銻對(duì)水稻根部的毒性影響研究.pdf

1、銻是人體和植物的非必需元素，是一種潛在的全球性污染物，具有潛在的毒性、致癌性和可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸性。近年來(lái)工業(yè)發(fā)展迅速，銻污染狀況越來(lái)越嚴(yán)重，但是與其他重金屬相比，目前對(duì)Sb生態(tài)毒性認(rèn)識(shí)明顯不足，且我國(guó)頒布的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中還沒(méi)有Sb的具體閾值。水稻如何從環(huán)境中攝取Sb，攝取過(guò)程中會(huì)產(chǎn)出哪種現(xiàn)象及攝取過(guò)程中差異產(chǎn)生的原因是本文的研究目的。本文以Sb為典型有毒污染物，基于水稻根伸長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)研究了Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)兩種形態(tài)的銻對(duì)44種水稻的

2、生態(tài)毒性，并選取兩種對(duì)Sb敏感的和耐性的水稻品種，研究?jī)煞N形態(tài)Sb的毒性機(jī)理，鉀、鈉、鈣、鎂和pH等對(duì)Sb毒性影響機(jī)理，以及鐵錳膜對(duì)Sb的吸附和Sb轉(zhuǎn)化的影響機(jī)制。結(jié)果如下:
　　(1)基于水培實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)Sb(Ⅲ)對(duì)水稻根伸長(zhǎng)的毒性顯著大于Sb(Ⅴ)，44種水稻的EC50,Sb(Ⅲ)值范圍是0.82～100.24mg·L-1，EC50,Sb(Ⅴ)值的范圍是13.34～766.78mg·L-1。受試的44個(gè)品種中，揚(yáng)粳687對(duì)S

3、b(Ⅲ)較為敏感，其EC50值為0.82mg·L-1，而徐旱1號(hào)對(duì)Sb(Ⅲ)較耐性，其EC50值為100.27mg·L-1，兩者相差122倍;深兩優(yōu)5183是Sb(Ⅴ)的敏感品種，其EC50值為13.34mg·L-1，紫香米則是耐性品種，其EC50值為776.78mg·L-1，兩者相差58倍。分析了水稻根部的SOD酶和MDA含量，發(fā)現(xiàn)Sb脅迫下水稻根部的SOD酶活力增加，MDA含量增加，表明水稻根部受到了Sb的毒害，可能致毒機(jī)制是氧化脅

4、迫。該結(jié)果豐富了我們對(duì)Sb生態(tài)毒性的認(rèn)識(shí)，為后期開(kāi)展Sb的閾值研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)基于水培實(shí)驗(yàn)，結(jié)合傳統(tǒng)的化學(xué)消解法和原子熒光分光光度法等技術(shù)，分析不同濃度的Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子及pH下，Sb脅迫下水稻根部的反應(yīng)，及水稻對(duì)Sb的吸收，了解陽(yáng)離子對(duì)Sb毒性影響的機(jī)理。K+、Na+、Ca2+、Mg2+和pH對(duì)Sb(Ⅴ)的毒性影響大于對(duì)Sb(Ⅲ)的毒性，但是這種影響與水稻對(duì)Sb的耐受性無(wú)關(guān)。Sb(Ⅴ)對(duì)深兩優(yōu)51

5、83、紫香米的毒性隨著K+濃度增加而減小，Sb(Ⅲ)對(duì)揚(yáng)粳687、徐旱1號(hào)的毒性隨著K+濃度的升高而增加，水稻對(duì)Sb的吸收趨勢(shì)與相對(duì)根伸長(zhǎng)的趨勢(shì)不同;Sb(Ⅲ)的毒性隨著這Na+濃度的升高而減小后增加，Sb(Ⅲ)的吸收量增加。Na+對(duì)Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)的毒性影響與水稻品種無(wú)關(guān)，均為在一定濃度內(nèi)緩解Sb(Ⅴ)的毒性;Ca2+促進(jìn)Sb(Ⅲ)的毒性、抑制Sb(Ⅴ)的毒性;Mg2+對(duì)Sb(Ⅴ)的毒性影響比Sb(Ⅲ)大，對(duì)不同水稻品種的影響趨

6、勢(shì)一樣，但是不同品種之間還是存在差異。敏感品種楊粳687吸收Sb(Ⅲ)大于耐性品種徐旱1號(hào);pH對(duì)Sb(Ⅴ)的毒性影響比Sb(Ⅲ)大，對(duì)不同水稻品種的影響趨勢(shì)是一樣但大小不同，也就是說(shuō)pH對(duì)Sb的毒性影響大小與水稻品種的耐受性和Sb的形態(tài)有關(guān)，敏感品種的水稻受到的影響更明顯。
　　(3)基于水培實(shí)驗(yàn)，結(jié)合傳統(tǒng)消解法、原子熒光分光光度法和原子吸收分光光度法，分析不同比例鐵錳誘導(dǎo)鐵錳膜產(chǎn)生之后，水稻吸收鐵錳和砷銻的變化，了解鐵錳膜對(duì)水

7、稻吸收砷銻的機(jī)制。紫香米表面形成的鐵錳膜的量比揚(yáng)粳687多，同時(shí)吸附的Sb的量也較多，紫香米對(duì)Sb的吸收能力也比揚(yáng)粳687大。鐵錳膜對(duì)Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)的吸剛和影響楊粳687吸收的規(guī)律基本一致，鐵錳比例為1∶0和鐵錳比例為1∶1誘導(dǎo)膜形成的實(shí)驗(yàn)組，培育楊粳687為紫香米時(shí)是鐵錳比例為1∶0誘導(dǎo)的膜吸附的Sb(Ⅲ)的量和楊粳687吸收的Sb(Ⅲ)都比鐵錳比例為1∶1是的吸附、吸收量多。紫香米和楊粳687鐵錳膜不同比例下吸附的As(Ⅴ)

8、的量大于吸附的As(Ⅲ)，對(duì)As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸收量差不多。楊粳687是篩選出來(lái)的Sb敏感品種，雖然Sb和As屬于同族元素，二者很多方面還是存在很大的差異，但是從結(jié)果看來(lái)，楊粳687對(duì)As的毒性應(yīng)激反應(yīng)應(yīng)該也是快于紫香米的。
　　總的來(lái)說(shuō)，Sb處理下水稻的根伸長(zhǎng)受到明顯的抑制，不同品種的水稻對(duì)Sb毒性響應(yīng)存在顯著差異且吸收量也有很大的差異，Ca2+、Mg2+、Na+、K+離子及pH對(duì)Sb的毒性以及水稻對(duì)Sb的吸收有很大的影響