類蘆對重金屬的吸收、富集機制及修復效果研究.pdf

1、重金屬是土壤中來源廣、危害性大的累積性污染物。尤其是礦區(qū)廢棄地造成的重金屬污染問題，嚴重危及到當地人們和生態(tài)系統(tǒng)的健康。植物修復技術是一種新興的污染土壤修復技術，主要是采用能夠對一種或多種重金屬具有耐性、以及能夠吸收富集重金屬的植物，達到移除土壤中重金屬的目的。植物修復技術因其環(huán)境友好性，目前已受到國內外學者普遍關注而成為研究熱點。前期研究調查中發(fā)現類蘆能在稀土礦廢棄地上較好地生長，并保持較高的生物量，是礦區(qū)廢棄地主要的優(yōu)勢種之一，并且

2、保持較高的生物量，株高和根深最高能達到3m左右，生物量遠遠高于普通的超富集植物。通過研究發(fā)現類蘆能富集鉛、鎘等重金屬，對重金屬有一定的耐性，但是目前國內外對類蘆的研究主要集中在水土流失治理、根系固土作用及其對干旱脅迫、酸脅迫的響應等方面，而關于類蘆對重金屬脅迫的內在機理以及修復效果等方面并不明確。類蘆能在酸度低、重金屬污染的長汀稀土礦廢棄地正常生長，是其在此環(huán)境上長期進化過程中形成的特殊適應性，可能存在著特殊的生態(tài)學意義，但目前國內對類

3、蘆適應礦區(qū)廢棄地的內在機制還了解得不多，成為限制類蘆在廢棄地上應用的主要技術瓶頸。本文以類蘆為研究對象，通過室內水培模擬試驗研究類蘆對Pb、Cd的吸收和耐性機制，解釋類蘆對Pb、Cd的吸收、累積分布機理，Pb、Cd在類蘆體內的亞細胞分布，進而對根細胞壁進行化學改性后進行吸附動力學試驗以及利用傅里葉紅外光譜研究類蘆根細胞壁不同組分對Pb2+的吸附動力學特征，分析細胞壁組分及官能團對吸附固定Pb2+的能力，揭示類蘆根細胞壁吸附固定Pb的內在

4、機理。此外，采用盆栽試驗，以龍巖連城鉛鋅礦黃背場附近的農田土為供試土壤，研究類蘆對Pb-Zn礦區(qū)廢棄地污染土壤的修復能力，以及螯合劑EDTA與蚯蚓對提高類蘆吸收富集重金屬能力的效果。
　　本研究主要內容包括：⑴類蘆對Pb、Cd的吸收量和吸收速率可利用Freundlich方程和Michaelis-Menten方程進行擬合。通過擬合發(fā)現，類蘆吸收的Pb、Cd等重金屬主要存貯于根部。其中，類蘆對Pb的吸收能力更強（最高含量達到4687.

5、87 mg·kg-1），但對Cd的吸收速率增長更為明顯，即類蘆在吸收Cd有一定的潛力。就亞細胞分布而言，2種重金屬均主要分布在細胞壁和可溶組分中，類蘆在受到重金屬脅迫時，部分Pb、Cd向可溶組分轉移，這說明類蘆可通過改變重金屬的亞細胞分布來降低重金屬的毒害作用。⑵類蘆對重金屬脅迫的應答機制表現為：在Cd，Pb脅迫下，類蘆根系 H2O2和 O2?—含量顯著增加，伴隨 MDA含量升高，發(fā)生膜脂質過氧化，造成植物氧化損傷，酶系統(tǒng)功能紊亂。SO

6、D、POD活性隨著Pb脅迫濃度的增加呈現先上升后下降的趨勢；Cd脅迫下，SOD活性的應答與Pb處理中的變化趨勢相似，但是POD活性呈下降趨勢。根系非蛋白巰基化合物含量方面，Cd，Pb處理下，GSH和PCs均呈先增加后下降的趨勢。類蘆根系對不同重金屬的不同濃度脅迫響應不一，其能通過調節(jié)抗氧化酶活性和植物螯合肽等的合成水平，降低重金屬毒性及其對植物的傷害。⑶揭示出類蘆根細胞壁吸附固定重金屬的內在機理。類蘆根細胞壁對 Pb2+具有較高親和力，

7、類蘆根細胞壁經酯化改性處理后對Pb2+的吸附量相對降低了68.1％。羧基和氨基是Pb2+的主要結合位點，細胞壁中的物質如纖維素和半纖維素、果膠、以及蛋白質及為 Pb2+提供了羧基、羥基以及氨基官能團等結合位點?？梢姡毎诩捌涓鹘M分對Pb2+具有較高的吸附固定能力是類蘆根系Pb耐性的重要機制。⑷EDTA-蚯蚓聯合應用明顯促進了類蘆對重金屬的吸收，提高了類蘆對鉛鋅礦區(qū)廢棄地污染土壤中重金屬的吸收富集和治理效果。其中，高濃度EDTA-蚯蚓