Mn超富集植物青葙收获物的热处理研究

超富集植物收获物的处置是植物修复技术的难点。以锰超富集植物青葙为对象,研究了焚烧和热解技术处置收获物的可行性。结果表明:焚烧和热解能较好地实现收获物的减量化。当温度为650℃,焚烧和热解减重率分别能达到84.76%和68.31%,但温度超过650℃时,青葙收获物减重率变化不明显。因此,650℃是青葙收获物较适合的热处理温度。并且,在此温度下,底灰中Mn的回收率分别能达到78.9%和84.1%,表明大部分Mn保留在底灰中,避免了大气污染。X射线衍射(XRD)分析显示,在450~650℃时,底灰中的Mn以Ca Mn(CO_3)_2形式存在,温度≥650℃时,Mn主要以硅酸盐和金属氧化物形式存在。重金属浸出实验发现,低温(<650℃)底灰中的锰容易浸出,但高温(≥650℃)底灰中的锰不易浸出,有利于无害化处置。     

Mn对超富集植物青葙Cd毒害的缓解效应

为了探究Cd胁迫下青葙中Mn的生理作用,通过水培实验,研究在Cd暴露下(0、5和25 μmol·L-1 )施加Mn(5、100和1 000 μmol·L-1 )对青葙的干重、叶绿素含量、Cd含量和青葙根部不同区域实时Cd2+流速的影响.结果表明,提高Mn的供应水平可缓解Cd对青葙生长的抑制效应.在Cd浓度为5 μmol·L-1 ,施加1 000 μmol·L-1的Mn时,青葙的根、茎、叶干重和总干重分别增加了26.8% 、11.8% 、22.7%和21.19% .当Cd处理浓度为25 μmol·L-1时,1 000 μmol·L-1的Mn显著增加了青葙的叶绿素a和总叶绿素的含量(P＜0.05).相反地,Mn的添加显著减少了叶片中的丙二醛含量(P＜0.05).在Cd处理为5 μmol· L-1和25 μmol·L-1时,施加Mn使丙二醛含量降低了30% .这表明,Mn浓度的增加能够减少Cd对青葙的脂质过氧化伤害,保护叶绿素. Mn对青葙Cd积累的影响并不是严格的拮抗效应.在低Cd浓度(5 μmol·L-1 )处理组中,Mn的添加对青葙Cd累积无显著影响(P＞0.05).在高浓度处理时(25 μmol·L-1 Cd),1 000 μmol·L-1的Mn显著降低了青葙根、茎和叶的Cd含量(P＜0.05),较施加5 μmol·L-1 Mn处理分别降低了41.4% 、41.5%和23.3% .这可能与Mn2+抑制青葙根系对Cd2+的吸收有关.非损伤微测技术(NMT)分析结果显示,Mn2+的添加显著抑制了根表面Cd2+的内流速率.当加入50 μmol·L-1的Mn时,距根尖200 μm的Cd2+的内流速率下降了71.4% .上述结果表明,施加Mn有效地缓解了Cd对青葙的毒性效应.     

三种富集植物对广西兴源铅锌矿区周边Cd污染农田土壤修复性能研究

选择少花龙葵、商陆和青葙三种富集植物,以实际的镉污染农田土壤为修复对象,进行室内盆栽试验,比较了三种植物对土壤镉的吸收和积累特征,评价了三种植物对研究区镉污染土壤的修复性能。结果表明,少花龙葵、商陆和青葙地上部分对Cd的富集系数分别达到5.84、6.46和5.84。三种植物地上部分的Cd含量在35.45 mg/kg到35.47mg/kg之间,在土壤环境条件相似的情况下,其远低于土壤Cd含量相当的人工配土实验。若对研究区Cd污染农田土壤的修复达到GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的三级标准,直接种植这些富集植物需要数十年时间。这表明真实污染土壤中Cd的生物有效性较人工模拟污染土壤的Cd生物有效性低得多。对于研究区这种重度污染的土壤,直接种植镉富集植物以达到修复效果的意义较小。因此,必需采取强化措施提高植物修复的效率。     

两种青葙属植物对土壤锰的耐受性和富集差异

以锰超富集植物青葙和同属的非富集植物台湾青葙为对象,在0,50,100,200,300,500 mg/kg 6个浓度梯度下,研究了两种青葙属植物对土壤锰污染的耐受和富集差异。当锰处理浓度为500 mg/kg时,台湾青葙死亡,而青葙仍正常生长。锰胁迫下,青葙的初始荧光(F_0)、光合电子传递速率(ETR)差异不显著(p0.05),而台湾青葙的F_0显著上升,ETR显著下降(p0.05)。当锰处理浓度为300 mg/kg时,青葙的总生物量与对照相比增加了11.5%,而台湾青葙的总生物量降低了29.4%。另外,相同的锰处理浓度下,青葙较台湾青葙富集的锰更多,并将85.4%的锰从根部向地上部转移。结果表明,青葙对锰的耐受性和富集性均显著高于台湾青葙,主要是因为青葙具有更强的光合系统保护机制和锰转运能力。     

锰胁迫对青葙生长及叶绿素荧光特性的影响

通过温室水培实验,研究在不同锰质量浓度（2.5、50、100、150、200、300 mg·L-1）胁迫下青葙（Celosia argentea Linn.）的叶绿素含量、叶绿素荧光参数的变化,及对其生长的影响,探究青葙对锰毒的耐性。结果表明,随着Mn2＋质量浓度的升高,青葙叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数值都出现不同程度下降。当Mn处理浓度大于50 mg·L-1时,叶绿素a、叶绿素b含量和总叶绿素含量显著下降,但在Mn质量浓度为100-300 mg·L-1的范围内,叶绿素b含量变化不明显（p〉0.05）。青葙的最大光化学量子产量（Fv/Fm）、最大荧光产量（Fm）、最小荧光产量（Fo）、光合量子产量（EQY）、表观光合电子传递速率（ETR）、光合化学淬灭系数（qP）均随Mn2＋质量浓度的增加显著降低,说明锰胁迫抑制了青葙的电子传递过程。但在150、200、300 mg·L-1质量浓度锰处理下ETR、EQY、qP下降趋势变缓,且ETR、EQY不存在显著差异。青葙株高与ETR、EQY的变化规律基本相似,根长则与对照组相比下降不显著,到300 mg·L-1才出现明显降低。试验结果证明青葙对锰毒具有耐性。