Pb、Zn、Cu、Cd的超富集植物研究进展

我国矿产资源丰富,矿区重金属污染十分严重,Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属的污染在我国极其严重。利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤,较传统方法而言是一种可靠经济安全的技术。综述了Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属超富集植物,分析了可用于的我国重金属超富集植物的分布情况和生活环境,为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。     

重金属铜在小麦中的富集特征

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对不同时期各器官重金属含量的变化.研究重金属Cu在小麦中的富集特征.研究结果表明,在不同生长时期小麦不同部位中重金属Cu的含量有很大差异,总的来说,大部分Cu富集在小麦根部,向地上部分迁移较少,幼苗期分布为根>叶片;拔节期分布为根>茎>叶片:抽穗期分布为根>茎>叶片>颖壳;成熟期分布为根>茎>叶片>籽实>颖壳.小麦不同部位随Cu投加量增加对Cu的富集规律有所差异.如在各生长发育期.根中Cu含量整体上随Cu投加量增加逐渐增大.     

小麦植株对重金属铅富集特征的研究

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对其不同生长时期各器官重金属含量的测定,研究小麦植株对重金属铅(Pb)的富集特征.结果表明,总体上看,在Pb胁迫下,Pb主要富集在小麦根部,向地上部分迁移较少;Pb在小麦幼苗期的分布规律为根>叶片;拔节期为根>叶片>茎;抽穗期为根>茎(叶片)>颖壳;成熟期为根>茎>叶片>颖壳(籽实);小麦根部Pb含量分布规律为抽穗期>成熟期>拔节期>幼苗期(除质量分数为400mg/kg时);茎中为抽穗期>成熟期>拔节期;叶片中为在拔节期和抽穗期较大,幼苗期和成熟期相对较小,拔节期达最大值;颖壳中为成熟期>抽穗期.     

南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征

将南京城市建成区分为矿冶区、开发区、商业区、城市广场、风景区、老居民区等6大功能区,选择采集土壤样本56个,用原子吸收光谱仪选择分析了土壤中重金属元素的全量和活性形态含量.结果表明,南京城市土壤中Pb、Cu、Zn和Cd的总量分别为:117.1±103.7mg·kg^-1,39.86±39.9mg·kg^-1,273.3±131.6mg·kg^-1和1.13±0.7mg·kg^-1.矿冶区、老居民区、商业区、新开发区、城市广场和风景区的内梅罗重金属综合污染指数分别为:5.4、4.9、3.4、1.6、2.4和2.3.矿冶区以Pb、Cd的强度积累为特征,但活性形态的比重较小.而城市中心的居民区和商业区Zn的积累最显著,并且所测定的重金属的醋酸盐浸提态含量明显较高.除了风景区和城市市民广场外,城市中心区的重金属均表现出较明显的表聚性.城市活动区土壤Pb、Cd的强烈积累可能已经对人类健康构成了威胁.     

重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦生长的影响

通过水培实验,研究了不同浓度的重金属Cd,Cr,Pb,Zn对小麦的生长初期(发芽、长出两片真叶后7d)的影响。测量指标有叶绿素含量和重金属在小麦体内的积累量。结果表明,低浓度的重金属并不影响小麦叶绿素的合成,甚至会起促进作用。高浓度重金属的存在对生长初期小麦叶绿素的合成有抑制作用,不同重金属的抑制作用也不同,Pb和Cr的抑制作用最大,Cd和Zn次之。小麦体内吸收的重金属量随着重金属浓度升高而增加,但吸收能力各有差异,最强的是Pb和Cr,其次是Cd和Zn。     

泥蚶不同组织器官对重金属(Cu、Pb、Cd)的富集规律

通过室内半静态暴毒试验,研究三种重金属(Cu、Pb、Cd)的单一与联合胁迫作用下,泥蚶(Tegillarca granosa)不同组织器官对重金属的富集能力、富集途径,以及两两重金属之间的交互作用。结果发现:单一胁迫条件下,泥蚶各组织器官对Cu的富集能力是鳃>内脏团>肌肉,对Pb和Cd的富集能力是鳃>肌肉>内脏团;肌肉和鳃对Pb的富集速率显著(P<0.05)高于内脏团,即泥蚶对Pb的富集可以通过鳃的呼吸作用和体表的渗透作用两条途径实现。联合胁迫条件下,Cd能够拮抗Cu的富集;一定量的Cu也能够在内脏团中发挥作用,拮抗Pb和Cd的累积;在其他各组织中累积的Cu和Cd则不影响Pb的累积,说明Cd和Cu在泥蚶体内以可溶形式存在,而Pb以不溶形式存在。重金属的富集与金属种类、金属浓度、累积途径、生物体的解毒机制等等多种因素有关。     

矿山不同片区土壤中Zn、Pb、Cd、Cu和As的污染特征

根据某典型有色金属矿山生产过程的污染状况,将受污染的矿区土壤分为尾矿污染区、坑道废水污染区、污风降尘污染区和精矿运输污染区4种类型.选择该矿区受污染土壤样本28个,用等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等方法分析了土壤重金属含量和形态特征.结果表明,该矿区土壤重金属Zn、Pb、Cd、Cu和As污染较为严重,土壤Zn、Pb、Cd、Cu和As平均含量分别达508.6mg·kg^-1、384.8mg·kg^-1、7.53mg·kg^-1、356mg·kg^-1 和44.6mg·kg^-1.不同片区间存在明显差别,污染强度以尾矿污染区最高,内梅罗综合指数为173,其次是精矿运输污染区和坑道废水污染区,污风降尘污染区污染较轻;各片区土壤的重金属元素以残余态为主,有机结合态比例最小,不同元素之间、不同片区土壤之间各形态所占比例差别不大.     

重金属Cd、Zn、Pb复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案 ,研究了潮褐土中Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性 (过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶 )的影响 .结果表明 ,在复合效应影响中 ,重金属对土壤酶活性的抑制效应顺次为Cd >Zn >Pb ;同时 ,Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性的影响效应存在着明显差异 .其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征 ;对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用 ;对转化酶和碱性磷酸酶活性影响则主要随着Cd浓度的增加而显著降低 .离子冲量与土壤脲酶活性之间呈显著负相关 ,用脲酶活性作为预测土壤重金属Cd、Zn、Pb复合污染程度的主要生化指标具有一定的可行性     

Pb、Zn和Cd复合重金属潜在超富集植物的筛选与胁迫响应特征

为了筛选Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,对宝鸡市典型铅锌矿和冶炼厂区优势植物进行调查、采样和分析,初步筛选出一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物,并采用土培盆栽试验观测其在Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫下叶绿素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素）、抗氧化酶（SOD、 CAT、 POD）和其他生理指标（MDA、脯氨酸）的响应特征,再通过大田试验,进一步验证并确定了其对Pb、 Zn和Cd复合重金属的富集能力,以期为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑.结果表明,野外调查发现聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、富集系数（BCF）和转移系数（TF）均满足国际上超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物;土培盆栽试验显示,随着Pb、 Zn和Cd复合重金属胁迫梯度的提高,聚合草叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,直至胁迫梯度大于等于Ⅳ时,导致植物光合系统紊乱;蓖麻叶片中的叶绿素含量呈现“低促高抑”现象,而胁迫过高则激发了自身其他保护系统使得毒害减轻而升高;另外,与CK相比,聚合草和蓖麻的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素各自均存在显著性差异（P < 0.05）.聚合草和蓖麻叶片中的SOD酶活性均呈现先增加后降低再增加的趋势;聚合草叶片中CAT酶活性先升后降的趋势,呈现“低促高抑效应”,而蓖麻叶片中CAT酶活性呈现持续降低的趋势;聚合草叶片中POD酶活性总体呈现增加趋势,而蓖麻叶片中POD酶活性先升后降低再升高;聚合草叶片中MDA含量总体呈现下降趋势,而蓖麻叶片中MDA含量总体呈上升特征;此外,各胁迫梯度之间,聚合草和蓖麻的SOD、 CAT、 POD、 MDA及脯氨酸均存在显著性差异（P < 0.05）.大田试验结果表明,聚合草对Pb、 Zn和Cd的富集量、 BCF和TF均可以达到超富集植物指标限值要求,是一种潜在的Pb、 Zn和Cd复合重金属超富集植物种质资源,能作为Pb、 Zn和Cd复合重金属污染土壤修复的优选植物.     

Cd、Pb、Cu、Zn、As复合污染在农田生态系统的迁移动态研究

１９９０—１９９５年中国科学院生态网站联网研究中，在４个生态站对重金属复合污染（Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ）进行了田间迁移动态实验研究，表明３年来表土中重金属元素含量缓慢下降，输出量最大支出项目为从表层向下迁移量可比作物地上部分带去量高出几十至数百倍，为污染土壤防治工作中淋洗技术运用指出了应用前景．     

石灰对Cu、Cd、Pb、Zn复合污染土壤中重金属化学形态的影响

通过室内模拟试验,研究了石灰对不同处理(轻度、中度、重度)水平下土壤典型重金属Cu、Cd、Pb、Zn化学形态的影响。结果表明:添加石灰60 d后土壤pH值、有机质含量均明显升高,4种重金属化学形态总体呈现由水溶态、交换态等活性态向有机态、残渣态等非活性态转化的趋势,其生物活性、迁移能力及淋溶能力均有不同程度下降,表明石灰是土壤重金属复合污染的有效修复剂。同时,不同处理水平下土壤4种重金属对石灰添加量的响应有差异,其中土壤Cu、Cd生物活性受石灰添加量影响较小,但中度、重度处理下土壤Pb、Zn生物活性和Cd、Zn迁移能力以及轻度处理下土壤Pb迁移能力均随着石灰添加量增加而显著降低,轻度处理下重金属淋溶能力在0.2 g石灰时最低,在中度、重度处理下随着石灰添加量增加而降低。     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

重金属Cu、Pb、Zn、Cd在深圳福田红树林中的迁移、累积与循环

研究了污水处理下红树林对Cu、Pb、Zn、Cd等4种重金属元素的吸收、累积、分布和循环。结果表明，该林地表层土壤4种元素的储晨关系为Zn＞Pb＞Cu＞Cd，与污水中各元素含量大小顺序一致；植物体不同部位各元素含量有着明显的差异、根、茎中的含量大枝、叶中的含量；不同种红树植物对土壤4种元素的富集能力的大小依次为桐花树＞秋茄＞白骨壤。该群落中Cu、Pb、Zn、Cd等4种金属的现存累积量分别为141．796、455．967、1220．224和9．493mg/m^2；年吸收量分别为18．98、16．43、89．19和0．39mg/m^2；年归还量分别为14．64、7．26、59．59和0．16mg/m^2；年存留量分别为4．33、9．17、29．20和0．23mg/m^2；周转期分别为10、63、21和58年。     

江苏新洋港潮滩湿地重金属元素Pb、Cu、Zn、Cr分布特征及污染评价

通过对保护区新洋港核心区潮滩表层、柱状沉积物以及不同地貌和植被条件下重金属Cu、Zn、Cr、Pb含量的分析,利用地累积指数法、元素富集指数法、潜在生态危害指数法,对潮滩重金属的污染状况和金属元素富集规律进行了初步研究,并利用不同的指标进行相互验证,分析了生态带植被和沉积物间的重金属地球化学累积.结果表明,1)新洋港的重金属元素Zn、Pb、Cu含量变化走势基本相同,元素归一化后,所有重金属元素的归一化值变化波动范围均比重金属含量值明显收窄,波峰和波谷有后延的趋势,波动趋势基本没变.2)从水平断面的重金属含量分布特点来看,都表现出了从高潮滩向低潮滩递减的趋势,但是递减的速度不同.Cu、Ni、Zn从高潮滩到低潮滩含量递减趋势较明显,Cr、Pb则没有明显的递减趋势.3)新洋港潮间带沉积物中元素Pb、Cr与长江口、黄河口以及中国浅海沉积物和江苏土壤相比呈现不同程度的富集.Pb超出最多,其EF值达到3.774.4)新洋港RI值为23.552,虽然存在一定的重金属富集和污染,但其尚未产生生态危害,整体新洋港核心区重金属环境质量优良.     

不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验,研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下,玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性,并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析,探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒,Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒,As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒,分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05）,表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种,单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd）,Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准,14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准;所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标,但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险;不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值,表现出稳定的低积累特性;不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高,但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性,主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻,这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源,玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响,但影响程度有限;玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性,说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量,以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01）,Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处,从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应,Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素,以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准,籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准,籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群,植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件,筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种,适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.     

黔西土法炼锌区Pb、Zn、Cd地球化学迁移特征

黔北土法炼锌致使Pb、Zn、Cd在土壤和水体大量积累,危及到整个生态系统.以小流域为例,探索了废渣、土壤、水体的Pb、Zn、Cd地球化学形态及其迁移性.结果表明,冶炼废渣的Pb、Zn、Cd含量分别为4 632、 8 968、 58 mg·kg^-1;污染土壤Pb、Zn、Cd含量分别达到234、 400、 9.6 mg·kg^-1.废弃地的地球化学形态分析表明,污染土壤的Pb、Zn、Cd可交换态含量较高,具有较大迁移性和生物有效性,相对而言,废渣中Pb、Zn、Cd具有很低的生物有效性和迁移性,交换态含量低于0.2%.冶炼区的地表水受到严重的Pb、Zn、Cd污染,地下水重金属含量未超出三类水体的质量标准.在地表水体中,可溶态的Pb、Zn、Cd含量少,主要以悬浮态存在,表明了河流重金属污染主要来自于沿岸水土流失.     

重金属富集植物的富集能力评价指标

在分析了重金属超富集植物定义的基础上,针对衡量转移特征与富集系数特征评价指标的名称、定义比较混乱,不同学者对同一个含义的命名不一致,而同一个英文名称又对应于不同的中文,或者同样的中文名称对应于不同英文的现状,该文对常见评价指标bioconcentration factor、bioaccumulation factor、translocation factor、transfer factor、enrichment factor、enrichment coefficient和shoot-toroot ratio、shoot-root(shoot/root)ratio的起源、影响力、合理性、明确性等进行了梳理与总结,并给出了如何使用衡量转移特征与富集系数特征评价指标以便于学术交流的建议。     

深圳福田红树林对重金属Cu、Pb、Zn、Cd 的吸收、累积与循环

研究了污水处理下红树林对Cu、Pb、Zn、Cd4种重金属元素的吸收、累积、分布和循环。结果表明 ,林地表层土壤 4种元素的储量关系为Zn >Pb >Cu >Cd ;对土壤中 4种重金属富集能力的大小依次为桐花树 >秋茄 >白骨壤。该群落中Cu、Pb、Zn、Cd的现存累积量分别为 1 41 796、 4 55 967、1 2 2 0 2 2 4和 9 4 93mg/m2 ;年吸收量分别为 1 8 98、 1 6 4 3、 89 1 9和 0 39mg/m2 ;年归还量分别为 1 4 64、7 2 6、 59 2 9和 0 1 6mg/m2 ;年存留量分别为 4 33、 9 1 7、 2 9 2 0和 0 2 3mg/m2 ;周转期分别为 1 0、 63、 2 1和 58年。     

潮滩植物翅碱蓬对Cu、Zn、Pb和Cd累积及其重金属耐性

以辽宁盘锦双台子河口潮滩湿地生态系统一种常见土著植物翅碱蓬(Suaedaheteroptera)作为研究对象,分析了Cu、Zn、Pb和Cd在该植物体内的累积分布、迁移规律并对其重金属的耐性进行了初步的探讨。结果表明,其对Cu、Zn、Pb和Cd四种重金属在不同潮滩均有比较明显的累积效应,累积量均表现为Zn >Pb >Cu >Cd ,而累积吸收系数分别达到4.7、4.6、3 .1和4.9,生物富集吸收系数分别为0 .97、1.73、0 .41和2 .2 3 ;研究结果还表明,由于该植物对上述四种重金属有一定的选择吸收耐性,其累积在植物的不同部位存在明显的差异,其中Cu表现为根>茎>叶,Zn表现为叶>根>茎,Pb表现为根>叶>茎,Cd表现为根>茎≈叶,而迁移效率表现为Zn >Cu >Cd >Pb。     

祊河沉积物重金属(Cu、Zn、Cd)的污染评价

为了解祊河河流沉积物重金属情况,以祊河橡胶坝至沂蒙路大桥段为主研究对象,对河段内8个断面沉积物的3个指标(Cu、Zn、Cd)进行监测调查,参照国内有关标准,建立了适合该区域的沉积物污染评价标准,主要运用潜在生态危害指数法和内梅罗法标准指数法对检测结果进行生态风险和污染程度评价。结果表明:祊河橡胶坝至沂蒙路大桥段沉积物重金属生态危害指数高达3418.5,内梅罗污染指数为6.95,为重度污染,说明祊河沉积物重金属污染非常严重。