导　　师： 仇荣亮

学科专业： H3002

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 中山大学

摘　　要： 由于矿山开采、金属冶炼、汽车尾气排放和农业生产等活动不断加剧，重金属污染越来越严重，已成为深受全球关注的环境问题。土壤中过量的有毒重金属通过食物链进入人体，危害人类健康和安全。当今虽然修复土壤重金属污染的技术较多，其中植物修复技术因其廉价、环保等优点成为一项非常有发展前途的土壤重金属污染治理技术。利用超富集植物修复重金属污染土壤是植物修复技术的主要研究方向。由于大多数超富集植物存在生长慢和生物量小等不足，因此通过强化措施提高超富集植物的修复效率是植物修复技术应用的重要发展方向。在自然环境下，重金属复合污染具有普遍性，利用超富集植物修复重金属复合污染土壤更具有实际意义。这需要了解重金属复合污染对超富集植物吸收、富集重金属的特性和耐性的影响以及化学强化措施对提高超富集植物的修复潜力的作用。 本研究以zn超富集植物长柔毛委陵菜(potentilla griffithii var velutina)为对象，通过不同种群、不同培养方式和多重金属复合污染来研究其对zn、pb和cd等重金属的吸收和富集特性及其耐性机制，并对化学物质强化其修复zn、pb和cd等重金属复合污染的土壤的潜力进行研究；以期建立多金属复合污染土壤植物修复的理想模式，为植物修复技术在我国的推广应用提供科学依据和实践参考。主要研究结果如下： 1)长柔毛委陵菜北厂种群的野外植株及其生长的土壤中的zn和cd含量高于跑马坪种群，而种子、活叶、活柄和根中的pb含量却低于跑马坪种群。北厂和跑马坪种群的植株各部位的zn含量在zn≤160 mg·l<'-1>的营养液中培养时没有显著差异，而浓度为240 mg·l<'-1>的zn处理使北厂种群的叶片、叶柄的zn含量显著大于跑马坪种群。跑马坪种群的种子发芽率比北厂种群高22％；不同种群的种子发芽率和幼苗耐性指数随zn、pb和cd处理浓度的增加而总体降低。但两个种群的去灰分热值没有显著差异；长柔毛委陵菜叶片的热值较高，而根部的较低。pb、cd和cu对长柔毛委陵菜的能量累积起抑制作用，而fe、mg和mn则起促进作用。总体来讲，长柔毛委陵菜的北厂和跑马坪种群之间的分化程度不大。 2)zn-cd和zn-pb复合处理都没有促进长柔毛委陵菜对水分的吸收，同时也没有显著抑制生物量的增加。zn-cd复合处理没有促进植物叶绿素含量的增加；而zn-pb复合处理对叶绿素含量的影响为在低浓度时表现协同效应而高浓度时表现拮抗效应。在zn-cd和zn-pb复合处理中，所有处理都使sod的活性不同程度的增加；高cd(20 mg·l<'-1>)和高pb(40 mg·l<'-1>)时添加zn和高zn(100 mg· l<'-1>)时添加cd或pb都降低了cat、pod和apx的活性。同时，高zn、高cd和高pb单处理都显著增加mda的含量。 3)zn-cd和zn-pb复合处理对长柔毛委陵菜吸收、转运和富集zn、cd、pb产生不同影响。在低zn(10 mg·l<'-1>)时cd的添加对植物吸收和富集zn没有显著影响，而pb的添加对植物吸收zn表现出先促进后抑制的趋势，但对zn的富集量没有显著影响。在高zn处理(100 mg·l<'-1>)时，cd和pb促进植物对zn的吸收和富集。在低cd(5 mg·l<'-1>)和低pb(10 mg·l<'-1>)处理中，zn的添加对植物吸收和富集cd和pb无显著影响；但在高cd(20 mg·l<'-1>)和高pb(40 mg·l<'-1>)处理中，zn的添加使地上部的cd和pb含量呈现先增加后减少的趋势，但抑制了根部对cd和pb的吸收。zn-cd复合处理中的高zn处理和高zn时pb的添加分别抑制了zn向叶片和地上部的转运。高pb的添加增加了zn在根中分布，其它复合处理对zn、pb和cd的分布没有显著影响。 4)种子中重金属含量低、死亡器官中重金属含量高、根部滞留pb和cd、体内重金属主要分布在细胞壁和可溶部分以及向活性较弱的化学形态转移是长柔毛委陵菜耐zn、pb和cd单一和复合污染的主要机制。不同zn盐对长柔毛委陵菜的zn亚细胞分布没有明显影响，而硝酸锌使zn的乙醇提取态成为优势形态。 5)在矿土、稻田土和菜园土的培养中，长柔毛委陵菜的生物量和植株的zn、pb和cd含量和富集量都以矿土中的植株最高，稻田土次之，菜园土最小。 6)生长素iaa对稻田土中的长柔毛委陵菜吸收和富集zn、pb、cd和cu都有良好促进作用，同时促进了zn、cd向地上部的转运和植物对zn、cd的富集能力。但生长素iaa对矿土中植株的生长、重金属吸收、转运和富集的促进作用不明显。 7)sdbs和ctab分别对矿土和稻田土中的重金属的解吸效果最好。表面活性剂促进稻田土中的长柔毛委陵菜各部位的生物量增加了0.2～2.5倍，显著促进植物对zn、cd吸收和地上部对pb、cu的吸收；同时显著促使重金属从植物根部向地上部转移，从而提高了重金属在地上部的富集量和分布以及植物对重金属的富集能力。相比而言，表面活性剂对矿土中的植株的强化效果不如稻田土中的植株。表面活性剂强化长柔毛委陵菜对重金属的吸收不但与表面活性剂的增溶、增流作用有关，而且可能与其增加植物细胞膜的透性相关。 8)表面活性剂+edta复合处理除对稻田土中的cd没有显著活化作用外，其它处理均显著提高了土壤中zn、pb、cd和cu的水溶态含量。复合高处理(5mmol·kg<'1>的表面活性剂+10 mmol·kg<-1>的edta)显著促进了长柔毛委陵菜地上部对pb、cu的吸收，而对zn、cd吸收的促进效果弱于pb、cu；同时复合高处理显著促进了zn和pb向地上部的转运，而对cd的转运作用不大，对cu的转运在矿土和稻田土中的植株分别表现抑制和促进作用。同时，复合处理显著促进了植物地上部对zn、pb和cu的富集，对cd富集促进效果较差。总体而言，复合处理对植物吸收、转运和富集重金属的效果要强于表面活性剂处理，尤其体现在复合高处理对pb和lcu的强化上，因此edta适于用来强化长柔毛委陵菜修复pb和cu污染的土壤。 9)在土培实验中，长柔毛委陵菜在矿土中生长最好；长柔毛委陵菜各部位的生物量大小在土培和水培中都表现“叶片>叶柄>根”规律。长柔毛委陵菜对重金属从根部向地上部转运能力大小基本表现为zn>cd>cu>pb。长柔毛委陵菜体内的zn和cd主要富集在其地上部，pb和cu主要富集在根部，但表面活性剂+edta复合处理使pb和icu在地上部的富集量高于根部。培养方式、处理时间、生长环境、土壤类型和化学物质强化都对长柔毛委陵菜吸收重金属产生不同影响。

关 键 词： 长柔毛委陵菜 复合污染 化学物质强化 植物修复 重金属

分 类 号： [X53]

领　　域： [环境科学与工程]