濕地植物對磷與重金屬去除的根際效應(yīng)及機理研究.pdf

1、人工濕地是一種生態(tài)治理污水的新技術(shù)，在我國被廣泛應(yīng)用于處理生活污水、工業(yè)廢水及礦山廢水等。濕地植物作為人工濕地的重要組成部分對污染物的去除起了重要的作用。在以往的研為究中，為了生產(chǎn)的需要，對于濕地植物根際的研究主要集中在水稻上;一些有關(guān)濕地植物的根際研究也集中在根表鐵膜形成與養(yǎng)分吸收的關(guān)系上，而對于濕地植物根際環(huán)境與除污功能的系統(tǒng)研究較少，因此，研究濕地植物根際效應(yīng)與污染物去除的關(guān)系，在實踐上可為濕地植物種類的選擇、優(yōu)化濕地環(huán)境條件、提

2、高濕地除污效率與穩(wěn)定性、延長濕地運行壽命等提供理論依據(jù);在理論上，可以探明濕地植物去除磷與重金屬的途徑，豐富人工濕地的除污機理。本研究根據(jù)植物的易得性和易栽培性，收集了杭州地區(qū)常見的15種濕地植物，通過對這些濕地植物的根系氧化力、根形態(tài)、營養(yǎng)元素吸收能力等特征的研究，篩選出在除污能力、生理生化性狀差異大的植物，以此為材料，研究濕地植物根表鐵膜的形成機理及其對磷與重金屬元素的吸附、吸收及轉(zhuǎn)運的作用，并研究了濕地植物的根際生物、微生物學特性

3、，主要研究結(jié)果如下:
　　1.濕地植物生長與生理特性及氮磷吸收能力
　　根據(jù)植物的易得性和易栽培性，選取了杭州地區(qū)常見的15種濕地植物，研究這些濕地植物的根系氧化力、根形態(tài)、營養(yǎng)元素吸收能力等特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn):15種濕地植物的生物量差異較大，美人蕉（Canna generallis L.）、寬葉香蒲（Typhalatifolia L.）、再力花（Thalia dealbata F.）和千屈菜（Lythrum salicaria

4、 L.）4種植物的生物量較大。15種濕地植物在水培條件下對N、P的吸收和積累上表現(xiàn)出顯著的差異，植物體內(nèi)的N、P含量與植物的生物量、根系表面積、根系氧化力等呈顯著相關(guān)。美人蕉、寬葉香蒲、再力花對溶液中NH4+-N、NO3--N和P的去除率較高，且對N、P在體內(nèi)的積累量也較高，對污染水體中營養(yǎng)物的凈化效果明顯。
　　2.濕地植物根表鐵膜的形成動態(tài)及特性
　　通過對15種濕地植物進行添加200 mg·L-1 Fe2+(FeSO4

5、·7H2O)培養(yǎng)4d和8d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，美人蕉、寬葉香蒲和再力花都有較大的根表面積(＞1400cm2)，15種濕地植物形成的根表鐵膜數(shù)量與根表面積、根尖數(shù)成顯著正相關(guān)，而與根系氧化力相關(guān)關(guān)系不顯著。在添加外源亞鐵處理4d時，植物根表鐵膜上的Ca，Cu，Zn和P的量與鐵膜數(shù)量顯著相關(guān)，處理8d后則呈極顯著相關(guān)。植株根系吸收的Ca，Cu，Zn和P的量與鐵膜數(shù)量無論是培養(yǎng)4d還是8d都顯著相關(guān)，而地上部則無相關(guān)性。
　　3.濕地植物根表鐵

6、膜與磷、重金屬吸收的關(guān)系
　　通過前期實驗，選取美人蕉和垂穗莎草（Cyperus.nutans V.）兩種濕地植物為研究對象，通過添加不同濃度外源亞鐵誘導根表鐵膜的形成，研究了溶液中的鐵對根表鐵膜的形成的影響及鐵膜對P，Cu，Cd，Zn和Pb的吸附及在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濕地植物根表鐵膜數(shù)量的形成受溶液中的亞鐵離子濃度和植物種類的影響，美人蕉與垂穗莎草的根表鐵膜數(shù)量與外源亞鐵濃度呈非線性相關(guān)，當溶液中的亞鐵離子濃度為50

7、-80 mg·L-1時形成的鐵膜的數(shù)量最多，兩種植物中美人蕉形成的鐵膜數(shù)量較多。
　　采用差速離心技術(shù)分離美人蕉和垂穗莎草各部分細胞器，檢測不同處理時間下各細胞器中Pb的含量，通過Pb在組織、細胞中的分布狀態(tài)研究植物根表鐵膜對美人蕉和垂穗莎草等濕地植物體內(nèi)Pb的積累和轉(zhuǎn)運的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pb在這兩種植物的各器官中的含量細胞壁所占的比重最高，細胞器所占的比重最低。根表鐵膜抑制了兩種濕地植物地下部對Pb的吸收，而促進了地上部對它們的

8、轉(zhuǎn)運。
　　4.模擬人工濕地條件下濕地植物根際特性
　　以美人蕉、香蒲（Typha orientalis L.）、垂穗莎草、玉帶草(Reineckia carneaL.)為材料，研究了在模擬人工濕地條件下濕地植物根際與非根際土壤中的微生物數(shù)量、種群、土壤酶活性。結(jié)果表明，4種濕地植物的根際微生物生物量均顯著大于非根際環(huán)境，根際效應(yīng)顯著。不同濕地植物根際酶活性顯著高于非根際環(huán)境，說明濕地植物根際效應(yīng)加速了N、P的轉(zhuǎn)化。4種濕地