重金属联合作用
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重金属Cu、Pb、Zn、Cd在小麦中的富集特征肖昕,冯启言,刘忠伟,王华(中国矿业大学,江苏徐州221008)摘要:采用无土栽培法,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,研究了重金属Cu、Pb、Zn和Cd在小麦中的富集与迁移特征。
研究结果表明,在不同生长阶段小麦不同部位中重金属的含量有很大差异,总的来说,幼苗期重金属分布为:根>茎>叶;成熟期分布为:根>茎>叶>颖壳>籽实,而Zn在颖壳中会有较大富集。
其中,根中重金属的富集系数的顺序为Cd>Cu>Pb>Zn;茎富集能力是Cd>Cu>Zn>Pb;叶片富集能力是Cd>Cu>Pb>Zn;颖壳富集能力是Zn>Cu>Cd>Pb;籽实的富集能力是Cu>Zn>Cd>Pb。
关键词:无土栽培;重金属污染;小麦;富集特征中图分类号:X592文献标识码:A文章编号:1006-8759(2004)03-0028-04ENRICHMENT CHARACTERISTICS OF HEAV YMETALS(Cu、Pb、Z n、Cd)IN WHEATXIAO X in,FENG Q i-y an,LIU Zhon g-w ei,W ANG Hua(China Univ er sit y o f Minin g and T echnolo gy,Xuzhou221008,China) Abstract:W ith the test of g row in g p lant w ithout soil the enrichm ent characteristics of heav y m etals (Cu,Pb,Zn,Cd)in wheat w ere studied.T he result shows that enrichm ent of heav y m etals in different or g ans varied in different g row in g sta g e.G enerall y,content of heav y m etals in root is hi g her than in stalk,and content in stalk is hi g her than that in leaf.In adult sta g e the distribution of heav y m etals is root>stalk>leaf>crust>seed,Zn which has a hi g her content in crust.T he order of enrichm ent factors in root is Cd>Cu>Pb>Zn;Cd>Cu>Zn>Pb in stalk,Cd>Cu>Pb>Zn in leaf,Zn> Cu>Cd>Pb in crust and Cu>Pb>Zn>Cd in seed.K e y w ords:g row in g p lant w ithout soil,heav y m etal p ollution,wheat,enrichm ent characteristics1重金属复合污染研究现状污水农灌,农药、除草剂和化肥的使用,均可造成土壤的重金属的污染,而土壤一旦发生重金属污染,就可能造成重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量累积,不仅严重地影响植物的生长和发育,而且还会影响到作物的产量与质量。
重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展景文杰,全占军,韩煜,蔡譞,马俊勇*中国环境科学研究院摘要 由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质(如酶、pH 、有机质等)显著不同于非根际土壤。
根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。
近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。
综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。
根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。
然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。
随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。
关键词 根际效应;重金属;土壤;根际修复中图分类号:X53 文章编号:1674-991X (2022)01-0153-08 doi :10.12153/j.issn.1674-991X.20210505Research progress of rhizosphere effect in the remediation ofheavy metal contaminated soilJING Wenjie, QUAN Zhanjun, HAN Yu, CAI Xuan, MA Junyong *Chinese Research Academy of Environmental SciencesAbstract The rhizosphere effect mediated by rhizosphere exudates shows that the species and activities of microorganisms, and soil physicochemical properties such as enzymes, pH and organic matter in rhizosphere soil are significantly different from those in non-rhizosphere soil. Rhizosphere effect is greatly affected by soil types and plant species, etc., and has been widely studied and used in agricultural production and forestry protection. In recent years, some progress had been made in the research of rhizosphere effect on soil remediation, but systematic understanding of its remediation mechanism and influencing factors still needed to be further improved. In this study, the remediation mechanism and influencing factors of rhizosphere effect in heavy metal contaminated soil were reviewed and analyzed, and the measures to strengthen the remediation effect were proposed to improve the soil bioremediation efficiency by rhizosphere effect. The review indicated that the rhizosphere effects drove the significant differences in the form and distribution of heavy metals between the rhizosphere and non-rhizosphere soils. Affected by soil types, plant functional traits, heavy metal properties and other factors, soil improvement and inoculation of exogenous microorganisms could enhance the remediation effect of plant rhizosphere on heavy metals contaminated soil. However, current studies were in short term and small scale, and had neglected the rhizosphere effects at different growth stages of perennial plants on heavy metal remediation, and the long cycle of plant growth and development set a challenge for screening of specific remediation plants. With the deeper study of rhizosphere effect in the field of soil remediation, it was necessary to carry out more systematic, comprehensive and long-term index monitoring researches to identify the primary and secondary factors affecting the restoration of heavy metals by rhizosphere effect. At the same time, specific remediation plants of different heavy metal contaminated soil types收稿日期:2021-09-13基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFC0501101-3)作者简介:景文杰(1995—),女,硕士研究生,主要从事矿山生态修复根际土壤研究,*****************.cn* 责任作者:马俊勇(1991—),男,助理研究员,博士,主要从事全球气候变化生态学相关研究,*******************Vol.12,No.1环 境 工 程 技 术 学 报第 12 卷,第 1 期Jan.,2022Journal of Environmental Engineering Technology2022 年 1 月景文杰,全占军,韩煜,等.重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展[J].环境工程技术学报,2022,12(1):153-160.JING W J,QUAN Z J,HAN Y,et al.Research progress of rhizosphere effect in the remediation of heavy metal contaminated soil[J].Journal of Environmental Engineering Technology ,2022,12(1):153-160.were needed to be selected to facilitate the establishment of soil bioremediation plant resource bank. Key words rhizosphere effect; heavy metal; soil; rhizoremediation根际是指植物根系与植物-微生物-土壤之间相互作用的狭窄而敏感的土壤微环境区域,其物理、化学、生物特性与原土体显著不同。
植物根系分泌物促进重金属吸收研究一、植物根系分泌物研究概述植物根系分泌物是植物在生长过程中通过根系释放到土壤中的一类有机物质,这些物质包括但不限于氨基酸、有机酸、酚类化合物、酶等。
它们在土壤中的作用极其重要,不仅影响土壤的物理、化学性质,还与植物的营养吸收、病害防御以及与土壤微生物的相互作用密切相关。
近年来,随着环境污染问题的日益严重,特别是土壤重金属污染,植物根系分泌物在促进重金属吸收方面的研究逐渐成为环境科学与植物生理学领域的热点。
1.1 植物根系分泌物的组成与功能植物根系分泌物的组成复杂多样,其功能也相当广泛。
在促进植物生长方面,根系分泌物可以改善土壤结构,增加土壤的通气性和保水性,从而为植物根系提供良好的生长环境。
同时,根系分泌物中的有机酸可以与土壤中的矿物质元素形成络合物,增加这些元素的溶解度,促进植物对营养元素的吸收。
此外,根系分泌物还具有调节植物与土壤微生物关系的作用,通过吸引有益微生物或抑制病原微生物的生长,增强植物的抗病性。
1.2 植物根系分泌物与重金属吸收的关系土壤中的重金属元素,如铅、镉、汞等,对植物生长和人类健康都构成严重威胁。
植物根系分泌物在重金属吸收方面的作用主要表现在以下几个方面:首先,某些根系分泌物能够与重金属离子形成稳定的络合物,降低重金属的生物有效性,减轻其对植物的毒性;其次,根系分泌物可以促进土壤中重金属的迁移和转化,增加植物对重金属的吸收;最后,根系分泌物还能够影响植物体内重金属的分布和积累,降低重金属在植物可食用部分的浓度。
二、植物根系分泌物促进重金属吸收的机制2.1 根系分泌物与重金属络合作用植物根系分泌物中的有机酸,如柠檬酸、草酸、苹果酸等,具有与重金属离子形成络合物的能力。
这些有机酸通过其羧基与重金属离子发生配位反应,形成稳定的络合物,从而降低重金属在土壤中的活性,减少其对植物的毒性。
同时,这种络合作用也增加了重金属在土壤中的溶解度,有利于植物根系的吸收。
植物修复土壤中重金属的方法一、引言重金属污染是当前环境面临的严重问题之一。
重金属对土壤和生物体的毒性效应具有长期性和积累性,对人类健康和生态系统稳定性造成了威胁。
因此,寻找有效的修复方法成为了迫切的需求。
本文将介绍几种植物修复土壤中重金属的方法。
二、植物吸收修复法植物吸收修复法是利用植物对重金属的吸收能力来修复受污染的土壤。
植物通过根系吸收土壤中的重金属,将其转移到地上部分,然后通过剪除、收割等方式将重金属带走,从而减轻土壤重金属污染程度。
常用的修复植物有耐重金属的植物(如拟南芥、铜锈树等)和富集重金属的植物(如剑麻、酸模等)。
此方法具有操作简便、成本较低的优点,但效果受到植物生长状况和土壤环境的影响。
三、菌根修复法菌根修复法是通过植物与菌根共生菌的相互作用来修复土壤中的重金属。
菌根能够增加植物的营养吸收能力和抗逆性,促进植物生长,同时菌根菌还能够与重金属形成络合物,减少其毒性。
因此,通过引入菌根菌来促进植物生长和修复土壤中的重金属污染已成为一种有效的修复方法。
目前已有许多研究表明,菌根菌在修复重金属污染土壤方面具有良好的应用前景。
四、土壤改良修复法土壤改良修复法是通过改良土壤性质来减轻土壤中重金属的毒性。
常用的改良方法有添加有机物、石灰等。
有机物能够提高土壤的保水性和通透性,促进土壤微生物的活动,降低土壤中重金属的有效性。
石灰能够中和土壤中的酸性物质,提高土壤的pH值,减少重金属的毒性。
因此,通过改良土壤性质来修复重金属污染的土壤是一种常用的修复方法。
五、植物-微生物联合修复法植物-微生物联合修复法是通过植物和微生物的共同作用来修复重金属污染的土壤。
植物能够吸收土壤中的重金属,而微生物能够降解重金属和促进植物生长,二者相互协同作用,达到修复土壤的效果。
目前已有许多研究证明,植物-微生物联合修复法在修复重金属污染土壤方面具有较好的效果。
六、生物炭修复法生物炭修复法是利用生物炭对土壤中重金属的吸附作用来修复重金属污染的土壤。
2015年第10卷 第3期,288—297
生 态 毒 理 学 报
Asian Journal of EcOtOxicOlOgy Vo1.10,2015
NO.3,288—297
DoI:1O.7524,AJE.1673—5897-2015o213001 田冬冬,苑晓燕,周维,等.纳米碳黑与重金属对BEAS~2B细胞的联合毒性作用模式评价[J】.生态毒理学报,2015,10(3):288-297 Tian D D,Yuan X ZhouⅥ‘et a1.Evaluation ofcombined effects ofNPCB and heavy metals on BEAS-2B cells[J】.Asian Journal ofEcotoxicology,2015, 10(31:288-297(in Chinese)
纳米碳黑与重金属对BEAS一2B细胞的联合毒性 作用模式评价
田冬冬 一,苑晓燕 ,周维 ,贾栗 ,何俊 ,张利军 ,王以美 ,赵君 ,彭双清 , , 1.广西医科大学,南宁530021 2.军事医学科学院疾病预防控制所毒理学评价研究中心,北京100071 收稿日期:2015—02-13 录用日期:2015—05—12
摘要:通过研究空气颗粒物的代表性组分纳米碳黑(nano particle carbon black,NPCB)与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒对BEAS一2B 细胞存活率和LDH漏出率的影响,旨在阐明NPCB与重金属对细胞毒性的联合作用模式。检测NPCB与重金属(Pb/Cr/Cd)联 合染毒24 h后BEAS-2B细胞存活率(CCK-8法)和LDH漏出率(LDH活性比色法)的变化,采用析因方差分析判断其是否存在 联合毒性作用及联合作用模式。NPCB与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒在细胞存活率和LDH漏出方面存在联合作用;与对照组 和单独染毒组相比,低剂量ab(125/ ̄mol・L )与NPCB联合染毒对细胞存活率无交互作用,对LDH漏出表现为拮抗作用;高剂 量ab(1 000 t ̄mol・L- )与NPCB联合染毒对细胞存活率表现为协同作用,对LDH漏出无交互作用;Cr和cd与NPCB联合染毒 在细胞存活率方面均表现为协同作用;低剂量Cr和Cd与NPCB联合染毒在LDH漏出方面无交互作用,高剂量时表现为协同 作用。NPCB与重金属存在联合作用,金属不同、剂量不同以及评价指标不同,其联合作用模式不尽相同。 关键词:纳米碳黑;重金属;铅;铬;镉;联合作用;细胞毒性 文章编号:1673~5897(2015)3-288-10 中图分类号:X171.5 文献标识码:A
重金属对鱼类的毒性作用研究进展摘要:本文阐述了近年来国内外在重金属对鱼类污染研究方面的最新进展,总结了重金属在鱼体内的积累和重金属对鱼类的毒性机制等方面的研究现状和趋势。
关键词:重金属、鱼类、毒性前言:重金属污染是近年渔业环境污染的公害之一。
随着工农业的发展,大量的重金属污染物通过多种途径释放进入水体而造成污染,浓度严重超标的一些重金属离子对鱼类有毒害作用,常常扰乱鱼类的正常生命活动,引起鱼类的中毒和死亡,并且已经证实水中的重金属污染物可通过食物链传递进入人体并对人类造成严重的危害。
国内外水产科研者对水生生态系统中的重金属污染物进行了广泛深入的研究,取得了一些成果。
然而,由于重金属在水生生态系统中呈现较为复杂的形态和相对较高的活性,以及对鱼类较强的毒性和鱼类承受重金属毒害的机理复杂性,有关重金属在水生生态系统中的形态、分布、转化和毒害机理等还未真正弄清。
因此为进一步推动重金属污染的理论研究与防治,有必要对水生生态系统中重金属污染研究进展做一综述。
1 水域中的重金属天然水域中重金属的化学形态取决于它的来源及其进人水体后与水中其它物质能够发生的几种可能的相互作用。
水中的重金属可以是离子态、可交换态、吸附态、化学沉淀态和难溶络合态等形态,它们随环境条件的变动而相互转化[1、2]。
目前水体中的重金属主要有Cd、Cu、Hg、Pb、Cr、Zn、Mn、Ni、Fe、As等,其中Fe、Cu、Zn、Mn为必需金属,在水生生态系统中起着重要作用,而Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、As为非必需金属,有较强的毒性,其中,Cd、Hg对鱼类具有很强的毒性效应。
重金属对鱼类的毒性,不是与水域中金属总浓度相关,而是主要取决于游离(水合)的金属离子,如对于Cd则主要取决于游离Cd 浓度,Cu取决于游离Cu 及其氢氧化物[3]。
2 境因素对重金属毒性的影响重金属对鱼类的毒性受环境中许多物理、化学以及生物因素影响,包括pH 值、无机阴离子、水的硬度、其它金属离子、络合物及鱼类的自身物质等。
影响重金属联合毒性作用的因素集中在以下方面:
1.受试组分的浓度、浓度配比、加入时间和顺序的影响
Morley 等研究了锌、镉对曼森氏住血吸虫的联合毒性发现:锌、镉低浓度混合时呈协同效应, 而高浓度混合时呈拮抗效应。
Wang 等发现先加入汞, 那么硒就无法抑制汞对鲯鳅的肾细胞的毒性; 而如果先加入硒, 那么它就能够降低汞对鲯鳅的肾细胞伤害。
只有硒与汞同时加入, 两者的拮抗作用才可见, 而且硒酸钠的浓度越高, 拮抗作用越强, 加入的时间间隔越短, 拮抗作用越强。
2.指示生物的不同
不同的生物其细胞结构不同, 它们暴露于污染物时所发生的反应也会不一样。
实验发现用摇尾幼虫作指示生物时, 镉与锌发生拮抗效应;指示生物为老鼠簕属动物副睾时则表现出协同效应。
可见对多元混合物的联合作用的风险评价仅仅以某一种或一类生物为指示生物是不够的, 它需要进行多种指示生物甚至是生物群落的复合评价。
3.测试终点
在进行联合作用评价时, 不仅要选择敏感的测试指标, 而且要选择最佳的测试终点。
4.pH 值
土壤pH值较低时, 锌主要发生静电吸附;随着 pH 值的上升, 锌的化学吸附越来越明显, 从而与铜竞争结合位。
土壤中重金属类别的不同以及浓度的变化都将导致土壤 pH值的改变, 从而影响实际可生物利用的金属浓度。
5.染毒时间
随着染毒时间的延长, 联合作用的类型可能会随之发生变化。
实验发现镉与锌按毒性 1∶1 配比, 对草鱼种的联合毒性 24h、48h 均为拮抗作用,而在 96h 表现为协同作用。
即随着染毒时间的延长,联合作用的类型和程度都可能发生变化。
参考文献
[1]苏永红,唐柱云,曾科. 重金属联合毒性研究进展[J]. 现代农业科技,2007,10:174-175+178.
[2]侯丽萍, 马广智.镉与锌对草鱼种的急性毒性和联合毒性研究[J].淡水渔业, 2002, 32(3) : 44- 46.
[3]王银秋,张迎梅,赵东芹. 重金属镉、铅、锌对鲫鱼和泥鳅的毒性[J]. 甘肃科学学报,2003,01:35-38.
[4]许永香,修瑞琴,郑静,高世荣,任玫英,傅迎春. 镉锌离子对两种水生物的联合毒性研究[J]. 中国公共卫生学报,1996,01:24-25.。