论文部分内容阅读
植物修复是一种利用植物来净化、钝化或固定环境污染物从而去除或减少污染的一种环境治理技术。由于其具有投资少、不破坏场地结构、不引起二次污染等优点,正日益成为重金属污染土壤修复与重建的研究热点。超累积植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿。
本研究通过以天绿香为中心植物,研究天绿香对Cd的富集、耐性以及与其他植物间种方探讨天绿香对重金属Cd的积累能力,探讨其修复的潜力、间种方式的修复效果;同时进一步确定天绿香作为野菜食用的食品安全性。
经过野外调查和实验室盆栽实验研究,测定其生物量和体内镉质量分数分析,发现天绿香(Sauropus androgynus)生物量大、体内镉质量分数较高。通过室外盆栽模拟试验,进一步研究天绿香对土壤中镉污染的耐性、积累能力,以检验这种植物修复Cd污染土壤的可能性及其潜力。同时,研究天绿香与菜心(Brassila parachinensis)和南瓜(Cucurbita)的单种和间种对Cd污染修复潜力,以及Cd对三种植物生长的影响,探讨三种不同植物对Cd的耐性,Cd在植物体内的积累和分布,以期为重金属污染土壤的治理与修复提供科学依据。
主要结果如下:
1.天绿香对Cd的积累量与土壤pH、Eh呈正相关,低的pH值有助于天绿香对Cd的积累。不同土壤背景的天绿香植株体内的Cd、Mn、Pb、Zn、Fe和Cu的积累与土壤pH、Eh相关性显著,与土壤中各重金属的含量呈正相关;土壤氧化还原电位对Cd、Mn、Pb、Cu、Fe、Zn在天绿香中的积累亦正相关。
2.盆栽实验表明,当处理Cd浓度为50mg/kg时,天绿香叶片、茎部Cd的积累量均达到了超积累植物所需要的标准,叶片中Cd的积累量最低值为106.45 mg/kg,最高达到247.26 mg/kg,茎部中Cd的积累量在50mg/kg的处理水平下最低100.45 mg/kg,最高积累量为322.76 mg/kg,可以认为天绿香对Cd具有超积累能力。
3.利用吸收量系数对天绿香的镉去除能力和富集特征进行了评价判断,天绿香对Cd的富集系数均大于1,证实天绿香是一种Cd超积累植物,这为镉污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。
4.天绿香与菜心、南瓜的间种对天绿香叶片积累Cd有促进作用,而且也促进了菜心、南瓜对Cd的吸收和积累。间种方式有利于促进三种植物对Cd的吸收和积累,同时间种也改善了植物生长的根际环境,有利于植物对Cd胁迫的适应。
5.天绿香无土栽培实验表明,6mg/kg的Cd处理的天绿香地上部Cd的积累量高达610.05mg/kg,远超过超积累植物所需要的的临界标准,而在土培试验中在50mg/kg处理下才达到超积累植物的临界标准,所以Cd的生物有效性是天绿香吸收和积累Cd的关键的因素。
6.不同生境下天绿香叶片中Cd的含量最高时超过国家蔬菜类Cd安全标准45倍,低时也超标4倍,盆栽试验中空白处理天绿香叶片Cd的含量均超1mg/kg,是目前欧盟新标准的20倍,即天绿香作为野菜食用存在不安全风险。