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《浙江大学》 2003年
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东南景天对铅的耐性和富集特性及其对铅污染土壤修复效应的研究

何冰  
【摘要】: 工业“三废”和机动车尾气的排放、污水灌溉及农药、除草剂和化肥的使用,污染了土壤,水体和大气,其中土壤中的重金属污染更为严重。重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累,不仅影响植物的生长和发育,而且会进入食物链,危及人类的健康。存在于土壤中的重金属难以被微生物分解和转化,对动植物和人类的危害具有隐蔽性,长期性和不可逆性等特点。目前采用的物理化学方法修复重金属污染土壤,费用昂贵,破坏环境,容易造成二次污染,且往往并不能达到真正清除重金属的目的。近十年出现的植物修复技术在不破坏环境的条件下使土壤重金属得以清除,是一种绿色环保技术。我们以在浙江西部某一铅锌矿区发现的锌/镉超积累植物——东南景天为试验材料,通过水培、土培和大田等系列试验,运用先进的生理生化等技术分别从个体、器官和细胞水平上研究了东南景天耐铅和富集铅的生理特性,同时初步探讨了该植物在铅污染土壤的修复实践中的应用前景,以期为深入研究植物对铅的耐性和富集的分子机理及铅污染土壤的植物修复技术的应用等提供科学依据和理论基础。 现将本研究的主要结果归纳如下: 1. 通过水培试验,比较了不同浓度硝酸铅处理对东南景天矿山和非矿山生态型的生长及其对铅的吸收特性的影响。结果表明:320mg L~(-1)铅处理对矿山生态型的地上部分生长无显著影响。非矿山生态型地上部分生长量随着铅处理浓度的增加而下降。矿山和非矿山生态型的地上部分铅含量、根系铅含量以及单株铅积累速率均随处理浓度的增加而表现出先升后降的变化趋势,且在160mg L~(-1)达到最高值。矿山生态型的地上部分铅含量、根系铅含量以及单株铅积累速率最高可达到514mg kg~(-1)、13922mg kg~(-1)和8.6μg plant~(-1)d~(-1),分别是非矿山生态型的2.3、2.6和7.2倍。由此证明,东南景天矿山生态型是一种新的铅富集植物。 2. 通过水培试验,研究了东南景天铅富集生态型吸收和积累铅的动态特征。结果表明:富集生态型在铅处理开始的36小时内存在一个快速吸收的过程。在160mgL~(-1)铅处理条件下,植株茎部和叶部的铅含量分别在第8小时和24小时开始明显增加。在加铅处理的40天内,低铅处理(10 mg L~(-1))植株的根、茎和叶三部分铅含量分别在第22、22和28天达最高,分别为524mg kg~(-1),531mg kg~(-1)和112mg kg~(-1)。高铅处理(160mg L~(-1))植株的根、茎和叶三部分铅含量分别在第16、22和28天达趋向饱和,分别为5599mg kg~(-1),790mgkg~(-1),157mg kg~(-1)。用不同浓度铅处理富集生态型28天,其叶部铅含量在40mgkg~(-1)处理时达到峰 一 值,为 160 mg kg-‘,而茎和根部铅含量则在 160 mg kg“‘处理时趋向饱和,分 别为 770 mg kg’‘和 79的 mg kg“’。结果表明,富集生态型对铅的吸收和积累并 不是随着处理时间的延长和处理浓度的增加而无限增加,且存在饱和极限。 3 采用逐级分离技术研究了铅在植物体内的亚细胞分布特征。结果表明,铅主要 分布在细胞壁组分,其次为可溶态组分,在细胞膜组分最少。富集生态型根部 有 sl-95%的铅分布在细胞壁组分;在其茎部和叶部分别有 50%和 79-93%的 铅与细胞壁结合。铅处理浓度的增加提高了可溶态部分铅占总量的比例,而细 胞壁部分错占总量的比例下降。与非富集生态型相比,富集生态型根、茎和叶 三器官所积累的铅均高于非富集生态型,且细胞壁部分铅占总量的比例更高。 在植物根部,两种生态型均以盐酸提取态铅为主导形态,其中富集生态型根部 的氯化钠提取态铅所占比例高于非富集生态型;富集生态型茎部以盐酸提取态 和醋酸提取态铅为主,在叶部以盐酸提取态铅为主导形态。非富集生态型的茎 部则以盐酸提取态铅为主,叶部各提取态铅含量相差不大。这些结果表明,富 集生态型根、茎和叶三部分积累的铅主要分布在细胞壁组分,以盐酸提取态为 主导形态,铅处理浓度的增加提高了富集生态型根部氯化钠提取态铅含量的比 例,有利于铅从根部向地上部的转运。 4.细胞壁对铅的吸附和解吸能力与铅在植物体内的运输和分配有关。采用恒流法 测定富集生态型根、茎和叶细胞壁对铅的饱和吸附量和表观吸附速率常数,其 中饱和吸附量以根细胞壁最大,茎次之,叶最小;表观吸附速率以叶细胞壁最 大,茎细胞壁次之,根细胞壁最小。用Freundlich方程模拟细胞壁对铅的等温 吸附曲线和细胞壁对铅的吸附过程,结果表明富集生态型叶和茎细胞壁对铅的 吸附能力比根细胞壁更大。用日外 方程模拟细胞壁对 Phh的解吸过程,富 集生态型不同器官细胞壁的阶》解吸能力依次为:根一茎叩。从细胞壁对铅 的吸附一解吸特性来看,富集生态型根部对错的吸附能力较弱而解吸能力较 强,减少铅在根部细胞壁的积累,有利于铅向地上部分的转运;而叶部的吸附 能力较强而解吸能力较弱则利于铅在叶部细胞壁的沉淀和积累,避免过多的铅 进入叶片细胞破坏各种生理代谢活动。两种生态型相比?
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:X173

【引证文献】
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【同被引文献】
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7 郑金土;徐嘉雄;蒋国强;;不同生态条件下柏牡蛎蚧对杨梅的危害程度[A];中国园艺学会首届青年学术讨论会论文集[C];1994年
8 孙兆阳;郑玉玺;郑城春;;关于构建生态型现代化县域水网的思考与实践[A];山东水利科技论坛2006[C];2006年
9 林文芳;彭浩;朱学艺;;河西走廊不同生态型芦苇对极端生境的光合适应机制[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
10 梁天民;;根据循环经济理论 建设生态型园林城市[A];发展循环经济 落实科学发展观——中国环境科学学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李小华;千家生态型“家庭牧场”将现辽南[N];大连日报;2006年
2 郑恩剑;构建生态型社区[N];湖北日报;2006年
3 本报通讯员 雨轩;雨花台区建设局:建设生态型科技新城区[N];南京日报;2006年
4 张咏梅;海永致力打造海门生态第一乡[N];南通日报;2007年
5 梁芬娇;着力打造生态型特色城镇[N];广西政协报;2007年
6 袁弘;2790个“林盘”纳入首批保护名单[N];成都日报;2008年
7 任慧;吉林拟建国内最大生态型绿色农产品加工基地[N];商务时报;2008年
8 记者 谢薇 实习生 林晨;我市着力打造现代化生态型新农村[N];福州日报;2009年
9 黄水林;连城建设海西生态型工贸旅游强县[N];闽西日报;2009年
10 刘锟锋 倪合才 吕树明;构筑现代化生态型湖滨城市[N];青岛日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘颖超;拟南芥不同生态型对马铃薯晚疫病菌的抗性机制及抗病相关基因表达研究[D];河北农业大学;2004年
2 江国良;枇杷在四川不同生态型区的生态适宜性及调控技术研究[D];四川农业大学;2011年
3 周婵;东北草原两个生态型羊草趋异适应特性及其进化机理的研究[D];东北师范大学;2004年
4 何冰;东南景天对铅的耐性和富集特性及其对铅污染土壤修复效应的研究[D];浙江大学;2003年
5 孙志宾;盐芥蛋白质组学研究[D];山东师范大学;2009年
6 李鹄鸣;盾叶薯蓣适光生理生态及机理的研究[D];中南林学院;2002年
7 袁美;甘蓝型油菜生态型细胞质雄性不育两用系温度调控机理的初步研究[D];华中农业大学;2002年
8 陈坤明;磷酸肌醇信号途径对青扦花粉萌发和花粉管发育的调控作用及芦苇叶细胞壁结构的生理生态学研究[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2006年
9 薛亮;锑矿区植物重金属积累特征及其耐锑机理研究[D];中国林业科学研究院;2013年
10 张淑萍;芦苇分子生态学研究[D];东北林业大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张鑫磊;生态型居住区外环境规划设计研究[D];南京林业大学;2003年
2 许艺豪;两型社会背景下的生态型政府构建[D];湖南大学;2010年
3 汤燕;我国构建生态型政府的路径选择研究[D];南京师范大学;2011年
4 郭程瑾;不同生态型小麦品种光合作用特性及其对水分胁迫的反应[D];河北农业大学;2002年
5 吴早贵;菜用春大豆高产栽培及生态型研究[D];浙江大学;2004年
6 侯俊;生态型河道构建原理及应用技术研究[D];河海大学;2005年
7 熊仪俊;余甘子不同生态型特征与分化初步研究[D];中国林业科学研究院;2003年
8 周建昭;生态型无土栽培的营养调控研究[D];西南农业大学;2003年
9 黄倩倩;崇明生态型现代农业建设发展研究[D];华东师范大学;2010年
10 郭永兵;盾叶薯蓣的同工酶分析与其生态型划分[D];华中农业大学;2001年
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