銅尾礦廢棄地重金屬污染對三葉草幼苗生長和植物-土壤酶系統(tǒng)影響的研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用日益增多，引起一系列生態(tài)、社會及經(jīng)濟(jì)等問題。礦產(chǎn)開發(fā)、金屬冶煉不僅造成大規(guī)模的土地破壞，而且在開發(fā)過程中大量的Cu、Pb、Zn、As等重金屬進(jìn)入環(huán)境，造成嚴(yán)重的土壤和大氣等污染。礦業(yè)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)和污染土壤的生態(tài)修復(fù)已成為我國當(dāng)前所面臨的重要理論和實踐課題。人們不斷嘗試用物理的，化學(xué)的和生物的等方法及技術(shù)進(jìn)行污染土壤的生態(tài)修復(fù)。但是，植物(生物)修復(fù)與物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)相比，具有成本低、效果好、無

2、二次污染等優(yōu)點，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。對耐性植物的重金屬毒害影響和耐重金屬機(jī)制的研究，可為污染土壤修復(fù)的植物篩選及應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本文在野外調(diào)查安徽銅陵五公里銅尾礦廢棄地的基礎(chǔ)上，選取其中優(yōu)勢植物之一——豆科植物三葉草(Trifolium repens)為研究對象。通過水培、盆栽土培實驗及實驗室分析測試等，研究了單一Cu及復(fù)合Cu、Cd重金屬污染對三葉草的生理生態(tài)指標(biāo)和活性氧代謝系統(tǒng)的毒害影響，為深入研究三葉草的耐Cu機(jī)

3、制提供參考，并為進(jìn)一步開展對銅陵市尾礦治理、植被重建和生態(tài)恢復(fù)提供實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。本文還研究了Cu污染對三葉草的毒害和四種土壤酶活性之間的內(nèi)在關(guān)系，并探求了表征土壤重金屬污染的主要指示酶，為同類礦區(qū)污染土壤環(huán)境質(zhì)量評價提供了生物酶學(xué)依據(jù)。
　　研究結(jié)果如下：
　　1.五公里銅尾礦廢棄地植被由49種植物組成，隸屬22科46屬；且植被形成4種相對穩(wěn)定的演替群落類型。群落中優(yōu)勢植物有三葉草、狗牙根、白茅、天藍(lán)苜蓿、小飛蓬和一年

4、蓬等。
　　2.Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)下，低濃度Cu污染(<10mg·L-1)對三葉草幼株無明顯傷害現(xiàn)象，甚至促進(jìn)生長；且植株細(xì)胞內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的三種保護(hù)酶活性均略微升高，但仍保持平衡。隨Cu濃度增加(10~100mg·L-1)，可造成幼株生長緩慢，且葉片發(fā)黃，葉片色素下降；細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶SOD和CAT活性顯著下降，而POD活性卻明顯上升，活性氧系統(tǒng)失衡，導(dǎo)致植物生理代謝紊亂；同時還導(dǎo)致MDA高度積累，細(xì)胞膜透性增大，電導(dǎo)率增

5、大，并加速組織、細(xì)胞衰老或死亡。
　　3.盆栽土培條件下，低濃度Cu污染(<500mg·kg-1)對三葉草幼株生長無明顯傷害現(xiàn)象，甚至促進(jìn)生長；且植物細(xì)胞內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的三種保護(hù)酶活性均略微升高，但仍保持平衡。隨Cu濃度增加(500~3000mg·kg-1)，可造成幼株生長緩慢，生物量下降，葉片發(fā)黃，葉片色素下降；細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶SOD和CAT活性下降，而POD活性卻明顯升高，活性氧清除系統(tǒng)失衡，植株生理代謝紊亂，加速其衰老和死亡；

6、同時還導(dǎo)致MDA高度積累，細(xì)胞膜透性增大，電導(dǎo)率升高，并加速組織、細(xì)胞衰老或死亡。
　　4.盆栽土培條件下的Cu，Cd單一及復(fù)合污染
　?、旁斐扇~草生長緩慢、長勢變差，葉片色素含量下降，幾種色素對污染的敏感性為：葉綠素a＞葉綠素b＞類胡蘿卜素；并破壞植株體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)，使SOD、CAT活性降低，POD活性增大，導(dǎo)致生理生化紊亂；同時導(dǎo)致MDA高度積累，細(xì)胞膜透性增大，電導(dǎo)率升高。
　?、?Cu，Cd在低濃度(Cu

7、＜500mg·kg-1，Cd＜0.5mg·kg-1)時對三葉草毒害有拮抗作用；而隨濃度增加(Cu：500~3000mg·kg-1，Cd：0.5~50mg·kg-1)，Cu，Cd有協(xié)同和加和作用。
　　5.在Cu污染對植物-土壤酶體系影響的研究中
　　⑴隨Cu濃度增加，脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和多酚氧化酶活性均逐漸減小，均與Cu濃度有高度相關(guān)性，故四種酶均可作為檢測土壤Cu污染的指標(biāo)，且相關(guān)度為：蔗糖酶>多酚氧化酶>脲酶>過氧

8、化氫酶。而隨時間推移，低Cu濃度(<500mg·kg-1)時四種酶活性均有上升趨勢，而Cu濃度(500~3000mg·kg-1)增高時各酶活性又逐漸下降。這是受高濃度Cu毒害所致，同時也與植物生長情況有關(guān)：低濃度Cu處理下植株生長良好，健康的根系能促進(jìn)土壤酶活性升高；而Cu濃度高時植株生長緩慢、長勢變差，根系受到損害。
　?、齐SCu濃度增加，土壤pH值會逐漸下降，而電導(dǎo)率上升；隨時間推移，同一Cu濃度下的pH值和電導(dǎo)率均呈緩慢上升