马广岳[1]2004年在《稀土与重金属及其交互作用对水生植物的影响》文中研究指明本文通过模拟不同浓度梯度的重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Cr~(3+)、Cr~(6+)和Zn~(2+)污染环境，利用生理生化测定、扫描电镜、透射电镜、气相色谱及激光共聚焦等实验手段，研究了四种金属离子对不同生态型的水生植物的毒害影响，初步探索了Ce对浮萍Cu害的缓解效应和La、Zn及其交互作用对浮萍活性氧清除系统影响。结果表明：Cd~(2+)、Cu~(2+)、Cr~(3+)、Cr~(6+)、Zn~(2+)均对不同生态型的水生植物的光合作用、保护酶系统、物质代谢系统、细胞超微结构等有破坏作用。在重金属离子的作用下，叶绿素、可溶性蛋白含量下降，超氧阴离子产生速率加快，细胞的防御系统被启动，使得植物体内的活性氧清除系统中的保护酶系统的活性应急性提高，抗氧化物质的含量应急性增加，这些反应对植物均起到了一定的保护作用。但随着毒害的加重，当超出细胞的保护限度，将会导致保护酶活性降低，抗氧化物质含量下降，而丙二醛(MDA)等膜脂过氧化产物大量产生，膜透性增加，使植物体受害加剧。电镜观察显示，水生植物受重金属毒害后，叶绿体中的类囊体和线粒体中的脊突膨胀或呈囊泡状，直至解体；细胞核变形，核膜破裂，核质外流，染色质凝集。生理指标的变化与超微结构的破坏是一致的，且与离子浓度之间呈现出明显的剂量效应关系。 同属不同种的浮萍对Cu胁迫的反应有差异：抗氧化酶活性强的浮萍其叶绿素、可溶性蛋白含量下降幅度和超氧阴离子的产生速率要低于抗氧化活性弱的稀脉浮萍，这进一步验证了活性氧理论。而同种植物的根和叶对重金属的反应也有差异。虽然根的抗氧化酶活性较叶强，但受到的毒害却重于叶，所以同一植物不同器官的抗性不能仅以抗氧化酶的强弱为标准，还要考虑不同器官的抗性机制是否有差异。水生植物对具不同价态的同一重金属离子的反应也有差异，价态及存在形态的差异决定了对植物的毒性的不同，这也从生理指标上得到具体的反映。 稀土对重金属胁迫有明显的缓解作用，表现在：它能抑制Cu~(2+)、Zn~(2+)毒害下浮萍抗氧化酶活性和抗氧化物质的的降低，提高活性氧清除系统的清除能力，抑制活性氧的产生，从而减少了膜脂过氧化产物的生成。 稀土本身对植物也有一定的毒害作用，但当一定浓度的镧加入到Zn溶液里后，水生植物受到的毒害程度却比任何一种单施时弱。出现这种现象可能与La、中文摘要Zn之间具有交互缓解作用有关。 钙作为植物体内重要的第二信使，在植物体的发育以及对环境的反应和适应中起着重要的作用。运用焦锑酸钾沉淀法发现，单一Cu处理的慈姑根细胞质中的C扩+浓度要比复合处理的普遍高，而复合处理组根细胞内的c扩十分布与对照无显着的差异，只是有较少的细胞中的焦锑酸钙沉淀颗粒比对照多。Ce的加入可能通过提高c扩气ATPase的活性，使胞内c扩十的稳态平衡得以维持，进而使C扩十与CAM正常结合而行使信使作用，诱导植物通过提高抗氧化酶的活性(SOD，P OD等)和抗氧化物质(AsA、GSH、Pro)的含量等一系列的反应以提高植物的抗性。
陈苏雅[2]2006年在《Cu～（2+）胁迫下单一及复合稀土元素对水生植物的缓解效应研究》文中研究说明本文以高等水生植物菹草(Potamogeton crispus)、伊乐藻(Elodea Canadensis L．)和水花生(Alternanthera philoxeroides(Mart．)Griseb．)为实验材料，利用光学摄影、生理生化测定、元素含量ICP-MS测定法(电感耦合等离子体质谱法)、透射电镜、扫描电镜等实验手段，对Cu~(2+)胁迫下稀土元素铈(Ce~(3+))、钕(Nd~(3+))的单一及复合作用对水生植物形态、生理生化特性和亚细胞结构的影响进行了宏观与微观的分析研究。 试验结果表明，单一的Cu~(2+)处理对水生植物的光合色素含量、保护酶系统活性、活性氧含量、膜脂过氧化产物含量、细胞超微结构等都有明显的毒害、破坏作用。其中，在Cu~(2+)毒害下，水花生的叶绿素和可溶性蛋白含量下降，保护酶系统(POD、SOD、CAT)活性降低，O_2~(．—)产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量上升，H_2O_2含量降低等。此时，加入适量单一与复合的稀土元素铈、钕之后，实验材料遭毒害的症状明显减轻，具体表现为光合色素含量、保护酶系统活性均有不同程度的提高，O_2~(．—)产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量下降，H_2O_2含量升高，通过电镜观察发现细胞破坏程度有一定的缓和。在重金属元素Cu~(2+)的毒害下，植物体内矿质元素的含量比正常值有很大程度的偏离，加入稀土元素后，偏离程度降低，促使植物体内的矿质元素含量趋于正常值。 本文讨论了稀土元素的最适作用浓度并初步研究了稀土元素缓解Cu~(2+)对水生植物毒害的作用机理。总的看来，Ca~(3+)和Nd~(3+)的最适作用浓度为5-7.5mg·L~(-1)。Ce~(3+)、Nd~(3+)缓解重金属毒害的作用可能与调节蛋白质的表达及活性氧代谢有关。
彭克俭[3]2006年在《矿业废弃地植物对重金属的积累及其机理的初步研究》文中指出植物修复(phytoremediation)是指利用植物清除土壤和水体中的污染物或降低污染物的毒性，使被污染环境得到恢复的一种技术。植物采矿(phytomining)是指利用超量积累植物从富含金属的土壤中提取金属并通过焚烧获得“生物矿砂”进一步提炼金属的技术。超量积累植物是指能超量吸收并积累重金属的植物。超量积累植物是植物修复和植物采矿的基础。本研究的主要目的是筛选出具有重金属耐性或超积累特性的植物，并研究其耐性或超积累机理，为重金属污染土壤和水体的植物修复提供理想的植物材料和可靠的理论依据。为了全面了解湖南湘西矿区土壤的重金属污染程度及污染区的植被组成和植物对重金属的积累特性，并筛选出理想植物修复材料，我们采用样方法于2003年秋、冬两次在湘西矿区进行调查采样。共调查4个地点，采集土壤样品20份，植物样品363份，植物样品分别属于125种、42科、102属。结果表明，植物叶片(或地上部)镉、铅、锌和铜的平均含量分别为19、81、637和8 mg kg~(-1)。镉含量最高的是半边莲(Lobelia chinensis)地上部，达到287 mg kg~(-1)，其次为龙葵(Solanum nigrum)、满天星(Hydddrocotyle sibthorpioides)和美洲商陆(Phytolacca americana)叶片的镉含量分别达到99、75和71 mg kg~(-1)。在调查区内，一些重金属含量较高的优势和次优势植物如美洲商陆、马兰(Kalimeris indice)、龙葵等可以用于重金属污染土壤的植物提取；一些重金属含量较低的优势和次优势植物如白茅(Imperata cylindrical)、五节芒(Miscanthus floridulus)等因为有发达的根系可以用于污染土壤的植物固定。为了进一步证实半边莲、龙葵和美洲商陆对镉的积累能力，我们于2004年7-10月再次在湘西地区重金属污染严重的矿业废弃地，对这叁种植物和相应的土壤样品进行了全面调查和元素分析，共采集美洲商陆、龙葵、半边莲样品数量分别为43、26、11份，相应的土壤样品65份。分析结果表明，美洲商陆叶、龙葵叶和半边莲地上部镉的平均含量分别为55.2、36.9和141 mg kg~(-1)。所有样品中镉含量最高的是大田湾D17号美洲商陆叶的样品，镉含量达到402 mg kg~(-1)。叁种植物叶或地上部镉含量与土壤中镉含量呈显着正相关。美洲商陆、龙葵、半边莲植株中镉的平均富积系数分别为1.19、2.63、1.63。室内溶液培养的结果显示，美洲商陆叶、龙葵叶及半边莲地上部镉含量最高分别达到了1150 mg kg~(-1)、1110 mg kg~(-1)、414 mg kg~(-1)。野外采集和室内水培结果都表明美洲商陆、龙葵和半边莲是叁种新的镉超量积累植物。相比而言，叁种植物中美洲商陆生物量大、镉含量高、耐性也强，而且对锌、锰、铅、铜也有很强的耐性和积累能力，更重要的是美洲商陆具有肉质化的宿根，能进行营养繁殖，种植一季可收获多茬，可能更适合于重金属复合污染土壤的植物修复。对野外34个样点的美洲商陆根、茎和叶及相应土壤样品锰含量进行分析，发现美洲商陆对锰也有很强的耐性和积累能力。34个不同采样点的美洲商陆叶片锰的平均含量为2020 mg kg~(-1)，其中大田湾Ⅱ样区的D26号美洲商陆样品叶片中的锰含量最高，为13400 mg kg~(-1)。相关性分析的结果表明，美洲商陆叶片中锰含量与相应土壤中总锰的含量在对数范围内呈显着正相关。此外，美洲商陆叶片对锰的平均积累因子为0.58，变化范围为0.60-3.90。水培试验结果也表明，在锰浓度为10 mM的营养液中生长15天的美洲商陆幼苗其叶片中锰含量可达到11600 mg kg~(-1)。再生苗水培试验也表明，在锰浓度为5mM的营养液中培养90天的美洲商陆，其叶片锰含量也可达11600mg kg~(-1)，而且刈割后培育出的再生苗在锰浓度同样为5mM的处理液中生长24天，其叶片中锰含量还高达9700 mg kg~(-1)，该处理的叁生苗叶片中的锰含量仍然高达10200 mg kg~(-1)。这些结果说明，美洲商陆也是一种锰的超量积累植物。由于美洲商陆同时具有镉和锰超积累特性，并能进行营养繁殖再生新植株，因此在植物修复实践中具有重要的应用价值，并且也是一种研究植物对镉和锰吸收及积累机理的好材料。为了探讨美洲商陆对镉的吸收方式，我们采用水培法，比较了吉首和怀化两美洲商陆种群对镉处理的响应。同时还采用不同浓度的外源ABA和代谢抑制剂NaN_3分别与50μM镉对两种群美洲商陆进行复合处理，并分析了植物根、茎、叶的干重及镉含量。结果表明，镉处理15天显着抑制吉首和怀化两种群的生长，并且相同浓度镉处理下，两种群根、叶的干重没有显着差异，吉首种群根的镉含量显着低于怀化种群，而叶的镉含量显着高于怀化种群。外源ABA和NaN_3的加入，显着抑制了美洲商陆对镉的吸收，暗示美洲商陆对镉的吸收可能包含了被动吸收和主动吸收两个过程。为了弄清美洲商陆吸收和积累镉、锰之间的关系，以及镉／锰交互处理对美洲商陆生长和镉、锰吸收的影响，对野外美洲商陆叶片中元素含量进行相关性分析。结果表明，Cd含量跟Zn和Cu的含量成显着正相关，而跟Mg成显着负相关；Mn含量与Mg、Ni含量成显着正相关而与Ca成显着负相关。采用水培法，进行镉／锰交互处理，分析了美洲商陆生长及镉、锰的含量。结果表明锰能缓解镉对美洲商陆生长的抑制，缓解镉对叶绿素a的破坏，降低美洲商陆对镉的吸收和积累。这说明Cd、Mn和Mg在美洲商陆中可能共用了某些吸收或运输系统。美洲商陆叶片中镉、锰含量与硫含量在对数范围内成显着正相关，这说明美洲商陆叶片中可能存在某种含硫化合物参与了镉、锰的螯合解毒。采用水培法分别进行镉、锰处理，分析了美洲商陆根、叶中游离氨基酸的含量，但没有显着变化。随镉处理浓度增加，美洲商陆根和叶中非蛋白巯基和蛋白巯基含量都显着增加，而还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量显着减少。此外，随锰处理浓度增加美洲商陆中根、叶中游离氨基酸含量没有显着变化，蛋白巯基逐渐减少，非蛋白巯基和GSH含量逐渐增加。推测镉、锰在美洲商陆中的解毒可能与某种含巯基的化合物有关，并且二者的解毒机制是有差异的。此外，我们在吉首市峒河下游污染河段发现了以龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)和竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)为优势植物的沉水植物群落。2004年夏季，分别在10个不同样点采集了该两种植物、河床底泥和水的样品并进行了元素含量分析。结果表明，调查区内河水和底泥的重金属含量均超过了国家环保总局规定的土壤和水的生态质量标准。植物中重金属含量与河水和底泥中重金属含量变化趋势一样，从上游至下游有增加的趋势。两种植物相比，龙须眼子菜叶中镉、锰的平均含量高于竹叶眼子菜，而铜、铅和锰的含量没有显着差异。除铅以外，植物中重金属的含量与水中的重金属含量呈显着相关，而与底泥则没有显着的相关性。室内浸提实验结果表明，龙须眼子菜对镉、铅、铜、锌和锰的平均转移效率分别达到84％、90％、91％、77％和84％。龙须眼子菜具有很强的转移水中重金属的能力，可以作为水体重金属污染的生物监测器，也可直接用于污染水源的植物修复。为了进一步评价龙须眼子菜在水污染控制与治理中的应用价值，我们采用室内浸提的方法研究了龙须眼子菜对镉、铅吸附的一般特征。结果表明，龙须眼子菜对镉、铅的吸附速率很快，大约20分钟就能达到吸附平衡，并且对镉、铅的最大吸附量分别达到32368、24776 mg kg~(-1)。龙须眼子菜对镉、铅吸附的时间动力学特征符合假二次方程，吸附的浓度动力学特征符合Langmuir方程。不同温度、不同pH值对龙须眼子菜吸附镉、铅离子的影响结果表明，与5℃、10℃、30℃处理相比，20℃时龙须眼子菜对镉、铅的吸附能力最强。在pH值3-7范围内，龙须眼子菜对镉的吸附随pH值升高而减少，对铅的吸附随pH值升高而增加。在0.5-10 g／L的盐度范围内，随着盐度的增加龙须眼子菜对镉吸附减少，但对铅的吸附却增加。由于龙须眼子菜对温度、酸碱度、盐度适应范围也很广，因此适宜用于各种复杂的污染水体的植物修复。
兰雅茜[4]2016年在《稀土镧影响两种植物对水体中重金属镉去除效果的研究》文中指出水是生命之源,在人类活动的影响下,水体污染日益严重,由于重金属会对人体产生较大的毒害作用,所以水体重金属污染的治理成为备受人们关注的话题。目前,对于重金属污染水体的治理方式主要化学修复、物理修复和生物修复。但是物理修复和化学修复虽然具有较高的处理效率,但是容易产生二次污染,造成新的污染。生物修复是一种比较环保的修复方式,具有处理效果好、价格低廉、操作方便已经不易产生二次污染等优点。本文选取轮叶黑藻和铁皇冠两种植物为试验材料,以pH值、水中营养元素氮磷比例以及镉离子浓度为环境变量,在单一和复合条件下,研究两种植物对镉污染水体中镉的去除率,以及不同浓度的镉对植物的毒害作用。同时加入稀土镧,探究不同浓度的镧对镉胁迫下的植物生理指标的影响。本研究的主要成果有：(1)轮叶黑藻对镉污染水体中的镉有较好的去除效果,在镉浓度小于10mg/L时的去除率可达到80%以上,且镉浓度越小去除率越高。在相同镉浓度范围内,铁皇冠对镉的去除率在50%-75%,对镉污染水体的净化效果略逊色于轮叶黑藻。在轮叶黑藻和铁皇冠共同生长的状态下,污染水体中镉的去除率也能达到80%以上。在前五天对镉的去除效率最高,随着时间的增长,去除效率慢慢变低。(2)植物去除污染水体中的镉时,重金属离子进入植物体内,会对植物造成毒害作用,根据镉离子浓度的不同,对植物的毒害作用也有所不同。轮叶黑藻和铁皇冠分别单独处理镉污染水体时,其蛋白质含量,总抗氧化能力(T-DOC)水平都在随着反应时间的增加而减少,且镉离子浓度越大,减少的速度越快。而植物的丙二醛(MDA)含量在急剧增加,随着时间的增加,MDA含量越来越高,铁皇冠抗氧化机制的受损程度小于轮叶黑藻。两种植物共同生长时,重金属镉对其伤害小于单独处理时。(3)水体中的pH值、氮磷含量以及镉离子的浓度都会影响植物的生长,从而影响植物对镉的去除效率。当pH值在中性偏弱碱性(pH值7-9)之间时轮叶黑藻对镉的去除效果较酸性条件下较好。水体中氮磷比例为5：1,10：1,20：1时,轮叶黑藻对镉的去除率相对较高。正交试验结果表明,镉离子浓度、氮磷比和pH值这叁个环境因素,在试验前五天,对轮叶黑藻去除镉的影响因素的主次顺序为：镉离子浓度>氮磷比>pH值,即不同的镉离子浓度对去除速率影响最大,其次是氮磷比例,影响最小的是pH值；在试验中后期,影响去除率的因素主次顺序为：氮磷比>镉离子浓度>pH值,即水环境中的氮磷比对轮叶黑藻去除隔离子的影响最大,其次是镉离子的浓度,影响最小的是pH值。轮叶黑藻对镉离子去除效率最高的因素组合是在镉浓度为5mg/L、pH值为9、氮磷比为20：1时。(4)低浓度的稀土镧对镉胁迫下轮叶黑藻和铁皇冠毒害作用均有所缓解,且对轮叶黑藻的缓解程度大于铁皇冠。在浓度小于10mg/L的镧作用下,随着镧浓度的升高,植物受镉离子的毒害程度越小,但是当镧浓度大于10mg/L时,随着镧浓度的增加,植物受到的毒害程度比镉离子单独作用时更大。浓度大约在10mg/L的镧对轮叶黑藻和铁皇冠受镉的毒害缓解程度最大,而浓度为100mg/L的镧可能与镉形成协同作用对植物形成更大的伤害。轮叶黑藻和铁皇冠都可以用于镉污染水体的净化,且两种植物共同作用于镉污染水体时,在保证处理效果的基础上还可以减少重金属离子对植物的毒害作用。在加入适应浓度的稀土镧后,对镉胁迫下植物抗氧化机制的损伤都有不同程度的缓解。在用生物手段修复镉污染水体时,加入镧来缓解重金属对植物的伤害,在实际应用中还要注意控制反应时的环境条件,以及稀土对水体中其他物质的作用,这对镉污染水体修复的实际应用有重要意义。
黄凯丰[5]2008年在《重金属镉、铅胁迫对茭白生长发育的影响》文中认为茭白(Zizania latifolia Turcz.)作为中国原产的特色水生蔬菜,以前主要在我国长江流域及其以南地区种植。20世纪80年代以来,随着我国种植业结构的调整和蔬菜流通体制的改革,各地纷纷引种茭白,目前茭白产品已在全国大部分地区种植并消费,成为消费量最大的22种蔬菜之一。部分加工产品已出口到日韩、北美、欧盟和澳洲等多个国家和地区。镉(Cd)、铅(Pb)是重要的污染物质,随着工业的快速发展及叁废的大量排放,水体中重金属Cd~(2+)、Pb~(2+)的含量越来越高,而水生蔬菜栽培需要大量的灌溉用水,且大都在主要水系周边区域种植,因此受随水系扩散的重金属污染的可能性要高于其他种类的农作物。本文以江苏省特色水生蔬菜茭白的代表性品种蒋墅茭(单季茭)和葑红早(双季茭)为试验材料,研究了Cd~(2+)、Pb~(2+)在不同栽培介质处理下,以及Cd~(2+)、Pb~(2+)的单一、复合胁迫在不同肥料处理下对茭白生长发育的影响,同时测定了茭白各器官中Cd~(2+)、Pb~(2+)的积累量。期望为重金属胁迫对茭白伤害机理的研究提供一些科学依据,同时也为水生蔬菜的安全生产提供部分理论依据。取得如下结果:1、低浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫能促进两茭白品种株高、叶面积的增加,但随处理浓度的进一步增加而显着下降;茭白的分蘖数则随Cd~(2+)、Pb~(2+)处理浓度的增加而呈持续下降的变化趋势。不同栽培介质处理间以苇末基质栽培下茭白的株高、叶面积、分蘖数同比高于土壤栽培。品种间以葑红早的株高、叶面积同比高于蒋墅茭,而分蘖数则低于蒋墅茭。2、不同栽培介质处理时,低浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫均能促进两茭白品种的可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、叶绿素含量和净光合速率总体的增加,但随Cd~(2+)、Pb~(2+)处理浓度的进一步增加而显着下降;根系活力则随Cd~(2+)、Pb~(2+)处理浓度的增加而呈持续下降的变化趋势;细胞膜透性随Cd~(2+)、Pb~(2+)处理浓度的增加而持续上升;不同栽培介质处理间以苇末基质栽培下茭白的可溶性蛋白含量、叶绿素含量、净光合速率等指标同比高于土壤栽培,而脯氨酸含量、根系活力、细胞膜透性则低于土壤栽培。不同肥料处理间相比则以有机肥处理下茭白植株受Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫伤害的程度小于无机肥处理。单一、复合胁迫处理间以复合胁迫处理时茭白受Cd~(2+)、Pb~(2+)的胁迫伤害大于单一胁迫。Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫能显着降低茭白的产量。品种间各指标存在差异。3、低浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫能促进两茭白品种倒叁片功能叶中保护酶活性的增加,但均随Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫浓度的进一步增加而下降;苇末基质栽培和有机肥处理时,茭白叶片中的保护酶活性分别高于土壤栽培和无机肥处理。复合胁迫处理时,茭白叶片保护酶活性下降的幅度显着大于单一胁迫处理。品种间以葑红早叶片中保护酶的活性高于蒋墅茭,说明葑红早对Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫的忍耐性要强于蒋墅茭。4、Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫能显着降低两茭白品种叶片中DNA提取的量以及DNA增色效应的程度。单一、复合胁迫处理间则以复合胁迫处理下茭白叶片中DNA提取的量显着低于单一胁迫处理,而复合胁迫处理下茭白叶片DNA的增色效应下降的幅度显着大于单一胁迫处理。不同肥料处理间则以无机肥处理下茭白叶片DNA提取的量显着低于有机肥处理;而无机肥处理下叶片DNA增色效应下降的幅度显着大于有机肥处理。品种间以蒋墅茭同比高于葑红早。5、Cd~(2+)、Pb~(2+)的单一以及复合胁迫均能促进两茭白品种根系和叶片中NPT、GSH、PCs含量的显着增加,Cd~(2+)胁迫时其增加的幅度大于Pb~(2+)胁迫处理,复合胁迫处理时两茭白品种根系和叶片中NPT、GSH、PCs的含量均高于单一胁迫。无机肥处理时,其含量显着高于有机肥处理。根系中NPT、GSH、PCs的含量显着高于叶片。品种间以蒋墅茭同比高于葑红早。6、Cd~(2+)、Pb~(2+)在茭白各亚细胞组分中的分布表现为:细胞壁>可溶性部分>细胞器,细胞壁>原生质体。有机肥处理时,茭白各亚细胞组分中Cd~(2+)、Pb~(2+)的积累量明显低于无机肥处理。复合胁迫处理时,茭白叶、根亚细胞组分中Cd~(2+)、Pb~(2+)的积累量同比均高于单一胁迫。品种间存在差异。7、随Cd~(2+)、Pb~(2+)胁迫处理时间的增加,其在茭白各营养器官中积累量呈显着增加的变化趋势;Cd~(2+)、Pb~(2+)在茭白不同营养器官间的积累量表现为:根>短缩茎>叶>产品器官;双季茭白品种葑红早在第2年采收的夏茭产品器官中Cd~(2+)、Pb~(2+)的残留量均显着高于当年的秋茭。苇末基质栽培和有机肥处理时茭白各器官中的残留量分别显着低于土壤栽培和无机肥处理。品种间以蒋墅茭对Pb~(2+)的积累能力强于葑红早,而对Cd~(2+)的积累能力则低于葑红早。8、随硫处理浓度的增加,茭白植株受Cd~(2+)胁迫伤害的程度呈逐渐下降的变化趋势。当硫处理浓度达2 mmol·L~(-1)时茭白的产量达最大,其后随硫处理浓度的增加而持续下降,但均高于不施硫的处理;非蛋白巯基、植物络合素则在12 mmol·L~(-1)的硫处理时达最大,而6 mmol·L~(-1)处理时达最小;随硫处理浓度的增加,两茭白品种根中Cd~(2+)的积累量呈明显下降的变化趋势,而短缩茎、叶、肉质茎中Cd~(2+)的积累量则有所增加。有机肥处理能降低Cd~(2+)对茭白的胁迫伤害,且能降低其在茭白各器官中的积累。品种间存在差异。
陈玉成[6]2005年在《表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响》文中研究说明表面活性剂作为洗涤用品的主要活性物从肥皂开始已有100多年的历史,其应用领域从家用洗涤剂扩展到一切生产与技术经济领域,如石油勘探与开采、采矿、食品、农业、森林、交通、建材、环保、医药等,但大部分使用后排入了环境。赋存于环境中的表面活性剂对环境有正负两种效应,一方面由于其难降解性而构成环境污染物,另一方面,它们又是环境中某些污染物的修复剂。特别是20世纪90年代以来,建立在增溶和增流作用基础上的表面活性剂强化修复技术已成功用于土壤中多种难溶解、难降解、难利用的有机污染物(如多环芳烃、多氯联苯等)的修复,近来已陆续出现了利用表面活性剂来修复环境中重金属污染的相关研究,但利用表面活性剂治理土壤重金属的研究尚不多见。 本文根据表面活性剂与重金属、土壤、植物等的关系原理,通过连续吸附试验、模拟试验、柱淋洗试验、生物培养试验等,研究表面活性剂/螯合剂联合对镉污染土壤植物修复的强化效应及其条件,包括表面活性剂类型、浓度、使用时间、使用方式等,探索其作用的土壤物理化学机制、植物生理生化机制、土壤—植物系统的耦合机制,验证表面活性剂强化植物修复的效果及其对土壤环境安全效应,在理论上,可以丰富表面活性剂的污染生态化学及其表生行为与环境效应内容;在实践上,可以建立基于表面活性剂的化学强化植物修复技术。 首先通过盆栽试验,采用正交设计与完全设计,研究了表面活性剂类型、添加时间、添加浓度、EDTA添加时间、添加浓度、重金属类型、添加浓度、植物类型等因素对植物生物量、植物体内重金属浓度、吸收总量、器官分配比率等的影响,发现在影响植物吸收土壤重金属总量的因素中,植物类型、重金属类型和表面活性剂类型是较为重要的因素。就植物而言,作为C_4植物的玉米有着更高的生物量,而作为C_3植物的雪菜则容易积累重金属。就重金属而言,在表面活性剂与EDTA作用下,镉最易被植物富集,铜次之,而铅最不易富集,其平均富集系数分别为70.31%、67.42%和28.92%。就表面活性剂而言,阴离子型与非离子型表面活性剂的强化修复效果要优于阳离子型表面活性剂。从试验成本和试验效果考虑,可推荐使用阴离子型的十二烷基硫酸钠和非离子型的Tween80。 采用多季盆栽试验,证实了表面活性剂与EDTA促进植物吸收重金属的主要机理是其提高了土壤重金属的生物有效性,并促使根镉向地上部转移。表面活性剂与EDTA处理的植物叶绿素含量随着时间推移和镉的积累,而呈现逐步下降趋势。表面活性剂与EDTA对细胞膜的作用使得镉更容易进入植物体内,随着体内镉浓度的升高,细胞膜脂被过氧化,MDA含量上升。表面活性剂与EDTA处理后,植物茎叶镉吸收量符合呈Logistic方程增长,生长56d时收获植物地上部位,可收获理论最大吸收量的80%以上。 采用种子萌发试验,发现表面活性剂种类、浓度对种子发芽率没有明显的影响,但却影响水稻种子的发芽势。就表面活性剂种类而言,抑制作用的强若顺序为CTAB>TX100>SLS,添加Cd无疑会加重抑制作用。随着SLS浓度的增加,种子发芽过程中的相对吸水率和相对电导率表现出逐渐下降的趋势,进一步验证了阴离子型SLS作为植物吸收Cd的强化物质的可行性。
叶菲[7]2007年在《镉的超富集植物油菜对小白菜生长环境净化效果及其机理的研究》文中提出我国有大面积的土壤受到了重金属的污染,并因此造成了巨大的生态和经济损失,对人们的健康构成了威胁。在所有的重金属污染中,镉以其移动性大、毒性高成为最被关注的重金属污染之一。尽快寻找到一条行之有效的途径解决土壤镉污染问题,已经非常迫切的摆在我们面前。本实验研究了镉的超富集植物与农作物互作方式对各自吸收重金属镉的影响,旨在为镉污染土壤的植物修复和正常农业生产同时进行的修复方式提供理论依据和技术措施。试验采用温室土培盆栽方法,选择重金属镉的超富集植物油菜(Brassica junica)中油杂1号和耐镉能力较差的四季小白菜(Brassia chinensis)进行研究。在用不同的格栅控制两者根际交互作用下共同种植时,中油杂1号对小白菜生长环境长生了不同的影响情况。试验结果表明,在10和20mg·kg~(-1)Cd处理土壤中,小白菜与油菜无分隔互作时,比用尼龙筛和塑料膜分隔的互作处理以及小白菜自身单作处理,都获得了更高的地上部干重,且其植株体内镉含量明显降低,同时,与小白菜无分隔互作并未影响中油杂1号对镉污染土壤的净化能力,两不同土壤镉浓度下分别为单作时的80.0%和91.8%;但当土壤镉浓度上升到40mg·kg~(-1),中油杂1号通过无分隔互作对小白菜生长环境改良作用不明显,且对土壤的净化率显着下降,仅为单作时的58.3%。这表明,镉的超富集植物油菜中油杂1号可以在不影响其对土壤净化能力的情况下,减轻重金属镉对与其互作植物的伤害,但该作用仅在中度镉污染的土壤上较显着。进一步的试验中,在无分隔的互作种植方式下加入了试验因素有机肥料进行探讨。有机肥料鸡粪的施入量分别为0,50,100g/盆,土壤镉水平仍设为0,10,20,40mg·kg~(-1)。有机肥施入后,无论是单作还是互作,两种植物在各镉污染浓度土壤上的地上部干重都较未施肥时有一定增长,但在土壤镉浓度较低时,两种植株体内的镉含量都随施肥量增加而上升,土壤镉浓度达到40mg·kg~(-1)Cd后,有机肥料的增加才对植株体内镉含量的降低起到积极作用,该土壤浓度下M50处理和M100处理时与油菜互作的小白菜体内镉含量分别为M0处理时的75.5%和68.1%,达显着差异。因此只有当土壤镉浓度较高时,植物互作和有机肥的共同作用对缓解小白菜镉毒害效果才比单一的互作方法要好。
付瑞英[8]2014年在《丛枝菌根真菌在稀土-重金属复合污染土壤植物修复中的作用研究》文中研究表明内蒙古地区稀土资源丰富,稀土资源的开发与利用带来巨大经济效益的同时,也给内蒙古草原生态系统造成了非常严重的生态环境问题。同时,稀土资源的开发利用所带来的土壤污染问题有其特殊性,通常伴随着稀土与重金属的复合污染问题。因此,从保护稀土矿区生态环境和维持内蒙古地区草原生态系统稳定性的角度出发,急需寻求一条综合治理稀土资源开发与利用所引起的土壤复合污染的可行途径。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)且有促进污染土壤植物修复的潜力,但其在稀土-重金属复合污染土壤修复中的作用及机理尚不明确。本文选取代表性的稀土元素Ce、La和重金属元素Pb,以菌根的模式植物玉米(Zea mays L.)为供试植物,模拟不同程度的稀土Ce污染土壤、稀土La与重金属Pb复合污染土壤,通过生物学盆栽试验研究AM真菌对玉米生长及吸收Ce、La和Pb的影响,讨论接种AM真菌在稀土-重金属复合污染土壤植被恢复中的潜在作用。为解决我国稀土矿藏开采所带来的土壤污染问题提供科学依据和技术支持。本文主要的试验内容分为两个部分。试验一采用温室盆栽试验的方法,研究了分别接种5种AM真菌(G. aggregatum、C. etunicatum、R. intraradices、F. mosseae或G. versiforme)对100 mg/kg、500 mg/kg和1000 mg/kg Ce污染土壤中玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素的吸收、C：N：P生态化学计量比及Ce吸收的影响及其所发挥的菌根效应。试验结果表明,5种AM真菌均与玉米成功建立了互利共生的关系,菌根侵染率为11%～76%,随着土壤中Ce浓度的增加而降低。随着土壤中Ce浓度的增加,玉米植株干重以及对N、P、K、Ca、Mg5种矿质营养元素的吸收量降低。在100、500 mg/kg Ce污染土壤中接种AM真菌显着提高了玉米植株生物量,促进了对N、P、K、Ca、Mg5种矿质营养元素的吸收,在1000 mg/kg Ce污染土壤中对玉米植株生物量和矿质营养的吸收无明显作用。随着土壤中Ce浓度的增加,玉米地上部和根部C：P及N：P显着提高。在100和500 mg/kg Ce污染土壤中,接种5种AM真菌显着降低了玉米植株的C：P和N：P,符合生长速率假设,但在1000 mg/kg Ce污染土壤中,接种AM真菌对玉米植株的C：P和N：P无显着影响。随着土壤中Ce浓度的提高,玉米地上部和根部Ce的浓度增加。接种AM真菌显着促进了100 mg/kg Ce污染土壤中玉米植株地上部分Ce的吸收,对玉米根部Ce吸收无明显作用；接种AM真菌对500 mg/kg Ce污染土壤中玉米地上部和根部Ce吸收无明显作用；AM真菌显着降低了1000 mg/kg Ce污染土壤中玉米根部Ce的吸收,但对玉米地上部Ce吸收无明显作用。试验二采用温室盆栽试验的方法,研究了接种4种AM真菌(C. etunicatum、 R. intraradices、F. mosseae和G. versiforme)在50mg/kg、200 mg/kg、800 mg/kg稀土La和重金属Pb复合污染土壤中对玉米菌根侵染率、生物量、矿质营养元素的吸收、C：N：P生态化学计量比及La和Pb的吸收的影响。试验结果表明,4种AM真菌均与玉米成功建立了互利共生关系,菌根侵染率为37%-80%,随着土壤中La-Pb复合污染物浓度的增加而降低,最低可达到27%。随着土壤中La-Pb复合污染物浓度的提高,玉米地上部和根部生物量及对N、P、K、Ca、Mg5种矿质营养元素的吸收逐渐减少。在50、800 mg/kg La-Pb复合污染土壤中,接种5种AM真菌对玉米植株的干重无显着影响；在200 mg/kg La-Pb复合污染土壤中,接种提高了玉米植株的干重,最高可超过对照组玉米干重的105%。接种AM真菌促进了玉米对矿质营养元素的吸收,其中在200 mg/kg La-Pb复合污染土壤中接种AM真菌对玉米吸收P的促进作用最显着,接种C. etunicatum时玉米地上部分P吸收量增加了262%。随着土壤中La-Pb复合污染物浓度的增加,玉米植株C：P和N：P显着提高,接种AM真菌显着降低了3种La-Pb复合污染土壤中玉米的C：P和N：P,符合生长速率假设。随着土壤中La-Pb复合污染物浓度的增加,玉米地上部和根部对La、Pb的吸收量增加。50 mg/kg La-Pb复合污染土壤中,接种AM真菌显着促进了玉米植株对La的吸收与根部对Pb的吸收,显着抑制了玉米地上部分对Pb的吸收；200 mg/kg La-Pb复合污染土壤中,接种AM真菌显着降低了玉米地上部分对La和Pb的吸收量,促进了玉米根部对La和Pb的吸收,其中接种R. intraradices的作用最明显,玉米地上部分La和Pb的吸收量分别降低了66%和70%,根部La和Pb的吸收量分别提高了76%和88%：800 mg/kg La-Pb复合污染土壤中,接种AM真菌显着提高了玉米地上部分La和根部Pb的吸收量,最高可达对照的1.36倍与1.95倍,但接种处理对玉米地上部分Pb吸收和根部La吸收的作用差异较大。结果初步证明,AM真菌具有修复稀土-重金属复合污染土壤的潜力,对玉米植株的生长、矿质营养元素的吸收具有促进作用,增强玉米对稀土和重金属的抗性。本研究对更好地解决我国稀土矿藏开采所带来的生态破坏与环境污染问题具有十分重要的理论指导意义和实际应用价值。
孙淑红[9]2008年在《镉胁迫及其与稀土元素铈互作对泥鳅生理机能影响的研究》文中研究说明本文以泥鳅为试验材料,利用泥鳅肝脏抗氧化酶活性和脂质过氧化物含量测定、肝脏组织DNA彗星分析、肝脏组织傅立叶变换红外光谱分析等方法,研究了0.025 mg/L、0.25 mg/L、2.5mg/L叁个不同浓度Cd3+胁迫及其与添加0.5mg/L的Ce3+互作对泥鳅机体生理生化活动的影响,探讨镉胁迫对水生动物毒性作用的分子机制,稀土元素铈和镉互作对机体生理活动的影响及其缓解重金属毒性的效果和作用机制。主要研究结论如下: (1)通过对镉胁迫及其与铈互作下泥鳅肝脏内抗氧化酶活性和脂质过氧化物含量的影响研究表明,当Cd2+﹤0.025mg/L,对泥鳅肝脏抗氧化酶活性及脂质过氧化损伤影响较弱,在机体耐受范围内,当Cd2+﹥0.25mg/L,随着作用时间延长,能显着抑制泥鳅肝脏抗氧化酶活性,使肝脏脂质过氧化程度增加;添加0.5mg/LCe3+对0.025mg/L～0.25mg/LCd2+胁迫引起的泥鳅肝脏脂质过氧化损伤是有缓解作用的,而Cd2+﹥0.25mg/L,添加0.5mg/LCe3+对镉胁迫的缓解作用就非常有限。(2)通过镉胁迫及其与铈互作对泥鳅肝脏细胞DNA损伤的彗星分析研究表明,叁个不同浓度Cd2+胁迫下泥鳅肝脏细胞的彗尾DNA%,TL/D,彗星尾矩值都较对照组极显着增大(P<0.01),其TL/D值都大于0.6,细胞损伤都在3级损伤以上,说明镉胁迫严重损害泥鳅DNA的完整,影响其遗传物质的稳定性,且不同浓度Cd2+对泥鳅肝脏细胞DNA损伤有一定的剂量-效应关系;添加0.5mg/LCe3+能缓解0.025、0.25mg/L Cd2+胁迫引起的DNA损伤,泥鳅肝脏细胞的彗尾%降低极显着(P<0.01),TL/D降低显着(P<0.05), 0.5mg/LCe3++0.25mg/L Cd2+处理组彗星尾矩较0.25mg/L Cd2+胁迫组降低极显着(P<0.01),但添加0.5mg/L Ce3+对2.5mg/L Cd2+处理组缓解作用不显着(P>0.05)。(3)通过镉胁迫及其与铈互作对泥鳅肝脏组织傅立叶变换红外图谱研究分析表明,0.025、0.25mg/LCd2+能引起泥鳅肝脏组织核酸构象发生变化,结构稳定性降低,2.5mg/LCd2+能够破坏泥鳅肝脏组织蛋白质二级结构,使膜蛋白空间结构稳定性下降,细胞膜功能受损;0.5mg/LCe3+能缓解0.025、0.25mg/LCd2+胁迫引起泥鳅肝脏各种基团成分、构象和含量的不良变化,而0.5mg/LCe3+与2.5mg/LCd2+起协同作用破坏各种基团的构象,降低核酸和蛋白质空间稳定。
罗英[10]2012年在《模拟酸雨与富营养化复合胁迫对水生植物氮吸收的影响》文中研究指明本论文以氮吸收能力较强的水生植物水芹、石菖蒲、叁白草为研究对象，探讨模拟酸雨和富营养化复合胁迫对水生植物根系活力、叶片硝酸还原酶活力、多胺的含量及根系氮吸收能力的影响，探讨酸雨和富营养化复合胁迫对水生植物根系吸收不同形态氮素的机理，为选择适宜的植物用于浅水湖泊水生植被的恢复和重建提供科学依据。主要结果如下：1、石菖蒲的根系活力值不随酸雨处理次数的增加而降低。叁白草的根系活力值随酸雨次数和酸度的增加呈下降趋势。酸雨和富营养化复合胁迫对叁白草根系活力的影响显着，而对石菖蒲根系活力的影响较小。2、石菖蒲和叁白草叶片的硝酸还原酶活力均随着富营养化程度的提高而呈降低趋势。pH2.0酸雨处理对石菖蒲和叁白草叶片硝酸还原酶活力的影响均较大。叁白草叶片硝酸还原酶活力随酸雨次数增多而下降。酸雨处理次数的增多可促使石菖蒲叶片硝酸还原酶同工酶谱增加，从而提高硝酸还原酶活力。3、受酸雨胁迫时，叁白草腐胺含量增加，酸雨与富营养化对叁白草无交互作用影响；石菖蒲叶片腐胺含量先增加，且随酸雨次数的增加而下降。石菖蒲叶片(Spd+Spm)/Put的比值均呈现先降后升的变化趋势，变化幅度较大，并均在第四次酸雨后达到最大值。而叁白草叶片(Spd+Spm)/Put的比值呈现出升降波动变化趋势，变化幅度远小于石菖蒲叶片。4、水芹根部对NH_4~+和NO_3~-均有吸收偏好，叁白草根部偏好吸收NH_4~+，石菖蒲根部则偏好吸收NO_3~-。5、不同强度酸雨处理后水芹根对NH_4~+的吸收明显降低；超富营养水平下酸雨处理后水芹根均外排NO_3~-。石菖蒲根部500μm处吸收NO_3~-，富营养水平的提高使石菖蒲根部对NO_3~-的吸收降低，而酸度的提高会增强石菖蒲根对NO_3~-的吸收；超富营养水平下pH3.5酸雨处理后石菖蒲在500μm和10000μm处吸收NH_4~+。随着富营养化程度的提高，叁白草根部对NH_4~+的吸收减少；随离根尖距离的增加叁白草根部对NH_4~+的吸收增加。6、富营养化与酸雨复合胁迫对水芹、叁白草和石菖蒲根区NH_4~+和NO_3~-的离子通量均有显着的互作效应，且作用方式各异。7、石菖蒲宜在受酸雨影响的水域种植；叁白草宜在酸雨和富营养化复合胁迫较严重的水域种植，尤其在NO_3~--N污染严重的水域成效明显；水芹则适宜在两者轻度污染水域种植。
参考文献：
[1]. 稀土与重金属及其交互作用对水生植物的影响[D]. 马广岳. 南京师范大学. 2004
[2]. Cu～（2+）胁迫下单一及复合稀土元素对水生植物的缓解效应研究[D]. 陈苏雅. 南京师范大学. 2006
[3]. 矿业废弃地植物对重金属的积累及其机理的初步研究[D]. 彭克俭. 南京农业大学. 2006
[4]. 稀土镧影响两种植物对水体中重金属镉去除效果的研究[D]. 兰雅茜. 四川农业大学. 2016
[5]. 重金属镉、铅胁迫对茭白生长发育的影响[D]. 黄凯丰. 扬州大学. 2008
[6]. 表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响[D]. 陈玉成. 武汉大学. 2005
[7]. 镉的超富集植物油菜对小白菜生长环境净化效果及其机理的研究[D]. 叶菲. 湖南大学. 2007
[8]. 丛枝菌根真菌在稀土-重金属复合污染土壤植物修复中的作用研究[D]. 付瑞英. 内蒙古大学. 2014
[9]. 镉胁迫及其与稀土元素铈互作对泥鳅生理机能影响的研究[D]. 孙淑红. 西北农林科技大学. 2008
[10]. 模拟酸雨与富营养化复合胁迫对水生植物氮吸收的影响[D]. 罗英. 南京林业大学. 2012
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