2023年2月，生态与环境学院周际海教授课题组在重金属污染土壤修复方面取得新进展，先后在中科院SCI一区Top期刊Journal of Hazardous Materials和Science of the Total Environment发表题为“Effects of biochar on the physiology and heavy metal enrichment of Vetiveria zizanioides in contaminated soil in mining areas (生态学专业硕士生艾艳梅、汪洋为该论文的共同第一作者)”和“Dynamic mechanisms of cadmium accumulation and detoxification by Lolium perenne grown in soil inoculated with the cadmium-tolerant bacterium strain Cdq4-2 (生态学专业硕士生宋兰萍、徐晓阳为该论文的共同第一作者)”的研究论文。其中，Journal of Hazardous Materials位于中科院SCI期刊分区（环境科学与生态学）一区Top，2022年度影响因子IF=14.224；Science of the Total Environment位于中科院SCI期刊分区1区TOP，2022年度影响因子IF=10.753。

上述论文主要研究问题及研究结果分述如下：

(1) 矿区土壤发生重金属污染的原因主要是随意堆放的矿渣在雨水和风沙长期侵蚀的影响下，重金属伴随废水渗出，最终扩散到土壤中；其次，矿山开采过后未经回填或科学处理的废弃矿坑和防渗方式不当的尾矿库也会引起矿山土壤的重金属污染。受污染的矿山土壤中一般含有较多的Cu、Cd、Pb等重金属元素。香根草 (Vetiveria zizanioides)，又名岩兰草，禾本科香根草属，多年生草本植物，有“世界上具有最长根系的草本植物”之称，生态适应性极强，在尾矿区和垃圾场上都能生长，能将土壤中的重金属吸收并储存于体内，具有较强的重金属稳定和吸收能力，在矿区复合重金属污染土壤的修复方面具有一定的应用潜力。生物炭作为一种土壤改良剂，能通过改变重金属的形态而降低其生物有效性，可以改善矿区污染土壤中香根草的生长，因此研究生物炭对矿区重金属污染土壤中香根草的生长和重金属富集的调控作用具有一定的科学意义与应用价值。

该研究利用生物炭-香根草联合修复矿区复合重金属污染土壤，分析了香根草生理生化特性和富集重金属的变化，探讨了生物炭添加剂量、香根草不同生长时期以及两者交互效应对香根草生长的影响，揭示了香根草生理生化特性与富集重金属以及生物炭施用剂量之间的相关关系。最终表明生物炭的添加减弱重金属对香根草的毒害作用，促进香根草的生长，可用于污染土壤的修复和矿区的生态恢复。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130965

(2) 镉 (Cadmium，Cd) 是毒性极大的重金属，具有生物蓄积性强、毒性持久、难去除、易迁移转化等特点。大量研究表明，Cd对植物生长是不必要的，很容易被植物积累；同时Cd污染不仅会降低土壤生产力，导致土壤退化，还对粮食安全、人体健康和生态环境都存在严重威胁，因此镉污染修复迫在眉睫。植物和微生物修复与物理化学修复方法相比，具有成本低、原位修复和环境友好等特点，其机理研究与应用前景备受关注。但是，目前国内外发现的Cd超富集植物存在生物量小，生长缓慢及环境抵抗力弱等问题，难以在实际工程中大规模应用。黑麦草是禾本科黑麦草属的草本植物，其生长迅速、根系发达、生物量大，且对镉、铅、铜等重金属具有较强的耐受能力，其在重金属污染土壤修复和生态环境保护中具有较大的应用潜力。

已有研究表明耐重金属微生物与黑麦草联合作用可以增强黑麦草对镉的吸收，这说明重金属耐受菌可能存在减少镉毒性或增强黑麦草耐受性的补偿机制。如Shi et al. (2020) 发现在Cd污染土壤上接种铜绿假单胞菌 (Glomus mosseae) 可促进黑麦草生长，增强其耐Cd性；Chen et al. (2014) 发现接种假单胞菌 (Pseudomonas sp. LK9) 可以分泌表面活性物质和有机酸，从而提高生物可利用态重金属的含量，显著增加了Cd污染土壤中黑麦草的Cd含量；Han et al. (2018) 发现抗Cd棘孢曲霉 (Aspergillus aculeatus) 可通过分泌吲哚乙酸 (IAA)、1-氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC) 脱氨酶增强黑麦草对Cd的抗性。但是在重金属耐性菌如何介导黑麦草对镉的吸收和耐受方面仍许多有待解决的问题，且目前大多数研究集中在重金属耐性菌对黑麦草某一生长时期的影响，而很少涉及动态影响研究。

该研究以黑麦草和镉耐性菌 (Enterococcus sp.) 为对象，探究接种镉耐性菌对污染土壤中黑麦草吸收镉的动态影响，发现接种镉耐性菌能改善植物体内抗氧化防御系统 (包括SOD、POD、AsA和GSH)，降低镉的毒害作用，以增强黑麦草抗逆性，缓解镉对黑麦草的膜脂过氧化损伤；增加镉污染土壤中黑麦草根际土壤的有效态镉含量，有利于黑麦草对镉的吸收和富集，提高黑麦草的镉转运系数，从而有效提高黑麦草对镉污染土壤的修复效果。旨在揭示接菌黑麦草具有更高Cd耐受性的解毒机制，为利用该菌株强化黑麦草修复Cd污染土壤提供数据支撑。

原文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162314

上述研究得到了国家自然科学基金 (41660615)、安徽省生态学高峰学科、安徽省高校协同创新计划 (GXXT-2020-075)、安徽省自然科学基金 (2108085MD128) 及芜湖市重点研发计划 (2022yf56) 等项目支持。