酸模葉蓼錳富集特性研究及同步輻射表征.pdf

1、錳礦開采和冶煉過程形成大量的礦冶廢棄地，對(duì)當(dāng)?shù)氐拇髿?、土壤、水體造成嚴(yán)重污染。超積累植物因其超尋常的重金屬積累能力而被廣泛應(yīng)用于污染環(huán)境修復(fù)。因此，篩選生物量大、生長(zhǎng)快、地理分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)的錳超積累植物，并深入探討植物的錳超積累機(jī)理，是開展錳污染環(huán)境植物修復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問題。但對(duì)于錳超富集植物而言，種質(zhì)資源相對(duì)較少，相關(guān)研究大多停留在野外植物篩選階段。
　　 本研究旨在對(duì)湖南湘潭錳礦廢棄地系統(tǒng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，篩選新的錳超富集植物，

2、進(jìn)一步擴(kuò)充重金屬超富集植物種質(zhì)資源庫(kù)。這對(duì)于金屬礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)及重度污染土壤的修復(fù)具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。采用野外踏查法，系統(tǒng)調(diào)查了湘潭錳礦區(qū)域的植被狀況及鄉(xiāng)土植物，并對(duì)植物樣品進(jìn)行元素含量分析，發(fā)現(xiàn)了一種新的具有超富集潛力的錳耐性植物----酸模葉蓼。通過酸模葉蓼溫室培養(yǎng)，并對(duì)收集的樣品進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定元素含量。結(jié)果表明：不同錳供應(yīng)條件下，酸模葉蓼均能正常生長(zhǎng)，即使在生長(zhǎng)介質(zhì)錳含量高達(dá)10000μmol·

3、L－1時(shí)，酸模葉蓼仍然能夠完成整個(gè)生命周期，這表明酸模葉蓼有較強(qiáng)的錳耐性，有應(yīng)用植物穩(wěn)定技術(shù)修復(fù)錳污染環(huán)境的潛力。酸模葉蓼不同器官組織對(duì)錳的吸收存在差異性，葉對(duì)錳的積累最強(qiáng)，其次是根、莖。隨著生長(zhǎng)介質(zhì)中錳供應(yīng)水平的升高，根、莖和葉錳含量均呈增加態(tài)勢(shì)。葉片是酸模葉蓼富集錳的主要器官，5000μmol·L－1、10000μmol·L－1錳處理?xiàng)l件酸模葉蓼葉錳含量分別達(dá)18709mg·kg－1、27663mg·kg－1（干重）而生長(zhǎng)正常，并未

4、出現(xiàn)錳毒癥狀。不同錳處理?xiàng)l件下，酸模葉蓼吸收的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn變化不顯著，未表現(xiàn)出營(yíng)養(yǎng)元素缺乏的現(xiàn)象，這可能是由于酸模葉蓼對(duì)高錳生境條件的一種反饋機(jī)制。
　　 本研究進(jìn)行了傅立葉變換紅外光譜分析，結(jié)果表明：酸模葉蓼葉中各基團(tuán)吸收峰中僅有1380cm－1處的含油脂化合物（各種膜和胞壁）的組織中甲基的吸收帶隨錳處理濃度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，峰形也多向短波位移。這表明隨著Mn濃度的升高，細(xì)胞壁通過降低果膠甲基化程度

5、，使陽(yáng)離子交換能力提高，從而吸收更多的Mn，即通過細(xì)胞壁中積累Mn來增強(qiáng)抗逆性，但高濃度的Mn已對(duì)酸模葉蓼產(chǎn)生了脅迫，甲基化程度又開始升高。這可能是由酸模葉蓼積累的錳積累在植物細(xì)胞壁及膜中對(duì)其組織產(chǎn)生的脅迫。通過同步輻射XAFS光譜分析發(fā)現(xiàn)，與有機(jī)酸結(jié)合是錳在酸模葉蓼葉片內(nèi)的主要存在形態(tài)，錳處理會(huì)改變?nèi)~片內(nèi)錳的形態(tài)：對(duì)照條件下，錳在酸模葉蓼葉片內(nèi)主要是以檸檬酸結(jié)合態(tài)和谷胱甘肽螯合態(tài)存在；低錳處理?xiàng)l件下，酸模葉蓼葉片內(nèi)的錳則主要是蘋果酸錳