EDTA和NTA對苧麻吸收重金屬鎘的影響機制研究.pdf

1、鎘污染主要來源于農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、污水灌溉以及金屬采集和冶煉等過程過程。由于鎘具有非生物降解性、化學移動性以及生物毒性，因而能夠通過食物鏈對植物、動物甚至人體產(chǎn)生毒害作用。鎘污染對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康造成了嚴重的威脅，針對鎘污染的修復技術(shù)已經(jīng)引起全球越來越多的關(guān)注。
　　螯合誘導植物修復技術(shù)是一種廉價、安全、對環(huán)境友好且非常有前途的土壤修復技術(shù)，主要利用金屬鰲合劑的螯合能力來活化土壤中的重金屬，誘導植物的超富集能力，促進重金屬向植物地

2、上部分轉(zhuǎn)移，從而提高植物的修復效率。苧麻，俗稱“中國草”，是一種中國特有的纖維作物，它生物量大、生長速度快且對土壤重金屬鎘有較強的耐性和富集性。因此，苧麻作為我國重要的經(jīng)濟作物，是一種理想的鎘污染治理的目標作物。
　　本研究以苧麻為目標植物，以重金屬Cd為目標污染物，選擇不可降解性螯合劑EDTA和天然可降解螯合劑NTA為土壤添加物，研究這兩種螯合劑對苧麻修復重金屬Cd污染土壤的影響以及作用機制。主要研究結(jié)果如下:
　　1、C

3、d脅迫和金屬螯合劑（EDTA和NTA）存在下銅綠微囊藻藻液光密度和葉綠素含量變化趨勢是基本一致的。EDTA和NTA處理下，藻液光密度和葉綠素含量隨時間變化呈上升趨勢，而高濃度EDTA-Cd和NTA-Cd溶液中藻液光密度和葉綠素含量在實驗后期出現(xiàn)下降趨勢。這說明Cd是影響銅綠微囊藻生長的主要因素，EDTA和NTA對銅綠微囊藻的生長代謝的影響不大，且在一定程度上能夠緩解Cd對銅綠微囊藻的毒害。
　　2、EDTA和NTA處理下，Cd脅迫

4、下的苧麻植株出現(xiàn)不同程度地黑色斑點或葉片枯萎癥狀，且螯合劑的添加引起了苧麻葉片內(nèi)MDA含量的增加以及葉綠素含量和游離脯氨酸含量的降低，這可能是因為螯合劑或者鎘螯合物在苧麻葉片中的積累干擾了脂肪氧合酶的作用途徑和光合作用過程，同時也降低了鎘對植物體內(nèi)滲透系統(tǒng)的傷害。然而，NTA處理組MDA平均含量低于EDTA處理組，而葉綠素含量高于EDTA處理組，這可能是因為NTA對苧麻的毒害作用低于EDTA。
　　Cd脅迫下，EDTA的添加引起了

5、苧麻根系土壤脲酶活性的上升和過氧化氫酶活性變化呈急劇下降趨勢，但對磷酸酶活性影響不大，這說明EDTA能減輕Cd脅迫對土壤脲酶的毒害但能加重對過氧化氫酶的毒害。NTA處理下，苧麻根系土壤脲酶、過氧化氫酶以及磷酸酶活性變化均呈上升趨勢，其中土壤脲酶活性變化最明顯而土壤磷酸酶活性變化最不明顯，這說明NTA均能緩解Cd脅迫對土壤脲酶、過氧化氫酶以及磷酸酶的毒害作用。
　　3、土壤活化實驗中，EDTA提取態(tài)Cd和NTA提取態(tài)Cd均顯著高于對

6、照組，這說明EDTA和NTA都能有效地活化土壤中的重金屬Cd。在苧麻吸收動力學實驗中，苧麻根部對Cd溶液、EDTA-Cd溶液和NTA-Cd溶液中Cd的吸收均符合Michaelis-Menten方程，說明苧麻根系對三種條件下Cd的吸收都是由轉(zhuǎn)運載體所介導的逐漸趨于飽和的過程。EDTA和NTA能夠螯合土壤中的Cd并形成Cd螯合物，從而提高土壤Cd的有效性且促進植物對Cd和Cd螯合物的吸收。
　　盆栽實驗中，EDTA和NTA處理下苧麻根

7、、莖、葉各部分的總Cd含量以及莖部、葉片TF有明顯上升，尤其是EDTA處理組苧麻體內(nèi)Cd轉(zhuǎn)運水平接近超積累植物。苧麻各部分細胞壁Cd含量隨螯合劑濃度上升而下降，而細胞內(nèi)和細胞外Cd含量則隨螯合劑濃度呈上升趨勢，尤其是在EDTA處理下苧麻葉片中的變化非常明顯。結(jié)果表明EDTA和NTA可能促進Cd從根部往地上部分轉(zhuǎn)運通過促進其共質(zhì)體途徑和質(zhì)外體途徑的運輸。苧麻葉片Cd積累量也顯著增加可能是因為葉片中柵欄組織提供巨大的細胞空間來貯存鎘或鎘螯合