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柠檬酸和EDTA对铜污染土壤中吊兰生长的影响

汪楠楠  
【摘要】:随着铜矿的掠夺式开采、工业废水的排放以及含铜化肥的长期使用,我国一些地区的铜污染状况已经非常严重。土壤中的铜会对农作物的生长发育和产量产生不良影响,而作物中积累的铜通过食物链的传递,又对高等动物和人类的健康构成了威胁。因此,治理土壤的铜污染刻不容缓,探求土壤污染的防治路径迫在眉睫。 经过近年来的不断探索,污染土壤的植物修复技术由于其成本低、效果显著以及不会造成二次污染等优点,为解决土壤重金属污染问题提供了一条新的绿色途径。而鳌合诱导修复技术作为一种新兴污染土壤处理技术,正日益受到人们的关注,并成为了环境科学领域的研究热点。 吊兰(Chlorophytum comosum)隶属于百合科吊兰属,为常用观赏植物,对环境适应力强,且对多种重金属均具有较强的耐性。本文以吊兰作为铜污染土壤的修复植物,以柠檬酸和EDTA(乙二胺四乙酸)作为土壤铜的螯合剂,通过对相关指标的实验分析,初步探讨了吊兰对铜污染土壤的修复作用以及柠檬酸和EDTA对铜污染土壤中吊兰生长的影响,为柠檬酸和EDTA在土壤植物修复中的应用提供了理论基础和科学依据,主要结论如下: 1、吊兰对铜有一定的富集作用,能够有效降低土壤中的铜含量。在土壤铜的处理浓度达到500mg·kg-1以上时,吊兰出现死亡现象。栽培吊兰能够促进铜污染土壤的土壤酶活性,对土壤的基本理化性质也有一定的稳定和改良效果。 2、吊兰的地下部分对铜的富集浓度较高,且高浓度的铜胁迫会促进土壤铜从吊兰的地下部分向地上部分转移。由于铜在吊兰体内的分布特点,吊兰的根长和地下部分鲜重随着土壤铜浓度的上升,受到显著抑制;而吊兰的株高和地上部分鲜重却以一种波动性变化来应答铜胁迫。400mg·kg-1以下的土壤铜污染水平,不会对吊兰叶片的生理指标造成显著影响。吊兰的抗氧化酶系统对铜的敏感度依次为:SODPODCAT。低浓度的铜可以在一定程度上促进CAT和POD的活性,以帮助吊兰抵御活性氧带来的氧化损伤,而高浓度的铜胁迫则会打破活性氧的动态平衡,使抗氧化酶的结构和功能遭到破坏,吊兰的酶活性受到抑制。 3、柠檬酸和EDTA对土壤铜的活化作用均在浓度为5mmol·L-1时达到最大,且柠檬酸的活化效果更强。高浓度的螯合剂会与金属形成不易于植物吸收的大分子螯合物,从而降低土壤铜的生物有效性。铜污染土壤的酶活性对柠檬酸和EDTA的敏感程度为:磷酸酶和脲酶最高,过氧化氢酶次之,蔗糖酶最低。相比而言,EDTA对过氧化氢酶和磷酸酶活性的促进效果较好,柠檬酸对脲酶活性的促进效果较好。 4、柠檬酸和EDTA对吊兰富集量的影响与其对土壤中铜的活化能力呈显著性正相关。柠檬酸能够有效提高吊兰对铜的吸收,在浓度为5mmol·L-1时效果最为明显。柠檬酸本身对吊兰生长可能具有一定的促进作用,但其对吊兰富集作用的促进,间接抑制了吊兰的生长,且这种抑制主要体现在形态学指标和生物量上。EDTA对吊兰富集作用的影响相对较弱,对吊兰生长也无显著影响,但对吊兰叶片的POD活性却有明显的促进作用。 5、混施时,柠檬酸和EDTA可能同时与Cu2+上的不同的配位键结合,形成植物不易吸收的大分子螯合物,导致土壤中的有效态铜含量下降,从而抑制了这两种螯合剂原有的活化效果。柠檬酸和EDTA之间的相互影响对磷酸酶活性可能有进一步的促进作用,但在EDTA的影响下,柠檬酸对脲酶活性的调节则会受到一定的抑制。 6、柠檬酸和EDTA的混合溶液能够在一定程度上促进吊兰对土壤铜的吸收。在柠檬酸和EDTA混合溶液的影响下,吊兰根系的长度基本保持了稳定,但吊兰的生物量受到了一定的抑制。吊兰的抗氧化酶对混合螯合剂的灵敏度为:SODPODCAT,SOD活性被抑制,POD活性被促进,CAT活性基本不受影响。吊兰的各项指标几乎都与螯合剂混合溶液中EDTA的浓度存在线性关系,而与柠檬酸之间则无线性关系。可见,EDTA对铜污染土壤中吊兰生长的影响更为直接。


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