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非损伤微测技术及其在重金属生态毒理效应研究中的应用

非损伤微测技术及其在重金属生态毒理效应研究中的应用

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：李连祯尹娜骆永明中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台海岸带研究所中国科学院大学资源与环境学院

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)是一种研究活体材料生理功能的技术,可在完全不损伤样品的前提下检测离子或分子进出生物活体的流动速率和三维运动方向,对于研究植物体生命活动规律以及植物与环境间的相互关系... 详细信息

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)是一种研究活体材料生理功能的技术,可在完全不损伤样品的前提下检测离子或分子进出生物活体的流动速率和三维运动方向,对于研究植物体生命活动规律以及植物与环境间的相互关系具有重要的生物学意义。因其活体检测、非损伤性、高时空分辨率、实时动态等特点,常用于探索其它技术难以测得的生理特征,已被广泛应用于植物科学、医药生理学、微生物学、环境科学、材料科学等领域。随着微传感器技术的不断发展,该技术越来越多被用于重金属的生态毒理与生物吸收富集机制研究中。文章从重金属污染的生物监测与预警、重金属耐受与毒理机制、重金属吸收与富集机制以及重金属超积累植物与低积累作物品种筛选等方面,综合论述该技术的应用研究,并分析该技术有待进一步提升优化的空间,展望其在重金属生物效应研究中新的应用方向,以期为非损伤微测技术在该领域的深入应用研究提供参考。

关键词：非损伤微测技术生态毒理吸收富集重金属生物监测

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功能内生细菌在土壤PAHs污染防治中的潜力

功能内生细菌在土壤PAHs污染防治中的潜力

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：朱雪竹南京农业大学资源与环境科学学院南京农业大学南京 210095

随着化石能源的大量使用,多环芳烃(PAHs)污染引起人们关注.经监测,地表水、大气与土壤中均广泛存在PAHs 污染.环境中的PAHs 可通过农作物气孔、茎叶、根等各途径进入植物体内,积累在植植株体内.特别是含4 个以上苯环的PAHs 具有较高的... 详细信息

随着化石能源的大量使用,多环芳烃(PAHs)污染引起人们关注.经监测,地表水、大气与土壤中均广泛存在PAHs 污染.环境中的PAHs 可通过农作物气孔、茎叶、根等各途径进入植物体内,积累在植植株体内.特别是含4 个以上苯环的PAHs 具有较高的脂水分配系数,不易分解,很容易在土壤、底泥和生物有机体的膜部位富集.目前,多种农作物体内已被检测出富集PAHs,威胁农产品安全.微生物降解PAHs 是环境中PAHs 去除的重要途径.植物内生菌-植物共生体系,植物为内生菌提供了稳定的生存环境.功能内生菌不仅可以降低环境中的PAHs 污染,同时可以在植物体内降解PAHs.本课题组不仅找到了大量能降解2-3 环的PAHs,同时也发现了能以4-5 环PAHs 为碳源、能源生长的降解菌.其中,1 株Serratia sp.(10 d 芘降解率61.3％),1 株Enterobacter sp.(10 d 芘降解率65.8％),1 株Chitinophaga sp.(10 d 芘降解率62.8％),因其具有高效的芘降解功能,且在共代谢产物存在条件下芘降解效率达到80％以上,现已送至微生物保藏中心进行专利保藏.针对多株能高效降解PAHs 的植物功能内生细菌,筛选了其适合的定殖技术.通过合适的定殖技术均可以将功能性内生细菌定殖于植株体内,植株内菌株数量可达到106 CFU/g 以上.同时,由于功能内生细菌的定殖,植物体内的芘降解酶活性提高,促进了植物体内与土壤环境中的芘去除.

关键词：多环芳烃芘功能内生菌定殖污染修复

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秸秆生物质炭钝化土壤重金属的稳定性研究

秸秆生物质炭钝化土壤重金属的稳定性研究

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：文贞刘玉真赵秀云张桢超山东师范大学地理与环境学院济南250014

本文以棉花秸秆为原料,采用高温裂解法制备生物质炭,通过吸附试验和培养实验,研究秸秆生物质炭施入土壤后钝化重金属的稳定性,以探讨秸秆生物质炭在重金属污染土壤修复中应用的可行性和存在的环境风险.研究结果表明：(1)Cu2+在生物质炭... 详细信息

本文以棉花秸秆为原料,采用高温裂解法制备生物质炭,通过吸附试验和培养实验,研究秸秆生物质炭施入土壤后钝化重金属的稳定性,以探讨秸秆生物质炭在重金属污染土壤修复中应用的可行性和存在的环境风险.研究结果表明：(1)Cu2+在生物质炭上的一次解吸率随着吸附量的增大而增大,由2.12％增加到6.69％,也就是说吸附到生物质炭上的Cu2+有94.31％～97.88％为难解吸态,不易重新释放到环境中,说明生物质炭对Cu2+的吸附稳定性较好.(2)培养实验每7 天采样一次,共培养56 天,随着培养时间的增加,土壤中生物质炭的含量为16.35～16.82g/kg,与培养初期相比,基本未发生变化,因此,初步认为在短时间培养期内,土壤中添加的生物质炭未发生降解.(3)化学培养实验过程,每间隔10 天采样一次,测定土壤中生物质炭的含量,结果显示随着培养时间的增加土壤中生物质炭含量慢慢降低,培养120 天后,土壤中生物质炭含量与加入初期比,降低了0.28％,说明在培养时间内,生物质炭有少量的氧化分解,有研究表明碳材料只有在极端条件(如高温、强氧化、强酸等)下才发生氧化反应,也有研究表明黑碳添加到土壤中培养2a 时间有2.2％的黑碳转化成CO2,在土壤污染修复中生物质炭施入土壤后的化学稳定性有待进一步研究.

关键词：生物质炭土壤吸附稳定性生物稳定性化学稳定性

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汞污染土壤化学稳定化修复研究

汞污染土壤化学稳定化修复研究

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：王亚玲张亚峰东北大学

本文在评述土壤汞污染概况及其修复研究进展的基础之上,以FeS和CaSx为稳定剂,从稳定化参数优化、稳定化效果评价和稳定化机理探究三方面进行了化学稳定化修复研究。研究结果表明:（1）FeS最优稳定化条件:S/Hg摩尔比2.0,土壤粒径20目,稳... 详细信息

本文在评述土壤汞污染概况及其修复研究进展的基础之上,以FeS和CaSx为稳定剂,从稳定化参数优化、稳定化效果评价和稳定化机理探究三方面进行了化学稳定化修复研究。研究结果表明:（1）FeS最优稳定化条件:S/Hg摩尔比2.0,土壤粒径20目,稳定化pH5.0,稳定化时间5.0d。在最优条件下,土壤中汞的稳定化效率达99.78%。（2）CaSx最优稳定化条件:CaSx添加量为土壤质量3%,土壤粒径60目,稳定化pH10.0,稳定化时间5.0d。在最优条件下,土壤中汞的稳定化效率达99.91%。（3）Cl-对FeS稳定化效果影响较显著且复杂,但稳定化后土壤浸出液中汞浓度仍低于GB5085.3-2007规定的汞限值0.10mg/L,且最低稳定化效率为98.16%。对CaS稳定化效果影响与其浓度相关性较强,即Cl/Hg摩尔比增大,影响增强。（4）FeS和CaSx稳定化修复后,土壤中汞的浸出率由13.571%依次降至0.032%、0.013%;浸出液中汞浓度由33.819mg/L分别降至0.075mg/L、0.029mg/L,显著低于GB5085.3-2007规定的汞限值0.10mg/L,修复后土壤不再具有毒性浸出特征。（5）FeS和CaS稳定化修复后,土壤中残渣态汞含量显著增高;稳定化指数由0.110依次增至0.363、0.365,土壤中汞对环境的危害或潜在影响降低。（6）XRD分析表明,FeS稳定化汞后生成HgS、Fe1-xS;CaSx则为HgS、单质硫,证实二者稳定化汞的主要机理是与土壤中汞生成HgS沉淀。SEM图像显示,稳定化修复后土壤颗粒表面略变粗糙,或是稳定化pH较土壤pH苛刻,对其有一定腐蚀作用。

关键词：汞土壤硫化铁多硫化钙稳定化修复

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环糊精在持久性有机污染物消除中的应用

环糊精在持久性有机污染物消除中的应用

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：孔令帅王曼琳占金华山东大学化学与化工学院胶体与界面化学教育部重点实验室

环糊精（CD）在持久性有机污染物治理方面的研究逐渐趋于实用,越来越多的专利报道了环糊精在该领域的应用。环糊精可以增加疏水污染物的溶解度,吸收吸附水和土壤中污染物,对污染物的催化降解及降低污染物毒性等。土壤中的多环芳烃、酚... 详细信息

环糊精（CD）在持久性有机污染物治理方面的研究逐渐趋于实用,越来越多的专利报道了环糊精在该领域的应用。环糊精可以增加疏水污染物的溶解度,吸收吸附水和土壤中污染物,对污染物的催化降解及降低污染物毒性等。土壤中的多环芳烃、酚类、苯胺类、二噁英类等持久性有机污染物可利用环糊精水溶液萃取,进而生物降解。环糊精分子可以与多氯联苯和氯酚类等典型POPs选择性吸附形成包合物,在处理环境有机污染物方面发挥了重要作用。将硅烷化CD与FeO相结合,利用高效吸附和磁分离的特点,实现POPs的快速富集与分离,使污染土壤通过萃取得到有效净化。而将原始CD与类芬顿试剂相结合,使CD固定于纳米材料表面,利用CD的高效吸附能力将污染物分子吸附于空腔之中,进而形成―纳米材料-CD-污染物‖三元复合物,缩短催化中心产生自由基进攻污染物的距离,最终实现污染物的高效降解。在类芬顿体系中,由于CD对POPs分子选择性吸附和主客体相互作用,在降解过程中影响产生的中间产物,起到避免产生毒性更强的中间产物的效果,使类芬顿体系在实际处理土壤淋洗液领域具有高效、低廉和环境友好的优势。

关键词：持久性有机污染物类芬顿体系环糊精

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蜡样芽孢杆菌Cd01自诱导pH变化促进镉离子的吸附与矿化

蜡样芽孢杆菌Cd01自诱导pH变化促进镉离子的吸附与矿化

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：李峰王薇李程程唐艺欣郑扬葛飞湘潭大学环境与资源学院湘潭411105

我国农田土壤重金属污染日趋严重，其中，湖南由于重金属背景值偏高和矿产资源开发等原因，使得土壤中重金属含量普遍偏高，加之大部分土壤呈酸性，也加重了土壤的重金属污染，造成了镉大米等严重粮食安全问题，引发全社会的广泛关注。... 详细信息

我国农田土壤重金属污染日趋严重，其中，湖南由于重金属背景值偏高和矿产资源开发等原因，使得土壤中重金属含量普遍偏高，加之大部分土壤呈酸性，也加重了土壤的重金属污染，造成了镉大米等严重粮食安全问题，引发全社会的广泛关注。因此，重金属污染土壤的治理已迫在眉睫。在众多治理方法中，钝化剂、调理剂和pH 调节等物化方法虽见效快，但成本高;农艺或种植结构调整，虽成本低，但见效慢。近年来，土壤微生物修复技术因经济、绿色和环保成为一种有重要应用前景的土壤重金属修复技术。本文以从湘潭某矿山土壤中筛选出的一株耐受5 mM 镉离子浓度的蜡样芽孢杆菌Cd01(Bacillus cereus Cd01)为研究对象，探讨了该菌吸附和矿化镉离子的能力。研究结果发现，该菌在LB 培养基生长过程中具有自我调节pH 值的能力(图1A)。培养初期(0-24h)能使培养基pH 值降低，促进镉离子的活化，但此时该菌体吸附镉离子能力弱;培养后期(48-72h)能使培养基pH 升高，促进了镉离子在该菌体上的吸附和胞内积累(图1B)。同时，发现该菌在1 mM 的镉离子浓度镉培养中可产生黑色颗粒物，经蛋白酶消解后通过透射电镜观察，可见明显的晶型颗粒物(图1C)，再经EDS 分析表明该菌能将镉离子矿化成难溶性镉的硫化盐和磷酸盐(图1D)。这些结果说明该菌能在72h 培养时间内通过自我pH 调节促进镉离子在菌体吸附和矿化，可有效降低了镉离子的生物有效性。同时，该菌广泛存在于土壤中，因此，该菌株在重金属污染土壤修复中有重要的应用潜力。

关键词：镉离子蜡样芽孢杆菌吸附矿化 pH

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汞污染土壤化学稳定化修复研究

汞污染土壤化学稳定化修复研究

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：王亚玲张亚峰东北大学

本文在评述土壤汞污染概况及其修复研究进展的基础之上,以FeS 和CaSx为稳定剂,从稳定化参数优化、稳定化效果评价和稳定化机理探究三方面进行了化学稳定化修复研究.研究结果表明：(1)FeS 最优稳定化条件：S/Hg 摩尔比2.0,土壤粒径20 目... 详细信息

本文在评述土壤汞污染概况及其修复研究进展的基础之上,以FeS 和CaSx为稳定剂,从稳定化参数优化、稳定化效果评价和稳定化机理探究三方面进行了化学稳定化修复研究.研究结果表明：(1)FeS 最优稳定化条件：S/Hg 摩尔比2.0,土壤粒径20 目,稳定化pH 5.0,稳定化时间5.0 d.在最优条件下,土壤中汞的稳定化效率达99.78％.(2)CaSx 最优稳定化条件：CaSx 添加量为土壤质量3％,土壤粒径60 目,稳定化pH 10.0,稳定化时间5.0 d.在最优条件下,土壤中汞的稳定化效率达99.91％.(3)Cl-对FeS 稳定化效果影响较显著且复杂,但稳定化后土壤浸出液中汞浓度仍低于GB 5085.3-2007 规定的汞限值0.10 mg/L,且最低稳定化效率为98.16％.对CaSx 稳定化效果影响与其浓度相关性较强,即Cl/Hg 摩尔比增大,影响增强.(4)FeS 和CaSx 稳定化修复后,土壤中汞的浸出率由13.571％依次降至0.032％、0.013％;浸出液中汞浓度由33.819 mg/L 分别降至0.075 mg/L、0.029 mg/L,显著低于GB 5085.3-2007 规定的汞限值0.10 mg/L,修复后土壤不再具有毒性浸出特征.(5)FeS 和CaSx 稳定化修复后,土壤中残渣态汞含量显著增高;稳定化指数由0.110 依次增至0.363、0.365,土壤中汞对环境的危害或潜在影响降低.(6)XRD 分析表明,FeS 稳定化汞后生成HgS、Fe1-xS;CaSx 则为HgS、单质硫,证实二者稳定化汞的主要机理是与土壤中汞生成HgS 沉淀.SEM 图像显示,稳定化修复后土壤颗粒表面略变粗糙,或是稳定化pH 较土壤pH 苛刻,对其有一定腐蚀作用.

关键词：汞土壤硫化铁多硫化钙稳定化修复

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暴露途径对纳米银颗粒在大豆体内的植物累积和毒性影响

暴露途径对纳米银颗粒在大豆体内的植物累积和毒性影响

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：李程程党菲李敏朱敏周东美中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室中国科学院大学湘潭大学环境与资源学院环境工程系

纳米银颗粒（AgNPs）是目前商品化程度最高的纳米材料之一,可通过多种途径进入到土壤。根系和叶面暴露是AgNPs进入植物体的两个主要途径。目前,大多数研究集中于植物根系暴露途径,植物叶面暴露途径研究不足。为了更好的理解AgNPs与植物... 详细信息

纳米银颗粒（AgNPs）是目前商品化程度最高的纳米材料之一,可通过多种途径进入到土壤。根系和叶面暴露是AgNPs进入植物体的两个主要途径。目前,大多数研究集中于植物根系暴露途径,植物叶面暴露途径研究不足。为了更好的理解AgNPs与植物的相互作用,我们对比了根系和叶面暴露途径下AgNPs的植物吸收、植物毒性和粒径分布差异。在相同的处理条件下,与根系暴露相比,叶面暴露途径导致了大豆体内17-200倍的Ag累积。同时,与叶面暴露途径相比,根系暴露显著降低了植物的生物量,诱导了细胞脂质化损伤和氧化性损伤。基于macerozymeR-10耦合单颗粒等离子体质谱（spICP-MS）技术发现,AgNPs暴露后,植物叶片内存在粒径为36.0-48.9nm的含银纳米颗粒,显著高于原始纳米颗粒粒径（17-18nm）。纳米颗粒主要赋存于叶片的细胞壁和原生质膜上。此外,Ag暴露处理组叶片内也检测到了含银纳米颗粒,表明植物体内存在Ag与纳米颗粒的相互转化。我们的结果表明果实、种子和其他可食用部分可能通过纳米颗粒在植物体内的迁移导致AgNPs的累积。这些结果能够有效评估环境暴露浓度下纳米颗粒的环境风险,有助于保障食品安全。

关键词：纳米银颗粒根系暴露叶面暴露粒径分布 spICP-MS

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DGT和化学提取法评价贵州赫章土法炼锌区污染土壤中镉的植物吸收有效性

DGT和化学提取法评价贵州赫章土法炼锌区污染土壤中镉的植物吸收...

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨农田土壤污染与修复研讨会、第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：高慧宋静吕明超张厦张强中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京 210008 中国科学院大学北京 100049 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京 210008 贵州师范大学贵阳 550001 贵州省环境科学研究设计院贵阳 550000

本文以马铃薯、白菜和玉米为典型作物,以贵州省赫章县"土法炼锌"冶炼区重金属复合污染土壤为供试土壤,通过盆栽试验比较了五种传统化学提取剂(HNO3、DTPA、LMWOAs、HCl 和CaCl2)和梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in th... 详细信息

本文以马铃薯、白菜和玉米为典型作物,以贵州省赫章县"土法炼锌"冶炼区重金属复合污染土壤为供试土壤,通过盆栽试验比较了五种传统化学提取剂(HNO3、DTPA、LMWOAs、HCl 和CaCl2)和梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in thin films,DGT)评价土壤Cd 的植物吸收有效性.研究结果表明：①"土法炼锌"影响区土壤总体呈碱性;②马铃薯与白菜可食部位对供试土壤Cd 的富集系数基本相同,而玉米籽粒对供试土壤Cd 的富集系数远小于块茎类和叶菜类;马铃薯、白菜和玉米的富集系数平均值分别为0.1053、0.1058 和0.0079;③ 一元线性与二元回归表明DGT 测定土壤有效Cd 含量与作物可食部分Cd 含量相关系数大于五种传统化学提取剂;④ 五种提取态中,CaCl2 提取态测定有效态Cd也可较好预测马铃薯和白菜可食部分Cd 含量(R2adj 分别为0.805 和0.808),HNO3提取态测定有效态Cd也可较好预测三种作物可食部分Cd含量(R2adj分别为0.822、0.874 和0.764).在本实验条件下,DGT 技术评价"土法炼锌"冶炼区土壤镉植物吸收有效性效果优于五种化学提取态,但考虑不同作物类型,土壤pH 因素以及操作的简单快捷性,CaCl2 提取态和HNO3 提取态也可成为预测重金属冶炼区复合污染碱性土壤Cd 的植物吸收有效性的方法.

关键词：化学提取剂梯度扩散薄膜技术复合污染镉植物有效性

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高镉污染土壤超积累植物修复可行性研究

高镉污染土壤超积累植物修复可行性研究

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中国土壤学会土壤环境专业委员会第十九次会议暨“农田土壤污染与修复研讨会”第二届山东省土壤污染防控与修复技术研讨会

作者：范轶清李柱周守标吴龙华骆永明安徽师范大学生命科学学院中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所)

重金属污染土壤的超积累植物修复技术可应用于中低污染或和酸性重金属污染土壤修复,但高污染土壤超积累植物修复研究较少。本研究选取云南某地四种不同污染程度镉污染农田土壤(S1,Cd 33.9 mg/kg,p H 6.78;S2,Cd 18.0 mg/kg,p H 7.17;S3,... 详细信息

重金属污染土壤的超积累植物修复技术可应用于中低污染或和酸性重金属污染土壤修复,但高污染土壤超积累植物修复研究较少。本研究选取云南某地四种不同污染程度镉污染农田土壤(S1,Cd 33.9 mg/kg,p H 6.78;S2,Cd 18.0 mg/kg,p H 7.17;S3,Cd 3.24 mg/kg,p H 6.02;S4,Cd 2.87 mg/kg,p H 4.77),S1、S2为中碱性土壤,S3、S4为酸性土壤,利用伴矿景天进行连续三季吸取修复,并向高污染土壤S1中分别添加乙二胺二琥珀酸(EDDS)、氮肥(N)、生物炭(C)、秸秆(T)、NC、NT及硫单质等材料,开展调控试验,期探讨高污染土壤超积累植物修复可行性。结果表明,在连续修复试验中,植物地上部生物量在不同污染土壤与修复季度之间无显著差异;中碱性高污染土壤S1植物地上部镉浓度第三季显著高于第一季和第二季,其它土壤植物地上部镉浓度第一季高于其它两季;经三季修复伴矿景天对四种土壤镉的吸收去除效率分别为24.3%、33.2%、80.3%、72.4%。在调控试验中,与对照处理相比,EDDS、N、C、NC处理伴矿景天地上部生物量分别降低了20.9%、18.6%、23.7%、29.5%,其他处理无显著影响;N处理土壤有效态升高26.9%,但植物地上部镉浓度降低12.0%,添加秸秆T土壤有效态镉降低32.1%,植物镉浓度增加21.1%,低量(1.88g/kg)和高量(2.88g/kg)硫单质使土壤有效态镉分别增加32.1和140%,相应植物镉浓度分别高达1053和1152mg/kg;单质硫,以及T和NT及均可强化伴矿景天吸收镉,但前者强化效果远高于后者,单季修复效率可高达24.6%。以上结果表明,伴矿景天对本研究高镉污染土壤具有较高的修复效率,秸秆、单质硫等材料可进一步强化修复效率。

关键词：植物修复污染土壤单质硫伴矿景天地上部生物量修复效率可行性研究

来源：评论

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