本文關鍵詞：鈾的富集植物篩選及其對U、Cd的吸收富集特性和生理生化響應研究

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【摘要】：土壤鈾污染問題日趨嚴峻,同時,土壤鈾污染往往伴隨多種重金屬的共同作用和生態(tài)效應的綜合響應。植物修復技術以其安全環(huán)保,操作簡單,不引起土壤二次污染等特點在修復土壤鈾污染方面受到廣泛關注和應用。本試驗以29種常見植物為試驗材料,采用模擬盆栽試驗,在鈾污染濃度150 mg/kg條件下,運用主成分綜合分析法對不同植物U吸收,轉運和富集能力進行評價,以期篩選出生物量大,鈾富集特性好,抗鈾脅迫能力強的富集植物。然后以篩選得到的富集植物為試驗材料,以U及U的伴生重金屬Cd為脅迫條件,在U、Cd單一及其復合處理下研究富集植物的生長發(fā)育,對U、Cd元素吸收、轉運和富集能力及其生理生化特征。為修復土壤鈾鎘污染提供科學的理論依據(jù)和技術支持。研究結果表明:(1)在鈾脅迫濃度150 mg/kg條件下,植物生物量大小因植物種類和作用部位的差異而不同。白掌(S.kochii),蘿卜(R.sativus L.)和罐罐菜(B.juncea var.napiformis(Pailleux et Bois)Kitamura)各部位生物量在鈾脅迫條件下表現(xiàn)為促進作用;金邊虎尾蘭(S.trifasciata Prain),蕓苔(B.rapa L.var.oleifera DC.)和萵筍(L.sativa L.var.angustata Irish ex Bremer)生物量則表現(xiàn)為抑制作用。其中以罐罐菜地上部生物量增加最多,豌豆(P.sativum)地下部生物量增加最多。不同植物對鈾元素的吸收、轉運和富集的能力差異較大,其中以水芹(O.javanica(Bl.)DC.)地上部鈾含量最高1082.06 mg/kg,吊竹梅(Z.pendula)地下部鈾含量最高2543.72 mg/kg,兩者分別具有最大地上部鈾富集系數(shù)7.21和地下部鈾富集系數(shù)16.96,但兩者鈾富集量相對較小,其中以罐罐菜地上部鈾富集量最大475.99μg,豆瓣綠(P.tetraphylla)地下部鈾富集量最大535.70μg。所有供試植物除罐罐菜鈾轉運系數(shù)3.05,萵筍鈾轉運系數(shù)1.25外,其余均小于1。因此不同植物在同濃度鈾脅迫條件下的生物量積累效應和鈾富集特性是不同的,且普遍表現(xiàn)為鈾轉運能力差現(xiàn)象。(2)運用主成分分析結合隸屬函數(shù)法對表征植物鈾富集特性和生物量積累效應的各指標進行科學量化和綜合評價,最終確定水芹和吊竹梅為鈾的富集植物。吊竹梅和水芹綜合評價D值較高,表明兩者鈾富集特性較好,在鈾污染土壤修復方面具有較好的潛在利用價值。(3)富集植物生長發(fā)育在U、Cd單一及其復合處理下的變化情況表現(xiàn)為不同種重金屬元素在相同處理濃度下對不同種植物及同種植物的不同部位的生長發(fā)育影響不同;同種重金屬元素在不同處理濃度下對不同種植物及同種植物的不同部位的生長發(fā)育影響也不同。隨處理濃度的增加,在U、Cd單一處理下,水芹、吊竹梅的株高、莖粗和生物量積累受到抑制,而根長在處理濃度15 mg/kg條件下表現(xiàn)為促進作用而在150 mg/kg條件下抑制,且U抑制作用大于Cd。U-Cd復合處理與U、Cd單一處理效果一致,抑制水芹和吊竹梅的生長,并在U150+Cd150復合處理下生長最差,元素間表現(xiàn)為拮抗作用。此外吊竹梅對U、Cd單一及其復合處理耐受性大于水芹,表明吊竹梅對U、Cd元素的耐受性較好。(4)富集植物對U、Cd元素的吸收,轉運和富集能力在U、Cd單一及其復合處理下的脅迫響應表現(xiàn)為植物地下部大于地上部,地下部富集系數(shù)大于1大于地上部,轉運系數(shù)小于0.5,因此,地下部是植物富集U、Cd元素的主要器官。植物對U、Cd元素的吸收、富集特性因重金屬元素種類與數(shù)量,處理濃度高低與組成,植物種類和作用部位的不同而存在較大差異。在U、Cd單一處理下,水芹吸收U元素能力較好而吊竹梅吸收Cd元素能力較好;同濃度處理下水芹U、Cd富集量大于吊竹梅。在U-Cd復合處理下,富集植物U、Cd含量,富集系數(shù),轉運系數(shù)和富集量在U150+Cd15處理下表現(xiàn)為吊竹梅大于水芹,其余復合處理下均表現(xiàn)為水芹大于吊竹梅。因此水芹在U單一和U-Cd復合污染土壤的修復中具有較好的修復潛力,吊竹梅在Cd單一和U150+Cd15復合污染土壤的修復中具有較好的修復潛力。(5)富集植物生理生化特征在U、Cd單一及其復合處理下的脅迫響應:U、Cd元素處理濃度越高,富集植物脅迫效應越顯著,且U脅迫效應大于Cd。除富集植物根系活力表現(xiàn)為低濃度促進高濃度抑制作用外,隨處理濃度的增加,水芹和吊竹梅葉片葉綠素含量降低,葉片相對電導率升高,細胞膜脂過氧化過程加劇,MDA含量增加,細胞膜透性增強,細胞膜結構受損傷,植物體內抗氧化防御活動增強,SOD,POD,CAT酶活性增加。因此,富集植物在U、Cd脅迫條件下對U、Cd元素仍具有較高的吸收和富集能力。
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X173
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本文編號：1276229