用于修复钴污染水体及土壤的富集植物筛选

摘要

随着生产生活中对核素钴的利用，水体、土壤中钴含量逐渐增多，造成环境污染的同时威胁着人类健康。植物修复技术是一种行之有效而绿色环保的治理钴污染的方法，其中富集植物的筛选是该技术的关键。
　　本文用27种植物种子进行发芽试验、30种植物进行水培快速筛选试验，并进一步模拟钴污染土壤的植物修复试验，通过比较在不同程度钴污染下各植物的生物量、体内钴含量以及转运系数、富集系数等指标，探究植物对钴的耐受性及富集能力，以期筛选出钴富集植物。主要研究结果如下：
　　（1）不同浓度(20/40/80/120 mg/L)钴作用下，不同植物种子所受影响不同，有的种类发芽率可达90％以上，有的则不足10%。其中凤仙、绿豆、高丹草发芽率和生物量随钴浓度升高而增大，三者对钴的积累量和吸收率同样随钴浓度升高而增大且表现为凤仙＞绿豆＞高丹草。钴浓度为40 mg/L时，凤仙发芽率最高(98%)，生物量较对照增加了13%，钴吸收率最高可达1.96%；钴浓度为80 mg/L时，绿豆发芽率最高(96%)，生物量较对照增加了25%，吸收率最高达1.53%；钴浓度为120 mg/L时，高丹草发芽率最高(94%)，生物量较对照增加了31%，吸收率为0.60%。表明这三种植物在种子萌发期对钴均有较高的耐受性和富集能力。
　　（2）在钴浓度分别为60/120/180/360 mg/L的污染水体中，不同种类植物的生长情况及富集钴的能力不同。其中野茼蒿、龙葵、牛膝菊生物量随钴浓度增加不同程度地降低，但植物中的钴含量不断升高。钴浓度为360 mg/L时，野茼蒿转运系数大于1，并且地上富集系数及提取率最高，龙葵、牛膝菊次之；钴浓度为60、120、180 mg/L时，牛膝菊转运系数均大于1，最高可达3.86，与野茼蒿、龙葵均有较高的富集系数和钴提取率。表明野茼蒿、龙葵、牛膝菊富集钴的能力较强。
　　在钴浓度分别为40/80/120/160 mg/L的污染水体中，迷迭香、碰碰香、大豆三种植物的生长较好，并且其中的钴含量较高，表现为随钴浓度增加生物量和钴含量逐渐升高。钴浓度较低(40 mg/L、80 mg/L)时，大豆生物量增长最多，可达对照的3倍，其地上富集系数和提取率最高，分别为14.41和8.71%；钴浓度较高(120 mg/L、160 mg/L)时，迷迭香生物量最高可达对照的1.62倍，其转运系数、地上富集系数和地上提取率最高，分别为0.95、26.84、13.94%；钴浓度为160 mg/L时，碰碰香生物量有所增加，其转运系数、地上富集系数、地上提取率最高分别为1.36、16.56、5.50%。表明大豆对轻度钴污染水体具有修复潜力，迷迭香和碰碰香对中度或重度钴污染水体具有修复潜力。
　　（3）通过水培试验筛选出竹芋、碰碰香、一串红、龙葵、牛膝菊五种植物进一步模拟不同程度(60/120 mg/kg)钴污染土壤的植物修复试验。当钴浓度为60 mg/kg时，五种植物生长均较好，其鲜重、株高、茎粗明显优于对照；钴浓度为120 mg/kg时，牛膝菊的生长受到一定抑制，其他四种仍然生长较好。
　　植物体内的钴含量随钴浓度升高而增大，五种植物相比，地上部钴含量表现为牛膝菊＞龙葵＞碰碰香＞一串红＞竹芋，根部钴含量表现为龙葵＞牛膝菊＞竹芋＞碰碰香＞一串红，可见牛膝菊和龙葵吸收钴的能力较强。高浓度时，碰碰香地上富集系数和地上提取率最高，分别为0.52和0.08%，转运系数为0.342，牛膝菊和龙葵次之；低浓度时，龙葵、牛膝菊转运系数、富集系数均较高，碰碰香则转运系数最高为0.51。表明龙葵、牛膝菊、碰碰香具有富集钴的能力。
　　（4）综上所述，凤仙、绿豆、高丹草种子萌发期对钴的耐性较强，其植物富集钴的能力有待进一步研究；牛膝菊、龙葵、碰碰香是修复重度钴污染土壤或水体的潜在植物；迷迭香、大豆具有修复中度和轻度钴污染的潜力。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

１ 绪论

1.1 钴污染的来源与危害

1.2 钴对植物的作用

1.2.1 钴对种子萌发的影响

1.2.2 钴对植物生长的影响

1.3 核素污染的植物修复技术

1.3.1 植物提取技术的研究进展

1.3.2 植物修复钴污染的研究进展

1.4 本课题研究的目的和意义

1.5 本课题主要研究内容及实验流程图

1.5.1 钴对植物种子萌发及生长影响研究

1.5.2 用于修复钴污染水体的富集植物研究

1.5.3 用于修复钴污染土壤的富集植物研究

1.5.4 试验流程

2 钴对植物种子萌发及生长影响研究

2.1 试验材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 供试材料处理方法

2.1.3 指标测定方法

2.1.4 数据处理及分析

2.2 结果与分析

2.2.1 20 mg/L钴对植物种子的影响

2.2.2 40 mg/L钴对植物种子的影响

2.2.3 80 mg/L钴对植物种子的影响

2.2.4 120 mg/L钴对植物种子的影响

2.2.5 凤仙、绿豆、高丹草生长及钴吸收特性比较

2.3 讨论与小结

3 用于修复钴污染水体的富集植物筛选

3.1 修复钴污染水体的富集植物筛选一

3.1.1 试验材料与方法

3.1.2 结果与分析

3.1.3 讨论与小结

3.2 修复钴污染水体的富集植物筛选二

3.2.1 试验材料与方法

3.2.2 结果与分析

3.2.3 讨论与小结

4 用于修复钴污染土壤的富集植物筛选

4.1 试验材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 材料处理方法

4.1.3 指标测定方法

4.1.4 数据处理及分析

4.2 结果与分析

4.2.1 钴对植物生长的影响

4.2.2 植物在钴污染土壤中的吸收转运特性

4.2.3 植物在钴污染土壤中的富集特征

4.2.4 植物对钴胁迫的生理响应

4.3 讨论与小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果