根系渗氧对红树植物去除多环芳烃(菲和芘)的作用研究

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红树林(Mangrove)广泛分布于热带、亚热带海滩,近年来由于居住在沿海区域的人口不断增加,大量污染物直接或间接输入河口海湾使红树林生态系统的环境压力日益增。而多环芳烃污染就是其中一种重要的污染物,多环芳烃具有强的致癌作用、致畸作用和致突变的“三致”作用,而越来越受到各国科学家的关注,绝大多数多环芳烃经过一系列变化后产生的衍生物的毒性不仅没有减弱而且急剧增大,多环芳烃数量多,分布广,广泛存在于食物、饮用水、装饰材料等人们日常接触的物质中,所以时刻危害着人们的生活。对于多环芳烃去除的研究各国科学家主要集中于红树植物根部的富集和吸收作用,多环芳烃分解菌的分离应用,以及植物-细菌的综合利用,但对于多环芳烃和红树林根部渗氧的定量机理研究还很少,探明机理有利于沿岸红树植物的选种优育进行生态环境修复,为红树林湿地的规划开发提供可靠的科学依据,对其保护和可持续发展具有重大的理论和现实意义。本研究拟通过三个室内红树植物的培养实验,来探究红树植物根部渗氧和多环芳烃去除之间的关系,实验一主要比较不同渗氧能力的红树植物对PAHs的降解;实验二红树植物根部渗氧直接调控作用对多环芳烃降解的影响;实验三红树植物根部渗氧光照间接调控对多环芳烃降解的影响。实验一主要采用四种红树植物老鼠簕(Acanthus ilicifolius),桐花(Aegiceras corniculatum),木榄(Bruguieragymnorrhiza),和秋茄(kandelia candel)在两种多环芳烃菲(Phenanthrene)和芘(Pyrene)的不同浓度处理下比较在不同浓度的PAHs(菲和芘)处理下(不同渗氧能力的)红树植物对PAHs(菲和芘)的降解率;并对“渗氧”和PAHs(菲和芘)降解率作无种间差异(non-species-specific)的相关性分析,定量地研究红树植物根部渗氧对其降解PAHs(菲和芘)中的作用。实验二拟通过两种不同渗氧能力的红树植物秋茄(K. candel)和桐花(A.corniculatum)在温室两种多环芳烃菲(Phenanthrene)和芘(Pyrene)的不同浓度砂培处理,实验分为三组,第一处理组是将红树植物幼苗在加有不同浓度PAHs(菲和芘)的处理下砂培三个月;第二处理组是在根际袋中不种植物,但定时浇灌包含植物根系分泌物的营养液(平行地将红树植物水培,并收集这些含有根系分泌物的营养液),处理三个月;第三处理组是将前两种处理方式各持续一个月。实验结束后,对红树植物的根部渗氧量和土壤中多环芳烃含量进行测定,定性的分析红树植物根部渗氧对PAHs去除的直接作用关系;实验三拟通过两种不同渗氧能力的红树植物秋茄(K. obovata)和桐花(A.corniculatum)在不同光照强度的处理下,分三组进行,即光照10h,8h,6h三个光照强度组,最后通过无种间差异分析红树植物根部渗氧对PAHs降解的光照间接作用调节的去除作用。本研究通过对三个实验的定量分析研究,初步探明红树植物根部渗氧和PAHs去除之间的关系,主要结果如下:(1)通过实验一四种红树植物木榄(B.gymnorrhiza),秋茄(K. candel)老鼠簕(A.ilicifolius)和桐花(A.corniculatum)在两种多环芳烃菲(Phenanthrene)和芘(Pyrene)的不同浓度梯度处理下,对红树植物的生物量进行统计,并就其生长状况就多环芳烃浓度进行无中间差异分析,结果表明,红树植物在多环芳烃处理下的生长状况与多环芳烃的处理浓度呈显著的负相关(y=93.86-0.471x,R2=0.876,P<0.0001)。(2)多环芳烃的胁迫作用和红树植物根部渗氧呈显著负相关,既多环芳烃的浓度越高红树植物的根部渗氧总量越小;而就木榄(B.gymnorrhiza),秋茄(K.candel)老鼠簕(A.ilicifolius)和桐花(A.corniculatum)四种红树植物根部渗氧量和红树植物的耐性指数无中间差异回归分析表明,根部渗氧总量和耐性指数呈显著的正相关。(3)通过光照组的实验,研究表明两种红树植物秋茄(K. candel)和桐花(A.corniculatum)在不同光照条件下,其根部渗氧总量不同,且在正常日光照射下,光照越强根部渗氧总量越强。即呈显著的正相关。(4)实验一研究表明,在不同污染物的处理下,木榄(B.gymnorrhiza),秋茄(K. candel)老鼠簕(A.ilicifolius)和桐花(A.corniculatum)四种红树植物根部渗氧量和其多环芳烃去除率之间具有显著的正相关。(5)通过实验二和实验三通过对红树林根部渗氧的调控(直接调控和间接调控)实验表明,在不同渗氧调控的情况下,多环芳烃的去除率和红树植物根部渗氧具有显著的相关性.大量研究表明PAHs的降解主要是生物降解,主要的研究内容包括分离红树林降解菌类对PAHs的降解作用研究,植物的吸收和降解,以及植物-微生物联合修复降解等方面,而本研究的创新之处通过直接调控和间接调控实验,定量的探究红树植物根部渗氧和PAHs去除之间的关系。
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