单一及复合污染胁迫下美人蕉对重金属铜、镉、铅的富集与耐性研究

摘要

水体重金属污染日益严峻，并对人类的健康构成严重危害，而Cu、Cd、Pb是水环境中毒性较强的几种重金属污染物，常以复合污染形式存在于水体中，其治理难度较大。本文以美人蕉(Canna indica)为材料，通过水培方法，研究了美人蕉在Cu、Cd、Pb单一及复合污染胁迫下生长状况、叶绿素、丙二醛、抗氧化酶等生理特性的差异，并对美人蕉对重金属Cu、Cd、Pb的积累特性，以及处理时间与重金属毒性之间关系作了初步研究，其主要结果如下：
　　 (1)Cu、Cd、Pb单一及复合污染对美人蕉生长状况的影响
　　 本研究采用溶液培养研究了Cu、Cd、Pb单一及复合污染对美人蕉生长状况的影响。研究表明，在单一Cd胁迫下，当处理浓度在Cd=10 mg·L-1时，对美人蕉生长并无明显影响，美人蕉的株高、鲜重、干重分别为39.6cm、618.4g、61.16g，随着处理浓度的增加，美人蕉受到明显的毒害作用，当Cd=30 mg·L-1时，美人蕉的株高、鲜重、干重仅有CK组的72.96％、72.09％、78.03％。在Cu、Cd、Pb单一污染中，以Cd对美人蕉的毒害作用最为显著，而在Cu、Pb的大部分处理中，美人蕉的生长状况并未受到很大影响。单一重金属对美人蕉的毒性强弱依次是Cd＞Cu＞Pb。
　　 在Cu、Cd、Pb复合污染中，重金属之间因浓度、组合不同，对美人蕉的生长状况抑制或毒害程度不同，依次表现为：Cu、Cd、Pb＞(Cu-Cd、Cd-Pb、Cu-Pb)＞(Cu-Cd-Pb)。
　　 (2)Cu、Cd、Pb单一及复合污染对美人蕉部分生理特性的影响
　　 在单一及复合污染下，美人蕉对不同浓度不同组合的Cu、Cd、Pb污染胁迫的生理特性响应。结果表明，植株叶片中的叶绿素随着各处理浓度的增加呈下降趋势，而对于叶片中的丙二醛(MDA)和游离脯氨酸(Pro)含量均随着处理浓度的增加而增大。植株的超氧化歧化酶(SOD)和过氧化酶(POD)是抗氧化防御系统中非常重要的保护酶，对于清除植株体内的Ros其重要作用，其活性在较低处理浓度中呈上升，当处理浓度达到一定值时，两种酶的活性在处理后期表现出不升反降的趋势。
　　 (3)Cu、Cd、Pb单一及复合污染对美人蕉对重金属的积累特性研究
　　 采用营养液培养，对不同浓度Cu、Cd、Pb单一及复合污染对美人蕉中重金属的积累特性进行了研究。结果表明，美人蕉能够有效去除水体中的Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属污染物，对Cu、Cd、Pb单一及复合污染表现出了不同的耐性与去除效果。同一浓度处理水平下，美人蕉对单一重金属污染的去除效果为Cu2+＞Cd2+＞Pb2+，积累量为Cu2+＞Pb2+＞Cd2+，根茎叶间的迁移率随着处理浓度的升高而逐渐减小。与单一处理相比，Cu-Cd-Pb复合污染对美人蕉的生长抑制存在着协同作用，尤其以Cu-Pb和Cu-Cd-Pb复合污染的影响最大，对于美人蕉在复合污染情况下，重金属元素之间的相互作用表现得很复杂，这种相互作用效应与多种因素有关，包括重金属之间的浓度组合、植物对重金属的耐性和处理时间等。Cu-Cd-Pb复合污染抑制了美人蕉对Cu2+、Cd2+、Pb2+的去除与富集，不同组合和不同配比的重金属污染对美人蕉相互作用效应表现得极为复杂，不仅仅是单纯的加和、拮抗或协同作用。