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铜尾矿废弃地重金属污染对三叶草幼苗生长和植物—土壤酶系统影响的研究

储玲

  随着社会经济的发展,矿产资源开发和利用日益增多,引起一系列生态、社会及经济等问题。矿产开发、金属冶炼不仅造成大规模的土地破坏,而且在开发过程中大量的Cu、Pb、Zn、As等重金属进入环境,造成严重的土壤和大气等污染。矿业废弃地的生态恢复和污染土壤的生态修复已成为我国当前所面临的重要理论和实践课题。人们不断尝试用物理的,化学的和生物的等方法及技术进行污染土壤的生态修复。但是,植物(生物)修复与物理修复和化学修复相比,具有成本低、效果好、无二次污染等优点,因而具有广泛的应用前景。对耐性植物的重金属毒害影响和耐重金属机制的研究,可为污染土壤修复的植物筛选及应用提供理论依据。本文在野外调查安徽铜陵五公里铜尾矿废弃地的基础上,选取其中优势植物之一——豆科植物三叶草(Trifolium repens)为研究对象。通过水培、盆栽土培实验及实验室分析测试等,研究了单一Cu及复合Cu、Cd重金属污染对三叶草的生理生态指标和活性氧代谢系统的毒害影响,为深入研究三叶草的耐Cu机制提供参考,并为进一步开展对铜陵市尾矿治理、植被重建和生态恢复提供实践经验和理论依据。本文还研究了Cu污染对三叶草的毒害和四种土壤酶活性之间的内在关系,并探求了表征土壤重金属污染的主要指示酶,为同类矿区污染土壤环境质量评价提供了生物酶学依据。研究结果如下:1五公里铜尾矿废弃地植被由49种植物组成,隶属22科46属;且植被形成4种相对稳定的演替群落类型。群落中优势植物有三叶草、狗牙根、白茅、天蓝苜蓿、小飞蓬和一年蓬等。2 Hoagland营养液培养下,低浓度Cu污染(<10mg·L-1)对三叶草幼株无明显伤害现象,甚至促进生长;且植株细胞内活性氧清除系统的三种保护酶活性均略微升高,但仍保持平衡。随Cu浓度增加(10~100mg·L-1),可造成幼株生长缓慢,且叶片发黄,叶片色素下降;细胞内保护酶SOD和CAT活性显著下降,而POD活性却明显上升,活性氧系统失衡,导致植物生理代谢紊乱;同时还导致MDA高度积累,细胞膜透性增大,电导率增大,并加速组织、细胞衰老或死亡。 3 盆栽土培条件下,低浓度Cu污染(<500 mg·kg-1)对三叶草幼株生长无明显伤害现象,甚至促进生长;且植物细胞内活性氧清除系统的三种保护酶活性均略微升高,但仍保持平衡。随Cu浓度增加(500~3000 mg·kg-1),可造成幼株生长缓慢,生物量下降,叶片发黄,叶片色素下降;细胞内保护酶SOD和CAT活性下降,而POD活性却明显升高,活性氧清除系统失衡,植株生理代谢紊乱,加速其衰老和死亡;同时还导致MDA高度积累,细胞膜透性增大,电导率升高,并加速组织、细胞衰老或死亡。4 盆栽土培条件下的Cu ,Cd单一及复合污染⑴ 造成三叶草生长缓慢、长势变差,叶片色素含量下降,几种色素对污染的敏感性为:叶绿素a>叶绿素b>类胡萝卜素;并破坏植株体内活性氧清除系统,使SOD、CAT活性降低,POD活性增大,导致生理生化紊乱;同时导致MDA高度积累,细胞膜透性增大,电导率升高。⑵ Cu,Cd在低浓度(Cu<500 mg·kg-1,Cd<0.5mg·kg-1)时对三叶草毒害有拮抗作用;而随浓度增加(Cu:500~3000 mg·kg-1,Cd:0.5~50mg·kg-1),Cu,Cd有协同和加和作用。5 在Cu污染对植物-土壤酶体系影响的研究中⑴ 随Cu浓度增加,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均逐渐减小,均与Cu浓度有高度相关性,故四种酶均可作为检测土壤Cu污染的指标,且相关度为:蔗糖酶>多酚氧化酶>脲酶>过氧化氢酶。而随时间推移,低Cu浓度(<500 mg·kg-1)时四种酶活性均有上升趋势,而Cu浓度(500~3000 mg·kg-1)增高时各酶活性又逐渐下降。这是受高浓度Cu毒害所致,同时也与植物生长情况有关:低浓度Cu处理下植株生长良好,健康的根系能促进土壤酶活性升高;而Cu浓度高时植株生长缓慢、长势变差,根系受到损害。⑵ 随Cu浓度增加,土壤pH值会逐渐下降,而电导率上升;随时间推移,同一Cu浓度下的pH值和电导率均呈缓慢上升趋势。土壤pH值和电导率对四种土壤酶活性也具有高度相关性,相关度为:多酚氧化酶>蔗糖酶>过氧化氢酶>脲酶。这四种酶均可作为检测土壤环境质量的指标。……   
[关键词]:重金属污染;三叶草;幼苗生长;活性氧代谢;植物-土壤酶系统;影响
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽师范大学2004年
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