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Cd污染水体的植物修复及毒效应研究

田俊杰  
【摘要】: 本文研究了植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)和紫萼玉簪(Hosta ventricosa)对镉的富集,在整个实验期内,植物镉的富集量在不同镉浓度处理下呈现规律变化。在同一镉浓度处理下,凤眼莲对镉的富集量随时间的增加而增加,但当富集量达到某一值以后,其值随时间的延长变化微小。出现这种情况,是因为植物在镉处理溶液中通过吸收过程,从周围环境中富集镉元素,在这种生物积累过程中,镉元素不断进入植物体又不断从植物体排出,这种物质交换过程要经历一定时间才能达到动态平衡状态。此后,这种平衡状态只在一定幅度范围内波动。这时植物体内镉的浓度与植物所生长的溶液中镉的浓度的比值叫做平衡富集系数。从这两种植物富集镉能力的比较来看,凤眼莲对镉的富集能力是紫萼玉簪的5~7倍。凤眼莲可以作为镉污染良好的修复植物。 Cd是植物的非必需元素,环境中镉含量过高就会影响植物的生长发育。以凤眼莲和紫萼玉簪为实验材料,研究镉胁迫对凤眼莲和紫萼玉簪的生长、叶绿素含量、丙二醛含量及根系过氧化物酶活性等生理指标的影响,探讨镉对高等植物的毒害效应,以期为重金属镉污染的植物修复技术提供理论依据。 在镉浓度分别为0,0.01,0.1和0.3mg/L水培溶液中,对照组中凤眼莲在整个实验期内生长正常,根状茎粗短,密生多数细长须根,呈黑色;叶片深绿色,光滑,葫芦状的气囊膨大且圆;在培养15天时80%的植物开紫色亮丽的花朵,花期3—5天后结卵圆形果。在镉处理溶液中的凤眼莲从第三天开始呈现不同程度的毒害症状,镉处理浓度越大,时间越长,毒害症状越明显。镉浓度0.01mg/L对凤眼莲的影响最小,植株稍微变矮,整个试验期间只有30%的植株开过花。在镉浓度0.1和0.3mg/L溶液中的凤眼莲的生长明显受到抑制,植株生长缓慢,矮小;葫芦状的气囊变小甚至消失;叶片有不同程度的黄斑,厚度变薄;只有个别植株开花;根系主根木质化,须根变少,颜色变浅。在镉浓度0.3mg/L浓度中的凤眼莲,主根木质化程度尤为严重。空白组的紫萼玉簪在整个实验期内生长正常,根状茎粗达2厘米,植株直生,主根密生多数细长须根,呈白色;叶片绿色,在7月时80%的植物开花。在镉处理溶液中的紫萼玉簪从第三天开始呈现不同程度的毒害症状,镉处理浓度越大,时间越长,毒害症状越明显。镉浓度0.01mg/L对紫萼玉簪的影响最小,植株变矮,叶片颜色变浅。在镉浓度0.1和0.3mg/L溶液中的紫萼玉簪的生长明显受到抑制,生长缓慢,矮小;叶片有不同程度的黄斑,大的黄斑腐烂。根系主根木质化,须根变少,颜色变暗。在镉浓度0.3mg/L浓度中的紫萼玉簪,主根甚至大的侧根木质化程度尤为严重。总的来说,随着镉浓度的增加,植物叶片中叶绿素的含量呈下降的趋势。镉主要影响叶绿素a的含量,并且其含量与镉的浓度呈负相关性,镉对植物叶绿素b的影响并不显著。MDA是膜脂过氧化作用的产物,其含量高低被用作膜伤害指标。在试验中,空白组叶片内的MDA含量随时间逐渐增大,但增幅较小。植物叶片MDA含量随着镉处理浓度的增加及时间的延续而增加,这一结果表明,植物的膜脂过氧化程度如大,导致膜的损伤和破坏程度也增大。植物根系的POD活性随着镉处理浓度和时间的增加而增加。


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