三种水生植物对铅尾矿渗出液耐性及修复潜力研究

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本研究选用水生美人蕉(Canna glauca)和萍蓬草(Nuphar pumilum)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)三种水生植物为试验材料,以德兴铅尾矿矿区铅尾矿渗出液为试验培养基质。通过单一和复合盆栽的方式,研究这三种水生植物对铅尾矿渗出液(Pb L)的耐性以及水质的净化能力。为重金属铅污染水体的植物修复技术提供一定的理论依据。主要研究结果如下:(1)研究在不同浓度铅尾矿渗出液(PbL)胁迫下对水生美人蕉生长指标、金属离子富集和转运能力的影响。研究结果表明:水生美人蕉幼苗各项生长指标随着PbL浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,在25%PbL处理时株高、根长、叶数、地上部干质量、耐性指数达到最大值。在100%PbL处理时,水生美人蕉的各项生长指标达到最低值,其中株高、根数、地上部干质量、地下部干质量与对照相比差异显著,分别为对照的85.67%、75.1%、75.38%和50%。重金属富集研究结果,在100%Pb L处理时,水生美人蕉地上部分和地下部分对Pb2+的富集量最大,分别是110.58μg/g和241.92μg/g。各处理组Cu2+、Zn2+、Cd2+的富集含量均高于对照。大量元素Ca2+的含量随着PbL浓度的增加呈不断下降的趋势。水生美人蕉Pb2+的迁移率均低于对照,说明大多数Pb2+富集在水生美人蕉地下部分。(2)研究在不同浓度铅尾矿渗出液(PbL)胁迫下对水生美人蕉生理指标的影响。结果表明:随着Pb2+浓度的增加,水生美人蕉幼苗叶绿素含量均呈下降趋势。随着PbL浓度增加水生美人蕉地上部和地下部相对电导率和MDA含量均呈上升的趋势。在100%PbL处理下,水生美人蕉地上部和地下部相对电导率分别为CK的123.26%、110.23%,MDA含量为对照的144.19%和149.02%。高浓度的PbL胁迫了水生美人蕉MDA含量的累积。在100%Pb L处理下,水生美人蕉地上部分Pro的含量突然增长,低浓度的PbL处理下变化不明显。水生美人蕉地上部分SOD活性呈现先升后降的趋势;POD活性地上部分和地下部分均呈先升后降的趋势。低浓度的Pb L对SOD和POD的活性有一定的促进作用,高浓度的Pb L对水生美人蕉造成毒害,对Pb2+胁迫的抵抗能力开始下降。随着Pb L浓度的增加,水生美人蕉幼苗地上部分AsA和GHS含量呈上升趋势,地下部分呈先升后降趋势。高浓度的Pb L会先伤害水生美人蕉幼苗的根部,导致地下部分AsA和GHS含量开始下降。水生美人蕉叶片中的GSH含量明显大于根部,说明水生美人蕉叶片在抵抗Pb2+所带来的活性氧伤害时起到很大的作用。试验结果说明,水生美人蕉在PbL胁迫下有一定的耐性,为进一步探讨水生美人蕉修复铅污染水体奠定了基础。(3)水生美人蕉、萍蓬草、铜钱草三种水生植物组合种植下与对照相比,多项生长指标均呈下降趋势。三种植物组合种植时,水生美人蕉株高、根数、鲜重、干重下降明显,与对照相比差异显著(P<0.05)。水生美人蕉与铜钱草组合种植时,株高、叶数、根数、地上鲜重与对照相比略有上升。萍蓬草在组合种植情况下,各项生长指标、鲜重、干重、耐性指数与单一栽培相比均呈下降趋势,萍蓬草不适合混合种植。铜钱草与萍蓬草混合种植时,铜钱草叶数、根数、根长、地下鲜重、耐性指数与对照相比呈上升趋势。其余组合种植情况,各项指标均呈下降趋势。说明萍蓬草能用促进铜钱草的生长。试验结果说明,萍蓬草适合单一片植;水生美人蕉和铜钱草可以进行组合种植,在组合种植时要考虑植物的搭配。(4)研究三种水生植物水生美人蕉、萍蓬草、铜钱草单一和组合种植对铅尾矿渗出液水质的修复能力。研究结果表明:各处理组pH值均高于对照,其中PPbL、TPbL、P+TPbL、M+P+TPbL处理组pH值均达到弱碱性。单一和组合种植各处理组电导率(EC)均低于对照。氧化还原电位(ORP)在各植物单一种植下,变化不大甚至出现了下降。在组合种植时,含量均高于对照,尤其是M+P+TPbL处理下与对照相比上升了31.79%。溶解氧(DO)含量相比对照均有提升。各处理组生物需氧量(BOD)变化幅度较小,在M+P+TPbL处理下与对照相比差异显著,为CK的98.25%。各处理组与对照相比,磷酸和氨氮的含量均有下降,但是萍蓬草对氨氮的净化效果并不明显。对重金属的净化能力方面,Pb2+、Zn2+、Cu2+含量与对照相比均有降低。说明这三种水生植物对PbL具有较强的净化能力。
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