碳水化合物及脂肪在黑麦草吸收多环芳烃中的作用

论文摘要

植物吸收有机污染物的实质是有机污染物在植物有机组分和环境介质之间的平衡分配过程。本文在评述植物吸收有机污染物领域相关研究现状的基础上，以多环芳烃(PAHs)作为疏水性有机污染物的代表，研究了碳水化合物及脂肪在植物吸附／吸收有机污染物中的作用及影响因素，并在此基础上建立了预测植物吸附有机污染物的改进模型；探讨了表面活性剂对植物吸收PAHs的影响；并通过荧光显微技术观察了PAHs在植物细胞内的迁移和积累，试图探明植物吸收有机污染物的过程及机理，为保障农产品安全、指导植物修复实践提供理论依据。论文取得一些有价值的结果：(1)发现除脂肪外，碳水化合物是植物体中吸收积累疏水性有机污染物的另一重要有机组分。单位质量黑麦草脂肪的吸附能力比其碳水化合物高约44倍，而碳水化合物的质量分数约为脂肪的98倍，其对疏水性有机污染物的吸附作用不容忽视。在此基础上建立了改进的植物吸附有机污染物预测模型，显著降低了预测误差。计算发现脂肪和碳水化合物对黑麦草根系吸附5种PAHs的贡献率分别26.69％～35.39％和64.61％～73.31％。(2)表面活性剂可显著改变PAHs在碳水化合物上的吸附能力，影响PAHs在植物体内的迁移，可用于调控植物吸收积累有机污染物。阳离子表面活性剂可增强PAHs在碳水化合物上的吸附，抑制其在植物体内迁移；阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及生物表面活性剂可降低PAHs在碳水化合物上的吸附，增强其在植物体内的迁移。如水培体系中低浓度鼠李糖脂能促进黑麦草根系吸收PAHs，浓度接近0.5 CMC时促进效果最强，此时根系中菲和芘的含量分别为对照的9.07和1.98倍。(3)用传统荧光显微镜(FM)以及单光子激光共聚焦扫描荧光显微镜(SPLCSM)观察发现，芘在植物中主要通过质外体传输方式在植物细胞间隙的细胞壁组织中迁移；吸收平衡后，芘主要积累在植物细胞的细胞壁中。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 第一章 植物吸收积累有机污染物的研究进展
• 1 植物吸收有机污染物的研究历史
• 2 植物吸收有机污染物的途径及影响因素
• 2.1 根部吸收
• 2.2 根部向茎叶的传输
• 2.3 茎叶吸收
• 3 植物吸收积累有机污染物的预测模型
• 3.1 经验公式
• 3.2 预测模型
• 4 植物有机组分对有机污染物的吸附
• 5 荧光显微技术在研究植物吸收有机污染物中的应用
• 6 本论文的研究内容
• 第二章 脂肪和碳水化合物对PAHs的吸附作用及影响因素
• 1 实验部分
• 1.1 实验材料与仪器
• 1.2 实验方法
• 1.3 分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 黑麦草根系吸附PAHs
• 2.2 黑麦草根系脂肪和碳水化合物吸附PAHs
• 2.3 植物吸附有机污染物的改进模型
• 2.4 影响因素
• 3 小结
• 第三章 鼠李糖脂对黑麦草吸收PAHs的作用机理
• 1 实验部分
• 1.1 实验材料与仪器
• 1.2 实验方法
• 1.3 样品中PAHs的分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 鼠李糖脂对PAHs的增溶作用
• 2.2 鼠李糖脂对黑麦草生长的影响
• 2.3 鼠李糖脂对黑麦草吸收PAHs的影响
• 2.4 鼠李糖脂促进黑麦草吸收PAHs的机理
• 3 小结
• 第四章 荧光显微技术观察PAHs在植物体内的迁移与积累
• 1 实验部分
• 1.1 实验材料与仪器
• 1.2 实验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 芘的荧光信号
• 2.2 SPLCSM观察黑麦草根吸收芘
• 2.3 用FM及SPLCSM观察洋葱表皮细胞吸收芘
• 3 小结
• 第五章 研究结论、创新点及展望
• 1 研究结论
• 1.1 碳水化合物及脂肪对PAHs的吸附作用及影响因素
• 1.2 表面活性剂对黑麦草吸收PAHs的作用
• 1.3 荧光显微技术观察PAHs在植物体内的迁移与积累
• 2 创新点
• 3 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文