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酸模、戟叶酸模和小头蓼对某些无机污染物的吸收研究

李红艳  
【摘要】: 植物修复是国际上近年兴起的一门污染环境修复技术,它是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,利用植物及其共存微生物体系,清除环境中污染物的一门环境污染治理技术。植物修复技术能否成功实施的关键是如何筛选生物量大、对环境污染物富集能力强的积累植物和超积累植物。蓼科植物种类多,分布范围广,且多数植物具有较高的生物量。因此,有可能从蓼科植物中筛选出积累植物和超积累植物。文献检索表明,有关蓼科植物蓄积环境污染物的研究并不多,它们在污染条件下的生理生化特性更是少见报导。本论文以广泛生长于铜矿区的蓼科植物酸模、小头蓼和戟叶酸模为试验材料,运用砂培、土培等方法,研究它们对重金属(Cu、Zn)以及放射性核素(~(134)Cs)的吸收和积累特性以及Cu、Zn胁迫条件下它们的生理生化特征,初步探讨它们在无机污染物污染土壤植物修复中的应用潜力。获得的主要研究结论如下: 1.酸模、小头蓼和戟叶酸模对Cu具有较强的耐性和蓄积能力。在染Cu环境中它们能正常生长。砂培条件下,这些植物能在7mg·L~(-1)Cu处理的营养液中生长并蓄积Cu。小头蓼根部含Cu量明显高于酸模和戟叶酸模,前者平均含Cu量为4765.06±484.28mg·kg~(-1),后两者分别为1749.23±154.98mg·kg~(-1)、890.26±57.21mg·kg~(-1);茎叶部含Cu量也以小头蓼较高,平均为214.04±16.31mg·kg~(-1),戟叶酸模和酸模较低,分别为34.59±4.94mg·kg~(-1)、27.59±5.32mg·kg~(-1)。土培试验也证实,酸模和戟叶酸模具有蓄积Cu的能力,当它们生长于50mg·kg~(-1)的染Cu土壤70天时,它们的根部可分别蓄积101.16±10.26、132.13±73.46mg·kg~(-1)Cu,茎叶部可分别蓄积22.09±1.06、29.72±17.38mg·kg~(-1)Cu。上述结果表明,三种蓼科植物均可作为植物修复铜污染土壤的先锋物种。 2.酸模和戟叶酸模对Zn也具有较强的耐性和蓄积能力。它们在染Zn环境中生长良好。单一染Zn处理(5mg·L~(-1))时,酸模根部和茎叶部Zn含量分别达到了852.53±48.57、956.90±54.36mg·kg~(-1),戟叶酸模根部和茎叶部的Zn含量分别为1223.26±97.17、1136.85±6.36mg·kg~(-1)。虽然酸模和戟叶酸模对Zn的积累没有达到超积累标准,但它们大于或接近1的富Zn叶/根比表明 中文摘要 它们是Zn积累型植物。因此,酸模和戟叶酸模可能在Zn污染土壤的治理中 具有一定的潜力。 3.酸模和戟叶酸模可生长于Cu、Zn复合污染环境中并能蓄积一定量的Cu、Zn。 虽然砂培Cu、Zn复合污染条件下酸模和戟叶酸模根和茎叶部生物量明显低 于Cu、Zn单一污染和对照,它们仍能正常生长于这种复合污染环境条件下, 并表现出一定的蓄Cu、Zn能力。复合污染条件下,植物吸收Cu、Zn过程 中Cu、Zn之间交互作用明显,酸模对Cu、Zn的吸收表现为相互抑制,戟 叶酸模器官中Cu、Zn含量分别比单独染Cu、单独染Zn时低,染Cu抑制戟 叶酸模对Zn的吸收,染Zn抑制戟叶酸模对Cu的吸收。 4.Cu、Zn污染可影响酸模和戟叶酸模某些生理生化特征。砂培单独染Cu处理 后,戟叶酸模叶绿素含量明显降低,叶绿素确值显著增大,酸模和戟叶酸 模的根活力下降,细胞膜透性增大,叶细胞内02一和MDA的积累加快,SOD、 POD活性增强,CAI,活性出现短暂升高,但随着处理时间的增加CAT活性 又呈现出下降的趋势。土培单独染Cu处理后酸模和戟叶酸模生理生化特征 的变化趋势与砂培单独染Cu处理基本一致。砂培单独染Zn处理使戟叶酸模 根活力明显下降,酸模和戟叶酸模细胞膜透性增大,较长时间的zn处理促 使酸模和戟叶酸模叶细胞内仇一和MDA积累,SOD、POD活性增强。砂培 Cu、zn复合污染对酸模和戟叶酸模生理生化特征的影响较单一污染时显著: 复合污染时戟叶酸模叶绿素含量、根活力以及CAT活性明显低于单一污染, 而细胞膜透性则大于单一污染,MDA含量、SOD、POD活性也较单一污染 明显升高;与单一污染相比,复合污染也使酸模细胞膜透性增大,POD活性 明显升高。 5.酸模和戟叶酸模能够蓄积一定量的放射性艳,而且随着栽培时间的增加,二 者134Cs比活度不断增加。移栽70天后,酸模和戟叶酸模蓄积’34Cs的比活 度和‘34Cs的剔除量达到最大,二者对‘34cs的富集系数大于1,表现出了较 强的蓄’34Cs潜能和修复放射性艳污染土壤的潜力。


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