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薛晓磊等( 2013)用蜈蚣草处理 As 污染的试验中发现,植物体内 As的累积量随着 As 初始浓度的提升而增加,当初始浓度由0.1mg˙L-1提高到100mg˙L-1时,植物对As的转运系数( TF) 由 1.4提高到了 2.4。
刘京等( 2012) 在狼尾草等 6 种植物对十溴联苯醚污染土壤的修复试验中发现,狼尾草随污染物初始浓度增加,其植物体内污染物的累积量相应增加,生物量也有所增加; 而龙葵随污染物初始浓度升高,地上部生物量大幅下降。
Conger 等( 1997) 研究证明,除草剂Bentazon 初始浓度过高时会对柳树等 6 种植物产生毒害作用,使植物无法生长或衰退。
土壤和气象因子的影响
1土壤因子的影响
植物吸收污染物效率受土壤理化性质的影响。土壤颗粒的比表面积大小影响着植物对多环芳烃等有机污染物的吸附能力,进而影响其生物可给性。同样的植物对壤土、砂土及粘土中的污染物的修复效率有明显的差异,如砂土中植物修复 Ni 的效率较低。土壤 pH 值影响植物对有机物的吸收。一般来说,在酸性条件下可促进有机物在土壤颗粒中的解吸,植物根系可将其吸收进入植物体中; 而在碱性条件下,土壤中一些腐殖质提供了大量的结合位点,降低了其生物可给性。
López( 2000) 研究表明,除 Ni、As 之外,在碱性条件下,几乎所有的重金属被植物吸收的能力随土壤 pH 的上升均呈现下降趋势。
土壤中水分可抑制污染物在土壤颗粒表面的吸附,促进生物可给性,然而水分过多时,植物体会因根际养分不足抑制生长状况,影响降解能力。土壤的黏粒与有机质含量是影响植物的吸收效率的另一大重要因素,黏粒含量高的土壤对离子型有机污染物的吸附能力较强,一些疏水性有机物会被有机质含量高的土壤固定或吸附,从而降低其生物可给性。
如,Rigol 等( 2002) 发现,棕色森林的有机层土壤相比其矿物层土壤对 Cs+ 的吸附能力更高,这是由于在前者的矿物层中,由酸侵蚀导致层状硅酸盐释放出了大量的 Al3+ ,这些自由 Al3+ 聚合体堵住了 Cs+ 结合到土壤专性吸附位点的入口,从而导致土壤降低了对Cs+ 的吸附能力; 在有机层中有机酸复合了 Al3+ ,而Cs+ 仍被吸附于土壤专性吸附位点上,因此吸附效果较好。
Weissenfels 等( 1992) 发现,有机质含量高的土壤对多环芳烃的吸附强度高,影响了植物对多环芳烃的降解。不过土壤有机质对污染物吸收的影响程度也与土壤类型、特性和污染物的种类及含量等相关,陈凤等( 2007) 对昆山市农田土壤有机质含量对植物修复重金属的累积影响实验中发现,Hg 和Pb 的累积量与有机质含量呈极显著相关,但 As、Cr、Ni 和 Cu 等并未表现出一定的相关性。陈翠红等( 2011) 发现,小麦在褐土中对 Cd 的累积能力要强于潮土。土壤中阳离子交换量也可影响植物对重金属的吸附。郭鹏然等( 2009) 发现,土壤中阳离子交换量的增加可使土壤中非残留态钍含量增加。
此外,在一定条件下,土壤中无机盐可促进一些重金属被植物体吸收,Manousaki 等( 2009) 发现土壤中含有 3%的 NaCl 可促进植物对 Cd 的吸收。
2气象因素的影响
湿度、风度、光照及温度等气象条件均可影响植物的生长发育和生物量,进而影响土壤污染物植物修复效率。
普通光照会促进植物的生长发育,并对污染物的降解产生促进作用。但在紫外光照射下,污染土壤表面的多环芳烃可发生光诱导毒性效应从而使其毒性增加( 范淑秀等,2007) 。风可扩散植物升腾作用产生的热量,低速的风对植物生长有促进作用。空气湿度和含水量影响植物的生长发育。通常情况下,植物生长和开花需要较高的湿度和含水量,土壤修复过程中应保持田间持水量在70% ~80% ,有利于植物叶片伸展,提高花朵的质量。但由于潮湿的环境利于一些虫卵发育,因此在湿度超过90%且通风较差的情况下会导致病虫害的滋生与蔓延 ,严重影响植物的生长发育 ,甚至会导致其枯萎 、死亡,使生物量下降。温度可以影响植物的生长速度,进而影响单位时间内的生物量。
Eweis( 1998) 认为,温度每增加 10 °C ,植物或微生物降解污染物的速率可增加 0.8 ~ 1.2 倍左右。但室内温度长期过高
也会增加发生病虫害的机率,如孔雀草连续在超过35 °C 的室温且通风状况不佳的情况下,1 周左右即会被红蜘蛛虫害。概括来说,气象条件对植物修复的影响主要有以下几点: 影响植物的生长发育和生物量; 影响土壤中污染物的挥发; 影响植物对污染物的叶面吸收作用; 影响土壤和植物对污染物的吸附能力( 周启星等,2011) 。
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