氮形态对白洋淀优势沉水植物吸收转运镉的影响研究

【摘要】：随着入淀污水的增多,农业面源污染的加剧,加之淀区养殖业和旅游业的迅速发展,白洋淀水体逐渐呈现富营养化和重金属镉(Cd)复合污染的特征。沉水植物具有较强的修复污染水体的能力,且作为水和底泥两大营养库之间的有机连接点,对污染物质在水体系统的迁移转化起重要作用。因此,本研究首先通过沉水植物Cd污染水体修复筛选研究,选出了对底泥Cd有较强固定能力的菹草。通过吸收动力学和分室生物模拟试验,研究了不同氮营养条件下,菹草对Cd的吸收、迁移和富集特征,为沉水植物应用于白洋淀污染水体的修复提供了依据。主要研究结果如下:(1)通过室内模拟试验,研究了4种沉水植物黑藻、狐尾藻、金鱼藻和菹草对Cd的耐受性及对底泥Cd的富集和转运能力。毒性测试结果表明:狐尾藻对Cd的耐性最强,其次为黑藻,金鱼藻对Cd的耐性最低。Cd污染底泥修复研究结果表明:茎叶、根对Cd的富集能力分别表现为:黑藻菹草狐尾藻,菹草黑藻狐尾藻;3种沉水植物对Cd的转运能力则表现为:黑藻狐尾藻菹草。总之,菹草作为白洋淀优势沉水植物,其生物量较大,根部对底泥Cd的富集能力也最强,转运能力最弱,适于通过“植物固定”来修复白洋淀低浓度Cd污染水体。(2)氮对菹草吸收Cd的影响研究结果表明:NH_4~+-N、NO_3~--N和NH_4NO_3均可促进菹草茎叶对Cd的吸收。低浓度Cd处理(0.1μmol/L),同浓度不同形态N处理之间茎叶中Cd含量差异不显著;高浓度Cd处理(10μmol/L),菹草茎叶中Cd含量则表现为NH_4~+-N处理NO_3~--N处理NH_4NO_3处理。亚细胞和化学组织染色结果均表明无论何种处理,Cd均主要分布在细胞壁(70%),其次分布在细胞器(叶绿体)和细胞液。(3)采用分室培养模拟试验研究了水和底泥分别添加外源N对Cd在底泥-菹草-水体中迁移的影响研究。结果显示:水中添加N可促进茎叶对Cd的富集,促进作用表现为NH_4NO_3NH_4~+-N和NO_3~--N,只有NH_4NO_3处理促进Cd由茎叶向根系的转运,转运系数TF是不加N处理的3倍;底泥中添加N同样可促进菹草根系对Cd的富集,但是不同浓度N处理之间根系Cd含量差异不显著(P0.05),N的添加抑制了Cd由根系向茎叶的转运,转运系数与不加N处理相比降低了63.64%。菹草可以将转运到茎叶70.84%的Cd释放到水中,但底泥中N的添加不影响Cd向水体的释放。综上所述,菹草适于通过“植物固定”来修复白洋淀低浓度Cd污染水体;NH_4~+-N、NO_3~--N和NH_4NO_3均可不同程度促进菹草茎叶对Cd的吸收;水中添加N可促进茎叶对Cd的富集,促进作用表现为NH_4NO_3NH_4~+-N和NO_3~--N,只有NH_4NO_3处理促进Cd由茎叶向根系的转运,底泥中添加N促进了菹草根系对Cd的富集且抑制了Cd由根系向茎叶的转运。