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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 总被引：6，自引：1，他引：6
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。 相似文献
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纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。 相似文献
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根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性研究进展 总被引：16，自引：1，他引：16
根际是土壤或滨岸沉积物中受植物根系及其生长活动影响的微域环境 ,具有特殊的物理、化学和生物性质 ,影响了重金属在根际环境中的分布、累积和生物有效性。从重金属在根际环境的分布与累积、地球化学赋存形态、生物有效性以及影响重金属根际行为和生物有效性的主要因素(温度、Eh和溶解氧、p H、根系分泌物、微生物 )、重金属根际吸收、富集、排斥和固定过程的调控、重金属耐性植物的筛选和培养 6个方面概述了近 1 0年来国内外在根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性方面的主要研究进展 ,并指出了其存在问题以及今后的努力方向。 相似文献
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金属矿区土壤重金属污染的植物修复研究现状 总被引：4，自引：0，他引：4
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。 相似文献
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土壤重金属生物有效性研究进展 总被引：15，自引：0，他引：15
土壤重金属污染具有巨大环境风险。笔者围绕土壤重金属元素生物有效性(可给性)概念、元素形态与有效性影响因素、有效态(可给态)实验技术,综述了国内外研究现状。土壤金属元素形态和生物有效性取决于其地球化学行为、元素成因来源、土壤理化条件(p H值、有机质、粘土矿物与化学活性矿物、土壤粒级组成等)以及植物根际效应等。选择性单步提取和连续提取是检测土壤元素形态、有效态的有效和可行方法。针对手—口是土壤铅等污染物在儿童群体暴露的重要途径,发展了生物可给态体外试验方法。土壤污染物生物有效性和可给性已成为土壤污染风险评价的重要指标参数,实验成果也为土壤污染修复提供了重要依据。 相似文献
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土壤修复过程中重金属形态的研究综述 总被引：4，自引：0，他引：4
重金属污染土壤的修复是现阶段污染土壤治理中的难点之一,在土壤修复过程中对重金属的形态研究已在多个领域中开展,并且在重金属形态及其与生物有效性和毒性等研究领域取得了一定的成果。本文综述了现阶段在污染土壤修复过程中对重金属形态研究的主要领域,分析研究重金属形态的必要性,总结出土壤修复过程中重金属形态方面应当从重金属在土壤与植物中的存在形态入手,研究重金属元素在不同界面间的迁移转化规律,通过阻断重金属元素在污染源、土壤、生物之间的传递链条,以阻止重金属对生物体造成危害,从而为土壤重金属污染的治理修复提供理论基础。 相似文献
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在土壤-作物系统中,农作物吸收Cd、As等元素的影响因素非常复杂,其中,元素间的相互作用是影响生物富集系数的主要因素之一.为了研究土壤-水稻系统中重金属等元素之间的相互作用,在黑龙江省典型水稻生产基地庆安地区采集了89组水稻籽实及根系土样品,测试了样品中重金属元素含量,运用相关分析,探讨了水稻籽实及根系土中重金属等元素之间的相互关系.结果表明：水稻籽实重金属元素富集系数之间多呈正相关关系;籽实Cd元素富集系数与土壤Se,籽实Cu元素富集系数与土壤TOC均呈负相关关系;籽实重金属元素之间多呈正相关关系;籽实Zn与土壤As呈正相关关系,籽实Cu与土壤Cd呈负相关关系.研究区土壤-水稻系统中,水稻籽实对重金属元素吸收的影响因素非常复杂,元素间协同或拮抗作用多样,其作用机理有待深入研究. 相似文献
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Assessment of heavy metal accumulation in macrophyte, agricultural soil, and crop plants adjacent to discharge zone of sponge iron factory 总被引：1，自引：0，他引：1
The present study deals with the characterization of effluent released from sponge iron industries and distribution of heavy
metals in soil and macrophytes near to effluent discharge channel. Apart from this, accumulation of heavy metals in nearby
soil and vegetation system irrigated with effluent-contaminated water is also the subject of this study. Physico-chemical
analysis of effluent reveals that the concentration of total suspended solids (TSS), total hardness (TH), iron (Fe2+), and oil and grease are greater than the IS (1981) norms for discharge of water into inland water body. The soil along the sides of the effluent channel also shows higher
concentration of heavy metals than the background soil. The enrichment of the heavy metals are in the order of Chromium (Cr) > Iron
(Fe) > Manganese (Mn) > Zinc (Zn) > Copper (Cu) > Cadmium (Cd). Macrophytes growing along the sides of the effluent channel
also show significant accumulation of heavy metals almost in the same order as accumulated in soil. Higher uptake of heavy
metals by these varieties reveals that these species can be used for future phytoremediation. The effluent as well as contaminated
water is extensively used for irrigation for growing vegetables like tomato (Lycopersicon esculatum) in the surrounding areas. Heavy metal accumulation in this agricultural soil are in the sequence of Cr > Fe > Mn > Zn > Cu > Cd.
More or less similar type of accumulation pattern are also found in tomato plants except Fe and Zn exceeding Cr and Mn. Transfer
Factor of heavy metals from soil to tomato plants (TFS) shows average value of <1, suggesting less uptake of heavy metals from soil. Among the plant parts studied, fruit shows
least accumulation. Although tomato plants show some phenotypic changes, the survival of tomato plants as well as least accumulation
of metals in fruit reveals their tolerance to heavy metals. Therefore it may be suggested that this plant can be grown successfully
in the heavy metal contaminated soil. Further research work on in situ toxicity test will be necessary in order to identify
the most resistive variety on this particular type of contaminated site. 相似文献
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Accumulation and ecological effects of soil heavy metals in conventional and organic greenhouse vegetable production systems in Nanjing,China 总被引：2，自引：1，他引：1
Yong Chen Biao Huang Wenyou Hu David C. Weindorf Xiaoxiao Liu Lanqin Yang 《Environmental Earth Sciences》2014,71(8):3605-3616
The spatial variability of soil heavy metals in conventional and organic greenhouse vegetable production (CGVP and OGVP) systems can reveal the influence of different farming activities on their accumulation and plant uptake. This provides important basic data for soil utilization and pollution risk assessment. Based on horizontal and vertical spatial analysis, this paper presents the spatial variability and accumulation of soil heavy metals. The effects on plant uptake and factors influencing heavy metal accumulation are presented using the two typical greenhouse vegetable sites in Nanjing City, China as examples. Results showed that different greenhouse vegetable production systems had their own dominant heavy metal accumulation, specifically, Hg and Pb in CGVP system and Cd in OGVP system. The spatial analysis showed that horizontally, distribution of soil properties and heavy metal concentrations in the two sites showed decreases from specific regions to the periphery for organic matter (OM), Cd, Cu, Hg, Pb, and Zn in CGVP and OM, As, Cd, Cu, Hg, Pb, and Zn in OGVP. Vertically, soil properties and heavy metals mainly vary in the topsoil. The key factor for the accumulation was excess fertilizer input. Variation of soil properties and the accumulation of soil heavy metals significantly influenced heavy metal uptake by plants. However, accumulation risk varied according to different heavy metals and different plant species. Environmental management of these two kinds of production systems should pay more attention to fertilizer application, plant selection, and soil properties. 相似文献
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【研究目的】植物修复技术因其具有绿色、经济、环保的特点,在矿山生态修复中应用广泛,而调查和筛选矿山周边适应本地生境的植物物种是进行植物生态修复的关键环节。【研究方法】通过野外调查取样和室内分析测试相结合的方法,对内蒙古包头某废弃铁矿尾矿库及周边11种优势植物的重金属含量、重金属迁移富集能力及其上覆土壤重金属特征进行分析研究,以期筛选优良修复植物,为矿区生态修复提供科学依据。【研究结果】该废弃铁矿尾矿库及周边土壤Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、F含量均远超过河套平原土壤背景值,地累积指数显示污染等级为2～7级,污染程度从轻—中度污染到极强度污染。植物地下部分各元素含量总体上高于地上部分,除Cu外各植物重金属含量大多超出了正常值范围。【结论】沙蒿和独行菜具有富集型植物特征,玉米、狗尾草、虎尾草和拂子茅属于根部囤积型,碱蓬、灰条菜、苍耳、新疆杨和红柳符合规避型植物特征。可根据植物对重金属的吸收和富集特点,科学合理地选择适宜的植物进行矿区受污染土壤植物修复。创新点：研究了废弃铁尾矿库及周边11种优势植物的重金属特征;揭示了优势植物对重金属的吸收机制。 相似文献
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超富集植物与重金属相互作用机制及应用研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
社会发展过程中对矿产资源的勘查和开采利用所带来的重金属污染已对生态系统和人类健康造成严重威胁。超富集植物对重金属具有超富集、超耐受能力,是降低环境重金属污染、保障人类健康、实现绿色矿产勘查的有效途径,在植物修复、植物采矿和植物找矿中已获得了广泛应用。深入探索超富集植物的富集和耐受机制,揭示重金属-植物相互作用规律,提高植物对重金属的富集能力,是当前国际上研究热点。本文在简要介绍重金属对植物作用的基础上,阐述了重金属诱导氧化应激机制,重点关注重金属超富集植物富集机理研究,对其在解毒和耐受机制等领域的研究进展进行了评述。当前研究认为:(1)对超富集植物而言,根系分泌物与根际微生物的共同作用促进了重金属溶解,经共质体、质外体途径吸收后,重金属通过木质部向上转运,并隔离在液泡中,实现对重金属的超富集;(2)重金属通过与小分子有机酸、细胞壁、植物螯合肽结合,以及液泡隔离,可降低细胞质中游离金属离子浓度,增强植物耐受性;(3)重金属胁迫下,植物将激活多种特异性抗氧化酶,抵御氧化应激反应,实现对重金属的超耐受。(4)本文分析认为,植物中砷诱导的氧化应激反应机制可能是由砷的还原与甲基化过程及Haber-Weiss反应三部分构成。对重金属超富集植物的富集与耐受过程所涉及的生理与生化作用进行深入研究,揭示关键性影响因素与相关规律,寻找提升其特异性富集与指示能力的有效途径,将有助于超富集植物研究与应用向纵深发展。 相似文献
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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。 相似文献
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Effects of humic acid on heavy metal uptake by herbaceous plants in soils simultaneously contaminated by petroleum hydrocarbons 总被引：2，自引：0，他引：2
Soyoung Park Ki Seob Kim Daesok Kang Hansam Yoon Kijune Sung 《Environmental Earth Sciences》2013,68(8):2375-2384
The effects of humic acid (HA) on heavy metal uptake by herbaceous plants in soil simultaneously contaminated with heavy metals and petroleum hydrocarbons were investigated. The results showed that HA reduced readily soluble and exchangeable forms of heavy metals in the contaminated soil but increased their plant-available forms. Potential bioavailability and leachability factors became larger than 1 after adding HA to the soil, except for those of Ni, suggesting that more heavy metals could be potentially phytoavailable for plant uptake. Furthermore, HA increased the accumulation of Pb, Cu, Cd, and Ni in the shoots and roots of selected plants. The greatest increase in the accumulation of heavy metals was 264.7 % in the shoot of Festuca arundinacea, with the bioconcentration factor (BCF) increasing from 0.30 to 1.10. Humic acid also increased the BCFs of the roots of Brassica campestris for Ni and Pb. These results suggest that HA amendment could enhance plant uptake of heavy metals, while concurrently reducing heavy metal leachability and preventing subsurface contamination, even in soils simultaneously contaminated with petroleum hydrocarbons. 相似文献
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水溶性有机质对土壤中污染物环境行为影响的研究进展 总被引：5，自引：2，他引：5
水溶性有机质(DOM)作为有机配位体,含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,可以通过与土壤中的污染物发生离子交换、吸附、络合、螯合、凝絮、氧化还原等一系列反应,进而影响它们在土壤中的形态、迁移转化和最终归宿。本文概述了DOM在土壤中的吸附,系统总结了近年来国内外关于水溶性有机质对土壤中污染物影响的研究进展,阐述了水溶性有机质能提高重金属的溶解度及其对重金属、农药、PAHs吸附解吸、迁移等环境行为所起的作用,最后指出今后应该进一步研究的问题。 相似文献
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Yu Guo Yangrong Fu Sen Yan Yi Yang Yuepin Guo Zhengyu Bao 《Environmental Earth Sciences》2012,66(4):1083-1089
Consuming edible plants contaminated by heavy metals transferred from soil is an important pathway for human exposure to environmental contaminants. In the past several decades, heavy metal accumulation in contaminated soil has been widely studied; however, few researches investigated the background levels of metals in plants and evaluated the difference in plants grown in soils produced from different parent rocks. In this study, a systemic survey of heavy metal distribution and accumulation in the soil–pepper system was investigated in an unpolluted area, Hainan Island, China. Levels of Cu, Pb, Zn and Cd were measured in soils and pepper fruits from five representative pepper-growing areas with different soil parent rocks (i.e. basalt, granite, sedimentary rock, metamorphic rock and alluvial deposits). Average concentrations of Cu, Pb, Zn and Cd in pepper fruits were 11.52, 0.84, 8.77 and 0.05 mg/kg, respectively. The concentrations of heavy metals in soils are controlled by the parent materials and varied greatly from in different areas. Heavy metal contents in all pepper samples were lower than the Chinese maximum contaminant levels. The relationship between heavy metals in soils and biological absorption coefficient (BAC) of pepper fruits suggests that the uptake ability of pepper for soil metals depends mainly on the physiological mechanism, while in some cases, the soil types and supergene environment are also important. 相似文献
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我国部分地区土壤污染形势严峻,主要表现为Cu等重金属元素严重超标。污水灌溉以及含Cu饲料过量使用等不合理的农业生产方式是导致Cu在耕地中富集的主要因素,严重威胁粮食安全和人类健康。以河北保定典型污灌区为研究区,通过静态吸附批量实验探究土壤吸附Cu的动力学和热力学特性。吸附动力学模型和等温吸附经验模型中得到的参数一致表明,表层土壤S1对Cu的吸附能力强于底部土壤S2。S1的有机质含量高于S2,提供了更多的表面吸附点位,这可能是导致土壤S1对Cu的吸附能力更强的原因之一。离子强度对土壤Cu吸附率的影响较小。溶液pH和溶解性有机物(DOM)含量对土壤Cu吸附率的影响明显,pH值与吸附量呈正相关,DOM浓度与吸附量呈负相关。由于土壤对pH有很强的缓冲能力,短时间的酸雨可能不会导致Cu的迁移。施用有机肥时,有机肥浸出液中高浓度的DOM可能会与Cu形成水溶性Cu-DOM络合物,促进Cu在土壤中的迁移,导致浅层地下水污染。 相似文献