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为选择和筛选富集重金属或对重金属具有耐性的植物,以达到利用植物修复重金属污染土壤的目的,本研究通过室外盆栽的方法,根据超富集植物的特征,对12科28种植物进行了筛选,研究了植物品种对重金属Zn、Cu、Pb、Cd的富集能力、转运能力,为植物修复工作提供理论依据。主要研究结果和结论如下:
1、杂草中超富集植物的筛选依据超富集植物生物量大、生长适应能力强的基本特征,在地质大学的校园内某杂草坪中选取8种杂草作为研究对象,通过往土壤中注入一定浓度的重金属溶液,模拟污染环境。结果表明,不同杂草对同一种重金属的富集能力存在较大的差别,同一杂草的不同器官对重金属的富集能力也有很大的差别。丁香蓼、田紫草的根对Cu有较强的富集能力,其富集系数分别为8.70和2.96,Cu的含量也分别到达了856.25mg·kg-1,331.54mg·kg-1。丁香蓼的根、野艾蒿的地上部和地下部对Zn有较强的富集能力,富集系数分别为2.25、1.89、1.72,丁香蓼的根,Zn的含量达到了1260.41 mg·kg-1。救荒野豌豆和田紫草对Cd有较强的富集能力,特别是救荒野豌豆,其地下部和地上部的富集系数分别达到了15.89、6.02,而且具有很强的向上转移的能力,具备了超富集植物的某些特征,进一步的研究价值较大。
2、蔬菜中超富集植物的筛选及蔬菜安全通过室内盆栽实验,研究了武汉市郊某蔬菜基地中9种常见蔬菜富集重金属的能力,并对蔬菜安全问题进行了调查。模拟污染土壤,重金属Zn、Cu、Pb、Cd的浓度分别为500 mg·kg-1、300 mg·kg-1、500 mg·kg-1、5 mg·kg-1。研究结果表明:蔬菜对Zn、Cu的富集要大于对Pb、Cd的富集,其中菜薹、茼蒿、萝卜菜、青菜、荠菜的根中Cu的含量均在1000 mg·kg-1以上。另外通过对蔬菜安全的调查发现,若按照国家绿色无公害蔬菜的标准,除Cd以外,其余三种重金属的含量均在该标准范围内。
3、11种被子植物对重金属的富集在武汉植物园选取了11种与目前已报道的超富集植物同科属的被子植物为研究对象,通过室外盆栽实验,研究其对重金属Zn、Cu、Pb、Cd的富集能力。模拟污染土壤中四种重金属的浓度分别为250 mg·kg-1、150 mg·kg-1、250 mg·kg-1、2.5 mg·kg-1。结果表明:该11种植物对重金属的富集能力强,四种重金属的平均转运系数均大于1。南山堇菜的地下部分对Cu、Pb、Cd都具有较强的富集能力,富集系数分别达到了2.99、1.78、7.81,具有进一步研究的价值。
4、救荒野豌豆对Cd的富集研究了单一Cd和Cd、Zn复合污染对救荒野豌豆生长及吸收富集重金属Cd的影响。以武汉市郊某蔬菜基地的农田土为实验土壤,分别加入5种质量分数的Cd2+(5、20、50、100、200 mg·kg-1,Zn的添加质量分数为150 mg·kg-1),模拟污染土壤,进行盆栽试验,每盆移栽生长一致、数量相同的植株幼苗。结果表明:植株根、茎、叶、豆中w(Cd)随着土壤中w(Cd)的增加而增加,且根>茎>叶>豆。当土壤浓度为5 mg·kg-1时,根部的富集系数达到了17.18。但是,随着w(Cd)的增加,富集系数逐渐减少。在复合污染条件下,植物对Cd、Zn的吸收存在着协同效应,尤其是根部对镉的吸收有了显著的提高。救荒野豌豆不仅能在高浓度的镉污染土壤中正常生长,而且其根部的w(Cd)要远远大于地上部分,说明它是一种镉的排异植物。