鉛Pb超富集植物

Pb超富集植物富集規(guī)律及營養(yǎng)元素N、P、K的響應摘要：重金屬超富集植物是植物修復技術的核心和前提，本研究從篩選超富集植物入手，通過野外調查篩選和室內脅迫模擬實驗相結合的方法，發(fā)現并證實金絲草和柳葉箸為Pb的超富集植物；此后還通過室內模擬脅迫水培試驗，研究了在Pb脅迫下這2種植物的生長及Pb富集規(guī)律。本研究還通過溫室土培方法，研究了營養(yǎng)元素N、P、K對3種超富集植物綠葉莧菜、紫穗槐和羽葉鬼針草生長發(fā)育及Pb吸收的影響。關鍵詞：Pb；Pb脅迫；超富集植物；植物修復；營養(yǎng)元素0引言鉛是一種具柔和性的有毒物質，是一種不可降解的環(huán)境污染物，并通過進入食物鏈在生物體內積累富集。鉛對人體各種組織系統(tǒng)均有毒性危害，尤其是神經，造血系統(tǒng)受害最甚，對兒童的身體和智能更為嚴重。超富集植物的發(fā)現和應用為土壤修復開辟了新的途徑，它具有投資和維護成本低，操作簡便，不造成二次污染，利用自然能源、安全、生態(tài)協(xié)調及美化環(huán)境等優(yōu)點，被稱之為綠色修復技術。目前已見報道的Pb超富集植物并不多，限制了Pb污染土壤的修復規(guī)模。鑒于此，本研究進行了Pb超富集植物的篩選，針對Pb在土壤中不同形態(tài)的存在，還研究了N、P、K營養(yǎng)元素對超富集植物吸收Pb的影響。1重金屬礦區(qū)植物對Pb的富集能力侯曉龍、常青山等［1經過野外調查與篩選，選擇出對重金屬有較高耐性的12種植物，這12種植物中地上部分Pb含量超過1000mg/kg的植物有金絲草、毛軸莎草、柳葉箸和二歧飄拂草，符合Pb超富集植物地上部分大于1000mg/kg的臨界標準。從地下部分Pb含量來看，毛軸莎草、長蒴母草、二歧飄拂草和斑茅中Pb含量超過4000mg/kg。從轉運系數來看，轉運系數大于1的植物有金絲草、柳葉箸和長圓葉艾納香；但只有金絲草、柳葉箸符合地上部分Pb含量大于1000mg/kg，轉運系數大于1的Pb超富集植物標準。因此本研究野外調查發(fā)現的金絲草、柳葉箸具備7Pb超富集植物的特征，而且達到Pb超富集植物標準。2Pb脅迫條件下金絲草和柳葉箬對Pb的吸收積累特征Pb脅迫條件下金絲草和柳葉箬對Pb的耐性金絲草和柳葉箸在Pb濃度小于20000mg/kg條件下Pb中毒癥狀，但在20000mg/kg時，金絲草、柳葉箸表現出了一定的Pb毒害癥狀。Pb脅迫條件下金絲草和柳葉箬對Pb的吸收積累特征隨Pb濃度的增加，2種植物Pb含量呈先增加后減少的趨勢。在不同Pb處理條件下，柳葉箸和金絲草地上部分Pb含量均超過1000mg/kg，并在18000mg/kg處理水平時達最大值，金絲草地上和地下部分Pb含量分別達3789.84mg/kg和4964.76mg/kg，柳葉箸地上和地下部分Pb含量分別達3411.56mg/kg和1523.02mg/kg。從轉運系數來看，不同Pb處理柳葉箸對Pb的轉運系數均大于1，而且其地上部分Pb含量超過1000mg/kg的水平，達到Pb超富集植物標準，因此柳葉箸可利用該植物進行Pb污染土壤上的修復。金絲草只在處理濃度為5000mg/kg時轉運系數大于1，而且地上部分Pb濃度也超過1000mg/kg，達到Pb超富集植物標準，其他處理濃度下均小于1，大部分接近1，但地上部分Pb含量均超過了1000mg/kg的標準。通過實地調查與相關實驗的研究篩選出2種Pb潛在超富集植物金絲草和柳葉箸，侯曉龍和陳加松等［2又通過室內模擬脅迫水培試驗，研究Pb脅迫下這兩種植物的生長及Pb富集規(guī)律，結果如下。3金絲草對Pb的耐性和吸收富集規(guī)律Pb脅迫對金絲草生長的影響從不同Pb脅迫濃度、培養(yǎng)時間對金絲草的影響可以看出：在無脅迫對照處理中，植株均可正常生長；脅迫處理下，植株對Pb表現出較強的耐性。Pb脅迫濃度低于250mg/L時，6d內植株能夠正常生長，但超過9d后植株出現了葉尖變黃、根尖變黑等受害癥狀，但并未死亡；Pb脅迫濃度高于500mg/L時，第3天植株就出現了受害癥狀；Pb脅迫濃度為1500和2000mg/L時，植株分別在第6、9天基本死亡。Pb脅迫對金絲草生長的影響均表現為根部先于葉片。Pb脅迫下金絲草體內Pb含量的變化隨著Pb脅迫濃度的增大，植株地上和地下部分的Pb含量均呈現先增大后減少的變化規(guī)律。Pb脅迫濃度超過250mg/L時，植株地上部分的Pb含量超過了1000mg/kg；Pb脅迫濃度為750mg/L時，植株地上和地下部分的Pb含量均達最大，分別為4639.4和5467.2mg/kg。Pb脅迫濃度為250mg/L時，金絲草地上部分的Pb含量為1758.8mg/kg，轉運系數為1.14，達到Pb超富集植物的標準；但在其他脅迫濃度下，植株對Pb的轉運系數均小于1，變化范圍為0.65-0.96?？梢姡鸾z草對Pb具有較強的轉運能力，能夠將土壤中的Pb轉移到地上部分，可以應用于Pb污染土壤的治理。4柳葉箬對Pb的耐性和吸收富集規(guī)律4.1Pb脅迫對柳葉箬生長的影響從不同Pb脅迫濃度、培養(yǎng)時間對柳葉箸的影響可以看出：在無脅迫對照處理中，柳葉箸可正常生長，但在Pb脅迫下，隨Pb脅迫濃度的增高和培養(yǎng)時間的增加，一些植株受害癥狀逐漸出現。Pb脅迫濃度低于500mg/L時，植株在6d內生長正常，在9d后出現葉尖變黃、根尖變黑等受害癥狀；Pb脅迫濃度高于750mg/L時，植株第3天就出現了少量葉尖變黃的受害癥狀；Pb脅迫濃度高于2000mg/L時，植株第9天就全部死亡。柳葉箸與金絲草相同，也表現出根部先于葉片受到傷害。4.2Pb脅迫下柳葉箬體內Pb含量的變化隨著Pb脅迫濃度的增大植株體內的Pb含量呈現先增大后減少的規(guī)律。Pb脅迫濃度大于250mg/L時，植株地上和地下部分的Pb含量均超過了1000mg/kg；Pb脅迫濃度為1000mg/L時，植株地上和地下部分的Pb含量均達最大，地下部分的Pb含量達9034.6mg/kg，地上部分達6828.4mg/kg。Pb脅迫濃度在250-1500mg/L時，植株地上和地下部分的Pb含量均大于1000mg/kg，但轉運系數均小于1，變化范圍為0.57-0.83。本試驗結果表明，Pb脅迫下金絲草和柳葉箸植株地上部分均可富集大量的Pb，但在大部分脅迫濃度下對Pb的轉運系數均小于1，這可能與高濃度的Pb對這兩種植物具有一定的毒害作用從而影響其富集能力有關。這2種植物的轉運系數雖然未達到轉運系數大于1的標準，但生物量較大也能富集大量重金屬，也可作為超富集植物。5Pb超富集植物對營養(yǎng)元素N、P、K的響應少量的N和K會促進富集植物葉片葉綠素值和干質量的增加，促進植物對Pb的吸收，隨著N和K水平的增加，植物對Pb的吸收能力降低，但葉綠素值和干質量一直在增加。只是K的抑制作用不如N的顯著。土壤供P會降低植物對Pb的吸收，且下降極顯著。少量的N、P、K均會促進植物富集植物Pb遷移總量的增加，高質量分數時則抑制。但K的抑制作用不如N及P的顯著囪。土壤中施入不同水平的N、P、K元素顯著影響植物Pb遷移總量，在土壤Pb污染程度一定的情況下，通過調節(jié)土壤營養(yǎng)的方法可以提高植物的重金屬的遷移總量。N、P、K3種元素對植物Pb遷移總量的影響表現不一致。從影響趨勢看，在土壤Pb污染情況下，施加少量的N素與少量的P素均會促進富集植物Pb吸收總量的增加，營養(yǎng)元素施入量過大時則隨著土壤施入量的增加吸收總量不斷下降。植株的干質量與植株含Pb量直接影響富集植物的Pb遷移總量。少量的N和K會促進富集植物干重的增加，促進植物對Pb的吸收，隨著N和K水平的增加，植物對Pb的吸收能力降低，干質量一直在增加。K的抑制作用不如N的顯著。土壤供P會降低植物對Pb的吸收囹。小結與展望本研究首次發(fā)現并對他們進行了室內模擬脅迫實驗證實金絲草和柳葉箸是Pb的超富集植物，同時還研究了這兩種植物對Pb的富集規(guī)律；但這兩種植物Pb是如何到達根表面的途徑、根系對Pb吸收的影響因素缺乏相應研究；影響超富集植物吸收Pb的因素，如土壤元素和土壤其他重金屬對Pb吸收的影響等也該進行研究。參考文獻[1]侯曉龍，常青山，劉國鋒，劉愛琴，蔡麗平.Pb超富集植物金絲草(Pogonatherumcrinitum)、柳葉窘(Lsacheglobosa)[J].環(huán)境工程學報,2012,6(3):989-994.⑵侯曉龍，陳加松，劉愛琴，蔡麗平