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盐生植物对含盐、苯胺复合污染水体的生态修复以及生理生态响应机制

文献类型:学位论文

作者许洁
答辩日期2020-09-30
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师田长彦
关键词苯胺 盐地碱蓬 抗氧化酶活性 自由基 Aniline Salinity Suaeda salsa Acitivities of antioxidase Free radical
学位专业理学博士
其他题名Ecological restoration and physiological and ecological response mechanism of halophytes to salinity and aniline wastewater
英文摘要印染工业废水中含有大量的无机盐和各种苯胺类化合物, 造成印染废水难以有效处理, 根据我国工业废水《污染综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准要求,工业废水中苯胺类物质的最高允许排放质量浓度是 2 mg∙L-1,而印染行业《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)规定现有企业排放浓度的极限是<1.0 mg∙L-1,对于新建企业排放浓度是不得检出。在《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》 (GB30486-2013),氯离子的排放标准是小于等于 3000 mg∙L-1。面对环保要求的进一步提升,为提高印染苯胺类废水处理效率,规避常规处理方法中的缺陷,选择一种生态友好、经济可持续的修复污染水体的方法是迫切和需要解决的现实问题。当前,植物修复被认为是一种环境友好的修复方式,而苯胺类废水中高浓度盐和苯胺的存在,极大的限制了植物品种的选择,如何选择既能耐盐同时又能对苯胺有良好的去除效果的植物,经济、高效、可持续的处理此类高盐苯胺类污染水体就成为废水处理领域中关键的科学和技术问题。盐地碱蓬能在 200 mM 的盐环境下完成生活史,是我国广泛分布的一年生盐生植物,被认为是一种很有前途的修复高盐苯胺类污染水体的盐生植物, 本研究以修复含高盐类苯胺废水为目标, 一年生盐生植物为考察对象,筛选了适合去除苯胺的盐生植物, 筛选植物的水体来源于某印染厂经过一种高效蜂箱式固定床生物反应器(ISBS) 处理过的污染水体的尾水。 通过研究盐、 苯胺、盐和苯胺互作对真盐生植物盐地碱蓬的营养生长和生理学功能等方面的影响,探讨了盐对盐地碱蓬苯胺毒性效应的缓解机制,提出对不同浓度苯胺和盐配比下的污染水体修复的方案, 为工程应用提供理论依据。 主要结论如下:(1) 通过盐生植物对总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、以及对苯胺类污染物的去除情况,盐地碱蓬作为最适盐生植物。分别考察了盐浓度、温度和苯胺初始浓度对盐地碱蓬去除苯胺效果的影响, 200 mM 的 NaCl,苯胺初始浓度≤ 2 mg∙L-1 时, 盐生植物对苯胺的去除率能达到 60%,且植物生长良好。(2) 使用碘化丙啶(PI)染色对细胞壁果胶、纤维素、半纤维素的定量测定,应用激光共聚焦(CLSM)以及根系分析系统(Win-RHIZO)研究了苯胺、盐,苯胺和盐的互作对盐生植物根系形态和根尖细胞的影响, 结果表明: 盐地碱蓬的根系特征与根尖细胞与盐的浓度、苯胺浓度、地上部、地下部的生长有着密切关系。在苯胺胁迫下, 200 mM 的 NaCl 盐地碱蓬通过增加根系的生长以及活跃吸收面积可维持一定阈值苯胺浓度(≥ 4 mg∙L-1)下植物的正常生长。(3) 使用 H2DCF-DA 荧光探针对活性氧(ROS)定性测定,同时运用自旋捕集/电子顺磁共振(EPR)捕获和测定了盐地碱蓬根中的自由基,证明一定阈值的盐调节了盐地碱蓬苯胺毒性效应 ROS 的稳态。 研究了盐、 苯胺及其互作对盐地碱蓬的抗氧化酶 SOD、 CAT、 POD 以及丙二醛 MDA 的影响。 高浓度苯胺(8mg∙L-1) 显著增加盐地碱蓬脂质过氧化产物丙二醛(MDA) 含量,通过自旋捕集/电子顺磁共振技术(EPR) 发现高浓度的苯胺(8 mg∙L-1)显著增大自由基强度,刺激了盐地碱蓬活性氧(ROS)的产生。然而,通过添加 200 mM 的 NaCl 能检测到自由基信号强度的减弱。(4) 光系统 PSII 原初光能转化效率(Fv/Fm)、光化学量子效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP)在高浓度苯胺 8 mg∙L-1 作用下显著降低,添加 200 mM的 NaCl 能明显缓和盐地碱蓬叶绿素荧光参数指标的降低趋势,维持 PSII 的功能和生物量的积累,减轻苯胺对植物的毒性。(5) 使用冗余分析(RDA),研究了盐、苯胺互作下,盐地碱蓬离子吸收特性,明晰了离子含量和环境因子之间的关系。 Cl-浓度与苯胺呈负相关。 Ca2+浓度与苯胺浓度呈负相关,而 Mg2+与 NaCl 和苯胺呈负相关。 适度的盐 200 mM 能缓解高浓度苯胺胁迫下(6 mg·L-1 和 8 mg·L-1)条件下, K+含量下降趋势,降低了Ca2+含量、 Mg2+含量的变化幅度,维持了 K+/Na+变化值),适度的通过维持离子稳态减轻植物苯胺毒性作用。适度的盐促进了盐地碱蓬在高浓度苯胺胁迫下植物对 Na+和 Cl-的吸收。
学科主题生态学
语种中文
源URL[http://ir.xjlas.org/handle/365004/15384]  
专题中国科学院新疆生态与地理研究所
新疆生态与地理研究所_研究系统
作者单位中国科学院新疆生态与地理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
许洁. 盐生植物对含盐、苯胺复合污染水体的生态修复以及生理生态响应机制[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:新疆生态与地理研究所

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