湖泊重金属污染的植物修复研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 吴灵琼 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-06-18 |
| 授予单位 | 中国科学院水生生物研究所 |
| 授予地点 | 水生生物研究所 |
| 导师 | 成水平 |
| 关键词 | 湖泊 重金属污染 美人蕉 窄叶香蒲 旱柳 植物修复 底泥堆场 |
| 其他题名 | Studies on the phytoremediation of heavy metal pollution in lakes |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 我国水体重金属污染问题十分突出，特别是底泥的重金属污染给环境造成了潜在的生态危害。在治理水体重金属污染的过程中，植物修复技术是目前最受关注的修复措施之一。本文针对城市湖泊水体与底泥的重金属污染，开展了武汉市汉阳区月湖、莲花湖和三角湖等三个浅水湖泊重金属污染现状的调查与评价、美人蕉 (Canna indica Linn.) 修复环境重金属污染 (Cd和Cu) 的能力和抗重金属胁迫的耐性机制等研究、植物修复湖泊疏浚底泥中重金属污染的实践分析等，为湖泊重金属污染的植物修复可行性与实施提供参考依据。主要研究结果如下： 1) 月湖、莲花湖和三角湖水中重金属的含量均未超出我国地表水环境质量III类标准 (GB3838-2002)，但Cd和Pb含量都超过长江河源区背景值 (其中Cd含量高出背景值22.9~45.5倍，Pb含量高出背景值的2.6~6.4倍)，表现出一定程度的富集。沉积物中Cd、Pb、Cu和Cr的最大含量分别为44.1、33.7、124和158 mg/kg DW，其中Cd和Cu分别高出武汉湖泊背景值219和2.8倍。Cd在所有湖区都达到重污染级别，而Cu和Cr在部分湖区也达到重污染级别。对重金属的潜在生态危害评价的结果表明，Cd在所有湖区的表层沉积物中均具有极强的潜在生态危害，而Pb、Cu和Cr的潜在生态危害比较轻微。以上结果表明，湖泊水体Cd污染最严重，无论是在水中还是在沉积物中，Cd都表现出明显的富集，且沉积物中Cd表现出极强的潜在生态危害。虽然Cu和Cr在水体中有不同程度的富集，在个别采样点达到重污染级别，但其潜在生态危害性不强。 2) 在20和100 µM Cd和Cu处理下，美人蕉 (Canna indica Linn) 根部Cd含量分别为对照的12和40倍 (其含量分别为1.82和5.98 mg/kg DW)，而Cu含量分别为对照的22和108倍 (其含量分别为1.53、7.60 mg/kg DW)，表现出良好的吸收能力。进一步研究重金属在植物体内的分布，发现Cu处理下的转运系数显著降低，说明Cu基本都滞留在根部。 3) Cd和Cu均使美人蕉H2O2和MDA含量显著提高，对植物造成了氧化胁迫。在Cu胁迫浓度不高的情况下 (20 µM)，美人蕉叶部SOD和APX活性显著增强 (分别增加31.0%和23.4%)。而在20和100 µM Cd处理下，植物根部GR活性和GSH/GSSG比值较对照分别增加40.0%和70.0%、33.3%和75.0%；与此同时，根部酸溶性SH和PCs含量也较对照有明显提高 (分别提高了66%和207%、98%和132%)。从植物对重金属的耐受机制来看，限制Cu向植物地上部组织的转运，使叶部含量维持在正常水平，可能是美人蕉耐受Cu胁迫的一种机制；而通过有效调节根部GR的活性，提高GSH的水平，并合成PCs使Cd储存在液泡中可能是美人蕉解毒，并提高对Cd耐受性的主要方式。 4) 在琴断口堆场所调查的六种植物 (即窄叶香蒲 (Typha angustifolia Linn)、旱柳 (Salix matsudana Koidz.)、荆三棱 (Scirpus yagara Ohwi)、水蓼 (Polygonum hydropiper Linn)、一年蓬 (Erigeron annuus (Linn.) Pers) 和石龙芮 (Ranunculus sceleratus Linn)) 中，窄叶香蒲和旱柳为优势种，且窄叶香蒲、荆三棱和旱柳对重金属具有较好的吸收能力。窄叶香蒲根对Pb、Cu和Cd的吸收能力最强，其根中Pb、Cu和Cd含量分别为13.6、35.6和4.67 mg/kg DW。荆三棱对Cr的吸收最强，其叶中Cr含量高达13.3 mg/kg DW。旱柳茎中Cd含量最高，达到2.65 mg/kg DW。三种植物中，旱柳将重金属转运到地上部的能力最强。综合重金属吸收和富集的能力以及富集和转运重金属的特点，窄叶香蒲和荆三棱可考虑用于堆场Cu、Pb和Cd的植物固定技术中；同时，荆三棱也在Cr污染的植物吸收技术中有较好的应用前景。而旱柳可用于Cd污染环境的植物吸收技术中。窄叶香蒲和旱柳是堆场主要的植物种类，对这两种植物进行收割(包括地下部)，可一次性从环境中分别收获Cr 16.5和10.5 g/ha、Pb 69.7和19.4 g/ha、Cu 201.4和137.9 g/ha、Cd 2.3和13.8 g/ha。 以上研究表明，月湖、莲花湖和三角湖已受到重金属Cd、Cu和Cr的污染，其中Cd污染最严重，且沉积物中Cd表现出极强的潜在生态危害，湖泊重金属污染亟待解决。美人蕉对Cd和Cu具有很好的吸收和净化能力，在Cd和Cu胁迫下表现出不同的响应和耐受机制。植物对湖泊疏浚底泥中重金属污染的修复作用明显，应用窄叶香蒲、旱柳和荆三棱等修复湖泊疏浚底泥重金属污染是可行的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-16 |
| 页码 | 86 |
| 源URL | [http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12368]  |
| 专题 | 水生生物研究所_中科院水生所知识产出（2009年前）_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴灵琼. 湖泊重金属污染的植物修复研究[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：水生生物研究所
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