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铜污染土壤的超富集植物筛选

吴姝冬  
【摘要】: 近几十年来,由于农药和化肥的大量使用、废水或污水灌溉、工业废渣与垃圾填埋渗漏和大气沉降等,造成土壤重金属污染日趋严重。许多国家已认识到这一问题的严重性,中国政府也不例外,土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的基本问题正受到日益广泛的关注,重金属污染的预防与治理势在必行,人们正积极采取有效措施控制和治理土壤重金属污染。由于土壤是一种特殊的介质,清除其中的污染物尤其是重金属极为困难。植物修复技术的提出,为这一问题的解决开辟了新的途径。为了筛选铜的超富集植物,以修复铜污染的土壤,作者在参考国内外相关研究的基础上,选取前人未研究过的9种植物,设置不同的铜浓度梯度进行盆栽模拟试验,从植物的生物量、植物体内的铜含量、富集系数、转运系数等方面,研究土壤中不同铜浓度条件下对植物吸收富集铜的能力的影响程度。主要研究结果如下: (1)铜对不同种类植物产生毒害作用的临界浓度有差别。在含重金属铜的污染土壤中,铜对翠菊的临界毒害浓度约为1000 mg·kg-1,其余8种供试植物在所设置的铜污染土壤中能生长,表现出较强的耐性,铜对它们的临界毒害浓度要大于1000 mg·kg-1。 (2)不同铜处理水平对植物生物量的影响因植物种类而不同,表现出以下规律:①不同浓度铜处理对植物生长表现出“低促高抑”现象,如翠菊、鸡冠花、小丽花、万寿菊、百日草;②随铜浓度的增加植物地上部分或地下部分的生物量逐渐减小,如牵牛花、地肤;③随土壤中铜的浓度增加,生物量总体上是增加的,但波动性较大,如白菜;④随着铜浓度的增加,生物量的大小有波动、总体变化不大,如孔雀草。 (3)9种供试植物对铜的吸收能力因种类而异。9种植物中,孔雀草、白菜对铜的吸收能力较强,其地上部分铜含量均在土壤中铜浓度最大时达到最大值为114.71 mg·kg-1、105.38 mg·kg"1;翠菊、万寿菊、鸡冠花、牵牛花、小丽花对铜的吸收能力次之;而地肤、百日草地上部分最大铜含量分别只有15.15 mg·kg-1,13.37 mg·kg-1,对铜的吸收能力较差。植物对铜的吸收表现出以下几种特征:①大部分供试植物其地上部分和地下部分Cu含量随Cu浓度的增加而增加,如孔雀草、万寿菊、白菜等;②植物样品中Cu的分布规律为根系最高,茎叶较少,在大部分植物样品中Cu含量为:地下部分地上部分;③大多数植物地上部分的含铜量在5~50mg·kg-1之间。 (4)9种植物地上部分对铜的富集系数大多数都小于1,并不能满足超积累植物的条件。 (5)供试植物对铜的转运系数普遍小,没有一种植物对铜表现出超强的吸收能力。转运系数的变化规律如下:①随土壤中铜的浓度增加,转运系数先增大后波动减小。如翠菊、鸡冠花;②随土壤中铜浓度的增加,转运系数陡减至某个值后,变化趋于平缓,如牵牛花、小丽花、地肤、白菜;③转运系数呈递增的趋势,表现出这种变化特征的植物有万寿菊。④转运系数呈先递减后增加再递减的趋势,例如孔雀草、百日草。 (6)综合分析试验测定指标后发现,本实验中的9种植物均不符合目前国际上定义的铜超积累植物的标准。但本试验可以为后人对超富集植物的筛选提供宝贵的参考资料。


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