紅樹植物對(duì)多氯聯(lián)苯污染的生理生態(tài)響應(yīng)及其修復(fù)研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(PCBs)是一類典型的持久性有機(jī)污染物(POPs)，對(duì)PCBs污染的環(huán)境進(jìn)行植物修復(fù)研究是近幾年國(guó)內(nèi)外環(huán)境治理的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域。然而由于許多植物種類對(duì)污染物很敏感，限制了它們?cè)谥参镄迯?fù)中的應(yīng)用；同時(shí)，由于植物對(duì)PCBs的吸收積累作用及其與污染物性質(zhì)、植物組成、污染強(qiáng)度等的關(guān)系尚很不清楚，對(duì)植物修復(fù)PCBs污染的機(jī)制有待深入研究。因此研究不同植物對(duì)PCBs的耐性和吸收特性及其對(duì)PCBs的修復(fù)機(jī)制，對(duì)豐富植物修復(fù)理論，保障我國(guó)生態(tài)

2、環(huán)境安全都具有重要意義。本研究在模擬實(shí)驗(yàn)條件下，以不加PCBs為對(duì)照，分析了不同濃度(180，900，1800和2700μg.kg-1)的PCBs對(duì)紅樹植物秋茄(Kandeliacandel)和桐花樹(Aegicerascorniculatum)幼苗的生長(zhǎng)、保水能力、葉綠素含量、可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、丙二醛含量以及膜保護(hù)系統(tǒng)的影響，探討了PCBs對(duì)紅樹植物秋茄和桐花樹的生理生態(tài)效應(yīng)和植物性毒害的機(jī)理；研究了紅樹植物對(duì)PCBs的吸

3、收、積累和遷移特性以及紅樹植物修復(fù)沉積物PCBs污染的效率及機(jī)制，結(jié)果表明： (1)在所設(shè)PCBs濃度范圍內(nèi)，PCBs對(duì)秋茄和桐花樹幼苗的莖高、莖徑、相對(duì)生長(zhǎng)速率等生長(zhǎng)指標(biāo)的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，紅樹植物秋茄和桐花樹幼苗在PCBs污染情況下均能旺盛生長(zhǎng)。 (2)兩種紅樹植物秋茄和桐花樹對(duì)PCBs污染都具有一定的抗性和耐性反應(yīng)：在所設(shè)PCBs濃度范圍內(nèi)均能保證根系的正常生長(zhǎng)和發(fā)育、保持光合組織中的水分含量以及相對(duì)正常的光合

4、色素水平；能通過提高可溶性糖和游離脯氨酸含量和來(lái)增強(qiáng)對(duì)污染物脅迫的抗性；能誘導(dǎo)超氧化物歧化酶(SOD)與多酚氧化酶(PPO)活性的上升以清除體內(nèi)自由基、保護(hù)細(xì)胞膜系統(tǒng)從而提高植物體對(duì)環(huán)境脅迫的抗性。 (3)雖然秋茄和桐花樹對(duì)PCBs污染都具有一定的抗性和耐性反應(yīng)，但它們對(duì)PCBs的某些生理生態(tài)響應(yīng)甚不相同，桐花樹顯示出比秋茄更強(qiáng)的耐性和抗性：①桐花樹對(duì)提高或保持光合組織中的水分含量的能力更強(qiáng)，在污染物脅迫下能將更多的光合產(chǎn)物運(yùn)

5、輸?shù)礁?，從而促進(jìn)根系的生長(zhǎng)和發(fā)育，因此對(duì)PCBs的耐受性要強(qiáng)于秋茄。②桐花樹幼苗葉片葉綠素含量和葉綠素a/b值變化的幅度均小于秋茄；③桐花樹幼苗在T4(2700μg.kg-1)濃度時(shí)，葉片才開始大量積累游離脯氨酸，而秋茄幼苗在T1(180μg.kg-1)濃度時(shí)，葉片就開始了游離脯氨酸的積累；④秋茄葉片各濃度組丙二醛(MDA)的含量顯著或極顯著高于對(duì)照組，脂膜過氧化作用明顯增強(qiáng)；而桐花樹幼苗葉片中的MDA含量均低于對(duì)照組，維持在較低水平

6、，這可能與體內(nèi)某些抗氧化酶的活性的提高密切相關(guān)：桐花樹幼苗葉片SOD活性與MDA的含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.939(P＜0.05)。⑤秋茄幼苗葉片中POD活性各濃度組均比對(duì)照組高，說(shuō)明PCBs的存在，誘導(dǎo)了秋茄幼苗葉片POD的活性；桐花樹各濃度組POD的活性均比對(duì)照組低，可能是桐花樹幼苗葉片中的POD參與了PCBs的代謝活動(dòng)。 (4)秋茄和桐花樹對(duì)PCBs均具有較強(qiáng)的吸收積累和傳輸作用，其吸收積累作用與沉積物的污染強(qiáng)度

7、、污染物性質(zhì)以及植物組織等密切相關(guān)。①根和莖葉中PCBs含量與沉積物污染強(qiáng)度正相關(guān)，富集系數(shù)則與其呈負(fù)相關(guān)；②同種植物根、莖葉中PCB47含量，富集系數(shù)明顯大于PCB155；③PCBs的含量及富集系數(shù)在紅樹植物的根和莖葉中差別很大，根中PCBs含量和富集系數(shù)遠(yuǎn)大于莖葉；④莖葉中PCBs來(lái)自根部傳輸和空氣吸收兩部分，較低濃度的處理中，主要來(lái)自空氣吸收，較高濃度的處理中，主要來(lái)自根部傳輸。 (5)與無(wú)植物對(duì)照相比，栽種了秋茄和桐花

8、樹的沉積物中PCB47與PCB155的殘留濃度明顯降低，紅樹植物對(duì)沉積物中PCB47和PCB155的去除率分別為7.65-23.84％和5.33-24.89％；不同紅樹植物對(duì)沉積物中PCBs的去除率不同：180天后，秋茄和桐花樹對(duì)沉積物中PCBs的去除率分別為13.18％～21.63％和19.76％～31.69％，桐花樹對(duì)沉積物中PCBs的修復(fù)效率要高于秋茄；同種紅樹植物對(duì)不同的PCBs的修復(fù)效率不同：180天后，秋茄對(duì)沉積物中PCB4

9、7和PCB155的去除率分別為7.85％～13.18％和5.33％～8.45％，桐花樹對(duì)沉積物中PCB47和PCB155的去除率分別為9.93％～17.41％和9.26％～14.28％，秋茄和桐花樹對(duì)PCB47的去除率高于對(duì)PCB155的去除率。 (6)與無(wú)植物對(duì)照相比，栽種了植物的沉積物中PCB47和PCB155的去除率明顯提高，可能有三方面的原因：植物的直接吸收積累、植物吸收后在植物體內(nèi)代謝和植物提高了沉積物中微生物的數(shù)量