different origins can be efficiently discriminated at the studied region. Therefore, magnetic measurements provide a basis for discrimination and identification of different contamination sources, and can be used as an economic alternative to chemical analysis when mapping heavy metal contamination in urban soil around the East Lake region, Wuhan, China.     

污灌农田土壤动物及其对重金属污染的响应——以开封市化肥河污灌区为例

开封市化肥河污灌区土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Ni)含量明显高于对照区,Cd含量超标严重。采用内梅罗指数法将污灌区土壤重金属污染分为轻污染、中污染和重污染3种类型。在此基础上,运用生态分析和统计分析的方法,研究了污灌区不同重金属污染样点的土壤动物个体与种群特征。结果表明:(1)污灌区土壤动物优势种群为线虫和等节跳科,总的个体数量和种群数量春季(分别为3158只和74种)均多于秋季(分别为1963只和57种)。(2)3种不同污染级别土壤中,土壤动物种群数量春季均少于秋季,春季样点间的种群相似性低于秋季。(3)土壤动物水平分布受重金属污染的影响较大,污染土壤与对照土壤中土壤动物数量有显著差异;重金属污染严重的样点,土壤动物的表聚性较低。(4)土壤动物密度-种群指数(DG)秋季大于春季,春秋两季都随重金属综合污染指数的增大而降低。(5)土壤动物对重金属污染的响应表现为个体数量较种群数量明显,水平分布较垂直分布明显,春季较秋季明显。     

九段沙上沙湿地植物钾元素的分布、积累与动态

2005年4～12月,逐月对长江口九段沙上沙湿地生态系统主要植物群落进行了定位样品采集与生态环境因子监测。通过对样品的分析化验,研究了该区典型湿地植物群落的海三棱蔗草（Scirpus mariqueter）、互花米草（Spartina alterniflora）和芦苇（Phragmites australis）3种植物中钾元素的空间分布特征和时间动态变化规律,揭示了上沙主要类型湿地植物钾元素的含量特征、分布、迁移与积累规律。结果表明：①上沙不同湿地群落植物钾元素的含量与分布规律存在差异,3种植物相比,叶、叶鞘和茎或秆的钾含量均以海三棱蔗草最高;果实和地下部分的钾含量以芦苇最高;叶和地下部分的钾含量以互花米草最低。3种植物果实钾含量的差异最大,地下部分钾含量的差异最小。海三棱蔗草叶的钾含量最高,其次为秆、叶鞘和根,果实的钾含量最低。互花米草茎的钾含量最高,其次为叶、果实、叶鞘与根,须根的钾含量最低。芦苇果实的钾含量最高,其次为叶、茎、根状茎与叶鞘,根的钾含量最低。②不同时期,植物钾元素贮量受钾元素含量和生物量的影响程度存在差异,但总体影响程度基本相当。芦苇钾元素贮量最高,互花米草其次,海三棱蔗草最低。3种植物叶的钾贮量差异最小,而地下部分的钾贮量差异最大。③植物中钾元素含量随植物生长发育过程而呈动态变化。不同植物以及不同植物构件中钾含量变化规律有明显的共性,3种植物总体表现为,随着生长进程,植物钾含量逐渐减少。植物生长初期,茎的钾含量最高,地下部分钾含量最低;旺盛生长期,叶的钾含量普遍比较高,最低值不一致;生长末期最后阶段,地下部分钾含量最高,叶鞘的钾含量最低。     

Efficient use of resources: urban waste ash and soil fertility on the Jos Plateau, Nigeria

Waste disposal constitutes an acute problem in numerous African cities. One solution could lie in the recycling of the nutrient-rich waste into agriculture taking place in and around cities. Farmers involved in vegetable production around Jos, Nigeria, have developed a sophisticated soil fertility management strategy combining inorganic fertilizers, manure and urban waste ash. This paper: (1) investigates the socio-economic constraints linked to obtaining scarce organic inputs, particularly urban waste ash and the health hazards (particularly heavy metal contamination of soil and crops) caused by using this ash and (2) suggests ways to improve use of this important resource.