柳树对砷的吸收和积累特性及其对菲的耐受性的研究

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植物修复技术是环境友好型的、绿色的、经济的、可持续的环境污染治理技术。柳树是生物量大、繁殖力强、生长快速的木本植物,是一种多功能树种,它既具有观赏作用,同时又能有效的吸收环境中的重金属等污染物。本文采用苏柳172,杞柳(一支笔、微山湖)、旱柳、沙柳作为植物修复的材料,对水体和土壤环境中砷污染的吸收、转运和去除效果进行研究和探索。  本研究中所有柳树的培养在温室大棚或气候培养箱中进行。  通过对苏柳172、旱柳、一支笔、微山湖和沙柳等不同类型柳树对水体中砷的吸收、转运等过程进行研究,探讨了柳树对砷的耐受性、对砷的吸收、累积和净化的能力。在80μmo1·L-1的五价砷溶液中暴露两周后,五种柳树都保持基本的生长态势,但对砷的累积能力有差异性。柳树一支笔的根积累的砷最高,为604.66 mg·kg-1,旱柳根的砷累积量最低,为321.83 mg·kg-1。茎叶的砷含量显著低于根的砷含量。柳树对砷的吸收动力学试验中,一支笔中砷的含量随着培养液中砷浓度的升高呈曲线增加,并且可以用米氏方程拟合,吸收动力学参数Vmax(±SE)=3.42±0.94 nmol·kg-1 DW min-1,亲和力系数Km(±SE)=14.82±0.89 nmol·L-1。在320μmol·L-1的五价砷溶液中暴露28天后,一支笔仍然正常生长,未出现叶黄、植株枯萎等毒害现象。随着培养液中砷浓度的升高,一支笔根中的砷含量和磷含量也逐渐增加((P<0.01)。同时,一支笔将水中的砷含量由290μg·L-1降到了142μg·L-1,降低效率大于50%。  通过对苏柳172、旱柳、一支笔和沙柳等不同类型柳树对淹水土壤中砷的吸收研究表明:不同种类柳树经不同浓度的砷胁迫160天后,各种柳树的生物量无明显差异,没有出现叶黄、枯萎等毒害现象,且柳树体内的营养元素与对照植株无显著差异。根和茎中的砷含量随着培养土中砷浓度的升高而增大。土壤中外源添加的砷为50mg·kg-1时,各种柳树根系中的砷含量分别为:一支笔:596.92μg·g-1,苏柳172:717.79μg·g-1,沙柳:664.04μg·g-1,旱柳645.35μg·g-1,苏柳172通过根部吸收的砷含量最高,其根系降砷能力大于其他三种柳树;各种柳树地上部分的砷含量分别为:一支笔:7.07μg·g-1,苏柳172:6.27μg·g-1,沙柳:6.47μg·g-1,旱柳:4.66μg·g-1。  无论是水培还是土培的条件,柳树吸收的砷主要累积在根系部分,少量的转移到茎叶中,其转运系数(TF)均小于1。柳树对水体中和湿地土壤中的砷均具有吸收、累积作用,可以用作水体和湿地土壤砷污染的植物修复材料。  柳树对其他污染物(多环芳烃——菲)的抗性研究表明:苏柳172幼苗在含菲的水环境下可以正常生长,其叶片生理指标总体变化不大。在多环芳烃(菲)的高浓度胁迫下,苏柳172(Saiix jiangsuensis CLJ172)幼苗的根系活力显著下降,但其叶片的生理指标变化不明显,柳树地上部的长势与对照植株无明显变化,低浓度的菲对柳树的生理指标的影响不大。柳树对多环芳烃(菲)具有良好的抗性和耐受性,能够在含菲的污染物中较好生长。
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