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香根草修复镉污染潜力研究

宋筱琛  
【摘要】: 镉在土壤中有稳定、积累和不易消除的特点,且可通过食物链富集使人体产生慢性中毒。中国农村镉污染尤其严重。植物修复技术是优秀的土壤镉污染治理技术,近年来成为研究的热点。本文通过香根草的水溶液培养,研究了香根草对镉的富集情况,以及不同浓度的单一镉污染和镉、铅复合污染对香根草的生理和生态的影响,包括根系脱氢酶,硝酸还原酶,三种抗氧化酶CAT、POD、SOD的活力,叶绿素、抗坏血酸含量和细胞膜渗透性。主要结果如下: 1、香根草富集的镉主要被累积在根内,最高富集系数达到24.06%。溶液Cd浓度与香根草根内Cd的累积量显著正相关(r=0.9874),与根的耐性指数呈显著负相关(r=-0.9436)。香根草对Cd的积累随营养液中Cd胁迫浓度的升高而不断增加,而根部对Cd的富集系数却逐渐下降,说明Cd在香根草体内的积累量有饱和上限; 2、香根草根系的伸长和Cd处理浓度明显负相关;在2.5 mmol?L-1Cd处理中根的忍耐指数达到40.20%,表现出了较强的耐性。随着时间的延长,低浓度Cd(≤1 mmol?L-1)处理使根系活力和硝酸还原酶(NR)活力呈现先增后降的趋势,在后期表现出一定的适应性。中、高浓度Cd (≥1.5 mmol?L-1)处理使根系活力和NR呈显著下降的趋势,且浓度越高,下降幅度越大。Cd对香根草体内的抗氧化酶CAT、POD、SOD的影响有一定的规律,均随浓度先增加后降低。并且处理的时间越长,高浓度处理中的酶活性越低。香根草在Cd中表观正常生长的临界浓度为0.5 mmol?L-1; 3、化学形态分析表明,在香根草体内Cd的NaCl提取态占绝对优势,在根和茎叶内分别占52.06%和64.03%。限制Cd从地下部向地上部的转移以及将Cd的化学形态逐渐从较高活性向较低活性转化可能是香根草忍耐和解毒重金属Cd的一个重要生理机制; 4、在Cd、Pb复合污染处理浓度0.5+3.0 mmol?L-1香根草的叶绿素、根系活力、硝酸还原酶、抗坏血酸含量分别降低到对照组的76.25%、45.44%、51.23%和48.87%,而细胞渗透性增加到对照组的1.29倍。Pb对这些指标的影响均小于Cd,而复合污染的影响大于单一处理; 本文研究表明相对于其他植物相对于其他植物,香根草对重金属Cd有较强的耐性并且根部对重金属的富集能力强,香根草体内的Cd向地上部分的迁移比例小。这些优点使其在根际过滤技术方面的应用,控制农田的污染,矿区的水土保持,植被恢复,等方面具有巨大的潜力。


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