植物叶面对Sr/Cs的吸收特征及阻控技术研究

摘要

本文以探究植物叶面吸收Sr/Cs的阻控技术为核心目标，以红叶石楠（Photinia serrulata）、柚子（Grapefruit）、桂花（Osmanthus）、八角金盘（Fatsia）四种植物为实验材料，首先系统地表征植物叶面的组成与结构特征，然后研究植物叶面吸收核素特征及机理，明确叶面各个组分对吸收核素的贡献，并选用盐阻控技术在分离叶面和活体叶片上进行阻控研究，结果阻控效果明显，并得出相关关键参数。研究发现，植物叶面角质层主要含有亚甲基、羟基、羧基等官能团，外表面分布着丰富蜡质，内表面则是糖类，主要通过静电作用吸附核素，同时存在和离子交换、络合配位等其它作用。叶面角质层各组分吸附核素的贡献：糖类>角质>>角碳>蜡质，且各个组分对Sr2+的吸附能力明显强于Cs+。叶面的蜡质能有效阻绝核素的吸收，但当叶面受到侵损时，糖类等的强吸附作用将促进核素吸收：红叶石楠完整叶片对Sr2+的吸收量为1.8μg·piece-1，模拟受损叶片（剪切叶片、打孔愈合、打孔叶片、破坏上表皮叶片）吸收量是完整叶片的5.3、5.0、4.6、1.4倍；同样，对Cs+，红叶石楠完整叶片的吸收量为0.67μg·piece-1，模拟受损叶片吸收量是完整叶片的2.6、1.2、1.2、2.0倍。通过添加NaCl溶液能有效降低植物对核素的吸收作用，0.01mol?L-1的阻控离子浓度是最佳的参数，该浓度下核素的吸收作用能有效减少，完整叶片和模拟受损叶片对核素的吸收量可减少56％-82%。当植物处于暴露核素的情况下，可通过喷施含Na+、K+、Ca2+等离子的叶肥，有效降低植物吸收核素风险。研究结果将为重金属污染防治及农产品的安全生产提供技术参考。