～（134）Cs与Cu污染土壤植物修复的研究

论文题目: ～（134）Cs与Cu污染土壤植物修复的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物物理学

作者: 郑洁敏

导师: 陈子元,唐世荣

关键词: 土壤,苋科植物,蕨类植物,忍耐性,超积累,影响,植物修复

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 土壤中重金属和放射性核素污染日趋严重,植物修复技术以其成本低、环境友好等特点成为污染土壤治理行之有效的方法之一,引起了国内外学者的高度重视。超积累植物是植物修复技术的关键,筛选和发现超积累植物是植物修复技术的难点所在。提高超积累植物对无机物的吸收能力、增加其地上部生物量、加速其生长速率,进而提高植物修复的效率是又一个值得研究的问题。针对上述问题,本论文研究了苋科植物、蕨类植物、印度芥菜和向日葵对Cu和/或134Cs的忍耐、吸收、运输和积累的特点;同时,研究了土壤中施加添加剂和提高CO2气体浓度对植物吸收134Cs和/或Cu的影响,旨在探索134Cs和/或Cu污染土壤高效植物修复的技术。主要研究结果归纳如下: 1.选用富钾植物集中的苋科植物——籽粒苋、苋菜、青葙、千日红、千日白和寿昌苋,水培42天后,进行3种不同134Cs活度处理(2.775×105Bq盆-1、5.55×105Bq盆-1、1.11×106Bq盆-1),1周后收获并分析植物各部位的134Cs比活度。结果表明,6种苋科植物均表现出对134Cs具有较强的吸收和积累能力,而且134Cs主要积累在植物的地上部。同种植物地上部的134Cs比活度与溶液中134Cs活度有关,134Cs活度越高,植物中134Cs比活度越大。籽粒苋地上部的烘干重显著高于其他5种苋科植物,因此尽管其地上部134Cs比活度相对较低,但是其地上部从134Cs水溶液中去除的134Cs总量在6种植物中最大,表现出很高的134Cs去除率。苋菜和青葙地上部具有较高的134Cs积累量、转移能力和较大的生物量,也表现出在134Cs污染土壤植物修复技术中潜在的利用价值。 2.在水培实验的基础上,将对134Cs去除能力较强的籽粒苋和苋菜播种在不同134Cs污染(5.55×105Bq盆<sup>-1、1.11×106Bq盆-1和1.665×106Bq盆-1)的土壤中,发芽并生长共49天后测定植物地上部134Cs的比活度。结果表明,籽粒苋和苋菜地上部134Cs比活度随着土壤中134Cs比活度的增加而增加,两种植物对134Cs均表现出较高的富集能力,是134Cs污染土壤植物修复较好的材料。实验同时研究了26种化学添加剂对土壤中134Cs的解吸能力。在供试的26种添加剂中,（NH4）2SO4溶液对土壤中134Cs具有最强的解吸能力。土壤中施加0.4 molL-1的（NH4）2SO4溶液减少了苋菜地上部对134Cs的总去除量,但对籽粒苋地上部134Cs总去除量无显著性影响。说明在土壤中施加（NH4）2SO4对不同的植物去除污染土

论文目录:

摘要

目录

第一部分 文献综述

第一章 无机物污染土壤修复技术的研究现状

1.1 土壤中重金属和放射性核素污染的现状

1.2 影响植物从土壤中吸收重金属和放射性核素的因素

1.2.1 土壤理化性质的影响

1.2.2 植物的根系分泌物的影响

1.2.3 微生物的影响

1.2.4 竞争离子的影响

1.3 现有的污染土壤治理方法

1.3.1 物理化学措施

1.3.1.1 工程方法

1.3.1.2 化学固定法

1.3.1.3 土壤淋洗法

1.3.1.4 电动力学修复技术

1.3.1.5 玻璃化技术

1.3.2 生物措施

1.3.2.1 动物修复技术

1.3.2.2 微生物修复技术

1.3.2.3 植物修复技术

1.3.3 农业措施

1.4 蕨类植物在修复环境中无机污染物的潜在能力

1.4.1 超积累植物在科属内的分布特点及其意义

1.4.2 蕨类植物与环境的关系

1.4.3 蕨类植物对无机污染物的吸收

1.4.3.1 蕨类植物对于重金属元素(Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、Cr等)的吸收

1.4.3.2 蕨类植物对于稀土元素(REEs)的吸收

1.4.3.3 蕨类植物对于放射性核素(~(137、134)Cs、~(85、90)Sr)的吸收

1.4.3.4 蕨类植物对于其它元素(As、N、P等)的吸收

1.4.4 蕨类植物的生物习性和繁衍方式

第二章 植物忍耐和超积累无机污染物的生理和分子机理的研究

2.1 超积累植物或忍耐植物对重金属吸收、转运和贮存过程及其分子机理

2.1.1 根际分泌物的作用

2.1.2 根部的吸收及贮存

2.1.3 木质部的运输作用

2.1.4 重金属在叶部的贮存

2.2 超积累植物和忍耐植物的解毒机理

2.2.1 金属硫蛋白(MTs)

2.2.2 植物络合素(PCs)

2.2.3 有机酸

2.2.4 氨基酸

2.2.5 其他结合物质

2.2.6 氧化还原作用

2.2.7 抗氧化系统

2.3 研究植物忍耐和积累重金属和放射性核素机理的主要手段

2.3.1 高效液相色谱—质谱联机(HPLC—ICP—MS)

2.3.2 X-射线吸收光谱(XAS)

2.3.3 同位素示踪技术

2.3.4 微区分析技术

第三章 诱导植物超积累的方法及CO_2浓度升高对植物修复的作用

3.1 有机整合物诱导技术

3.1.1 相关研究结果

3.1.2 诱导产生超积累现象的原理

3.1.3 存在的问题

3.2 基因工程诱导技术

3.2.1 相关的研究结果

3.2.2 存在的问题

3.3 CO_2浓度升高诱导技术

3.3.1 CO_2浓度升高对植物生长和生物量的影响

3.3.2 CO_2浓度升高对植物根系及根际环境的影响

3.3.3 大气中CO_2浓度升高对植物抗胁迫能力的影响

第二部分 研究内容

第四章 不同水培的苋科植物对~(134)Cs的吸收和积累

4.1 材料与方法

4.1.1 供试植物

4.1.2 营养液组分

4.1.3 植物的培养和处理

4.1.4 ~(134)Cs活度的测定

4.2 结果分析与讨论

4.2.1 植物生物量

4.2.2 植物对~(134)Cs的积累和转移

4.3 结论

第五章 苋菜和籽粒苋对土壤中~(134)Cs的修复研究

5.1 材料与方法

5.1.1 供试植物

5.1.2 供试土壤~(134)Cs污染处理

5.1.3 不同的提取剂的解吸作用

5.1.4 不同浓度(NH_4)_2 SO_4溶液的解吸作用

5.1.5 植物的培养与处理

5.1.6 ~(134)Cs活度的测定方法

5.2 结果讨论与分析

5.2.1 各种提取剂对~(134)Cs从土壤中解吸能力的影响

5.2.2 植物的生长情况

5.2.3 植物对~(134)Cs的吸收和转移能力

5.3 结论

第六章 铜矿尾矿上生长的密毛蕨对Cu的耐性及吸收

6.1 材料与方法

6.1.1 材料

6.1.2 植物和土壤中Cu含量测定方法

6.1.3 土壤有机质含量的测定方法

6.2 结果分析与讨论

6.2.1 废铜矿渣上密毛蕨的生长情况

6.2.2 密毛蕨对Cu的吸收及转移能力

6.3 结论

第七章 不同蕨类植物对Cu的吸收特性

7.1 材料与方法

7.1.1 植物材料

7.1.2 植物培养与Cu处理

7.1.3 生物量和Cu含量测定

7.1.4 酶液的提取

7.1.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

7.1.6 过氧化物酶(POD)活性的测定

7.1.7 丙二醛(MDA)含量的测定

7.2 结果分析与讨论

7.2.1 三种蕨类植物对Cu的忍耐程度

7.2.2 三种蕨类植物对Cu的吸收和积累

7.2.3 Cu胁迫对植物叶片MDA、POD和SOD的影响

7.3 结论

第八章 CO_2浓度升高对印度芥菜和向日葵蓄积Cu的影响

8.1 材料与方法

8.1.1 土壤处理

8.1.2 供试植物

8.1.3 CO_2气体处理装置

8.1.4 植物样品中Cu含量测定

8.2 结果分析与讨论

8.2.1 植物生长情况

8.2.2 植物对Cu的吸收

8.3 结论

第九章 CO_2浓度倍增对蕨类植物修复Cu污染土壤能力的影响

9.1 材料与方法

9.1.1 供试土壤

9.1.2 供试植物

9.1.3 CO_2气体处理装置设计

9.1.4 CO_2气体处理

9.1.5 植物生物量和Cu积累量的测定

9.1.6 抗氧化物和抗氧化酶的测定

9.1.7 土壤微生物生物量的测定

9.2 结果分析与讨论

9.2.1 植物生长情况

9.2.2 植物对Cu的吸收

9.2.3 生理指标的变化

9.2.4 土壤微生物生物量的变化

9.3 结论

第十章 总结与展望

10.1 本文主要研究结果

10.1.1 苋科植物对~(134)Cs污染的土壤具有植物修复的潜力

10.1.2 矿山密毛蕨是一种新发现的Cu忍耐和积累植物

10.1.3 CO_2气肥对植物修复技术潜在的作用

10.2 本论文的创新点

10.3 对未来研究工作的展望

参考文献

英文摘要

附录：攻博期间发表的论文

致谢

发布时间: 2005-07-22

参考文献

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• [5].木本植物修复煤矿复垦区重金属迁移规律研究[D]. 杨金香.安徽理工大学2012
• [6].紫鸭跖草对铜的积累规律及在铜胁迫下的生理反应研究[D]. 黄长干.湖南农业大学2007
• [7].城市污泥生命周期内重金属变化及对土壤污染植物修复的影响研究[D]. 王厚成.兰州大学2017
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