水体铯污染的生物效应与修复植物筛选

研究铯对水生植物的生物效应,筛选对铯富集能力强的水生植物,能够为水体铯污染的修复治理提供方法依据。设计铯污染浓度为0、0.5、2.5和10 mg/L,9种水生植物,3次重复,研究铯对不同水生植物生物效应(BE)和不同水生植物对铯的吸收和富集情况。结果表明,不同植物对水体铯污染有不同的反应。就增加鲜重而言,绿萍、水花生、轮叶狐狸藻、水蓼、水葱增加鲜重大于对照;眼子菜、水葫芦、水稻增加鲜重小于对照;不同植物的铯含量不同。平均铯含量依次为水花生水蓼水稻水葫芦水葱眼子菜轮叶狐狸藻绿萍,其中水花生为935.12 mg/kg DW,水蓼为825.93 mg/kg DW,水稻为723.38 mg/kg DW;不同植物清除水体铯污染的能力不同。收获时水体铯浓度降低最多至最少的依次是水蓼、水花生、水稻、轮叶狐狸藻、水葱、水葫芦、绿萍和眼子菜。根据生物效应、植物铯含量、水体铯减少情况,水花生、水蓼、水葫芦和水稻可以作为铯污染水体修复植物。     

灯心草部分生理生化指标对土壤复合重金属胁迫的响应

通过盆栽试验,以叶绿素含量和POD、SOD、CAT3种抗氧化酶活性作为观测指标,研究了Cu、Cd、Pb、Zn和As复合重金属胁迫下灯心草部分生理生化指标的变化趋势和机理.结果表明,灯心草的生理毒害效应呈明显的剂量-效应关系.表现为与对照相比,叶绿素含量减少,叶绿素a/b值降低,叶片失绿现象明显.随着复合重金属胁迫浓度的增加,灯心草3种酶活性均呈先升后降的变化趋势,但出现抗性酶活性高峰所对应的重金属浓度不同,表现出不同的特征变化趋势.总体来说,在接近土壤环境质量标准低浓度设计范围内,酶活性有逐渐被激活的趋势.但在高浓度水平下,酶活性普遍受到抑制.生长在铅锌尾矿和模拟矿毒水污染土壤中的灯心草叶绿素合成受到显著抑制(P＜0.05),但POD和CAT两种酶活性均高于对照.     

重金属Cr(Ⅵ)和Ni对旱伞草富集能力及其生理生化指标的影响

采用水培方法,研究了在不同重金属Cr(Ⅵ)(0~50 mg/L)和Ni(0~50 mg/L)浓度下旱伞草(Cyperus alternifolius)的富集能力及生理生化指标的变化规律。研究结果表明:(1)旱伞草中积累的重金属含量随处理浓度的增加逐渐增加,Cr(Ⅵ)在其地上部和根部富集量分别达到958.00 mg/kg和2 874.44 mg/kg,Ni在其地上部和根部富集量分别达到1 655.46 mg/kg和2 511.20 mg/kg;(2)在Cr(Ⅵ)和Ni胁迫下,随着Cr(Ⅵ)和Ni浓度的增加,旱伞草生物量、叶绿素含量、根系活力均呈先上升后下降的趋势;(3)脯氨酸的含量随着Cr(Ⅵ)胁迫浓度的增加,呈现为先上升后降低的趋势,而随着Ni胁迫浓度的增加,则为先缓慢上升而后急剧升高。旱伞草对Cr(Ⅵ)和Ni具有较强的富集能力且主要分布在根部,虽不是Cr(Ⅵ)和Ni超积累植物,但具有较强的稳定化能力,在污染水体的修复方面有一定应用潜力。     

镉胁迫对向日葵幼苗生长和生理特性的影响

采用溶液培养方法,研究了不同浓度镉(0、0.05、0.1、0.5和1 mg/L)处理7 d对向日葵幼苗生长和生理特性的影响。结果表明：随着镉处理浓度的增加，向日葵幼苗对镉的吸收显著增加。1 mg/L镉浓度处理时，叶、茎和根中镉浓度分别为0.05 mg/L镉处理时的16.3、19.2和581倍；根中积累的镉含量明显高于叶和茎, 各浓度根部积累的镉分别为叶和茎的37.8～63倍和29.4～41倍。镉胁迫显著抑制向日葵幼苗生长和叶绿素合成，当镉浓度达1 mg/L时，整株植物生物量和总叶绿素含量分别为对照的55.9%和52.6%。镉胁迫下向日葵幼苗游离脯氨酸和丙二醛（MDA）含量显著增加，1 mg/L镉浓度时，根中含量分别为对照的4和5.8倍。向日葵幼苗可溶性蛋白含量和过氧化物酶(POD)活性变化与镉胁迫浓度呈明显的倒U字型关系，可溶性蛋白含量在0.05 mg/L镉浓度时达到最大值，叶、茎、根中的POD活性分别在0.1、0.1和0.05 mg/L镉浓度时达到最大值。     

钙对李氏禾富集和耐受铬的调控作用

通过水培实验，研究钙对铬胁迫下李氏禾幼苗生理生化、草酸分泌及铬吸收量的影响，考察钙对李氏禾体内草酸合成的调控，进而促进李氏禾的铬耐性富集能力的作用。结果显示，不同浓度Cr³⁺胁迫下缺钙处理，李氏禾生长受抑制及质膜过氧化作用加剧，体内总草酸含量为对照处理的113%~169%，且主要表现为水溶性草酸含量显著高于对照，水溶性草酸含量为对照处理的135%~197%；高钙处理，李氏禾细胞膜透性、丙二醛（MDA）含量低于对照，李氏禾叶部总草酸含量为对照处理的125%~155%，且主要表现为不溶性草酸含量显著高于对照，其含量为对照处理的181%~270%。低浓度（0.2、0.4 mmol/L）铬胁迫下，高钙处理总铬含量分别为对照处理的175%和215%，高浓度（0.8、1.0 mmol/L）铬胁迫下，总铬含量与对照处理无显著差异（P>0.05）。可见，添加Ca²⁺能在一定Cr³⁺浓度胁迫下，有效缓解铬对李氏禾的毒害，且能通过提高植物体内不溶性草酸含量达到促进植物富集和耐受铬的能力。     

铀胁迫对植物光合特性的影响及植物对铀的吸收转移

在铀污染土壤的二次修复中,采用7科12种植物,研究铀胁迫对植物光合作用、叶绿素荧光特性的影响以及植物对铀的吸收、富集情况,为铀污染土壤的植物修复提供理论和方法依据。结果表明:(1)铀胁迫显著影响红圆叶苋、苍耳、美洲商陆、刺天茄和苘麻5种植物的光合效率,具体表现为叶片净光合速率(Pn)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加,初始荧光(F0)增加,光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)和最大相对电子传递速率(rETRmaxr)降低;而反枝苋、菊苣、鬼针草、向日葵和牛皮菜则对铀胁迫表现出较好的耐性。(2)酸模、鬼针草、苍耳和向日葵吸收富集铀的能力较强,在铀含量为485 mg/kg的二次修复土壤中生长3个月,体内积累的铀含量分别为363.57、91.87、75.80和65.42 mg/kg;而反枝苋、牛皮菜和美洲商陆吸收富集铀的能力较弱,体内的铀含量分别为16.20、15.11和12.36 mg/kg。(3)铀在植物体内的转移能力较差,器官间的铀富集能力一般表现为根叶茎果。综合比较而言,酸模、向日葵和鬼针草对铀的耐性较强、体内铀含量高,可作为铀污染土壤二次修复植物。     

石油烃对翅碱蓬生理特性的影响及植物-微生物联合降解

通过盆栽实验,测定在低浓度石油烃浓度下翅碱蓬的生长生理指标及沉积物和翅碱蓬中石油烃含量的变化,研究石油烃对翅碱蓬生理特性和抗氧化酶系统的影响及植物-微生物联合修复效果。结果表明,翅碱蓬抗氧化酶能够快速提高活性来抵御逆境,植株还可通过增加其叶绿素含量等来适应或补偿逆境造成的损失。同时还发现,当植物处于石油烃污染沉积物时,它体内污染物的分布会与自然情况下有所不同,自然情况下分布为茎>叶>根,受污染时分布为根>茎>叶,该结果可以作为判断沉积物是否受到污染的依据。实验的不同处理(加植物加菌组、只加菌未种植物组、种植物未加菌组)去除率分别为70.87%、63.66%和60.26%,翅碱蓬-降解菌处理的沉积物中石油烃残留浓度最低、去除量最高,表明植物-微生物联合作用更有利于石油烃污染沉积物的修复。     

再生水中溶解性有机质和双酚A对浮水植物的复合胁迫效应

以景观水体中常见的莲属水生植物作为受试生物,通过静态水培实验考察了不同浓度溶解性有机质(DOM,以溶解性有机碳(DOC)浓度表征)的再生水中双酚A(BPA)污染对植物叶片中丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,再生水中有16.5mg/L DOM时,其与不同浓度BPA的混合溶液暴露均使植物叶片MDA含量急剧上升,同时POD活性受到显著抑制,植物组织表现出强烈的抗逆性。推测再生水中较高浓度DOM和BPA在联合作用下对浮水植物表现为复合胁迫效应。     

外源铜胁迫对木本蔬菜生长及品质的影响研究

采用盆栽技术,研究了木本蔬菜香椿对不同质量浓度(0、100、200、400、800mg/kg)Cu2+胁迫的响应。结果表明,低质量浓度(≤200mg/kg,下同)的Cu2+胁迫可促进香椿的生长,在高质量浓度(≥200mg/kg,下同)Cu2+胁迫下香椿的芽长、冠幅、株高增长受到抑制;随着Cu2+胁迫浓度的升高,香椿叶片中的叶绿素a、叶绿素b含量先升高后降低,丙二醛(MDA)含量先降低后升高,可溶性蛋白含量先降低后升高而后又降低,可溶性糖含量先降低后升高;随着Cu2+胁迫浓度的升高,综合香椿体内的叶绿素、MDA、可溶性蛋白、可溶性糖、有机酸、维生素C含量变化结果可知,香椿对低浓度的Cu2+胁迫具有一定的抗逆性,但是高浓度的Cu2+胁迫会对香椿的生长及叶片品质产生负面影响。     

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg~(-1),草酸在10 mmol·kg~(-1)时,植物Pb积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg~(-1),高于对照166%、219%和54%;高浓度(20 mmol·kg~(-1))有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸柠檬酸草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。