镉超积累花卉植物的识别及其化学强化

论文摘要

超积累植物是植物提取修复的核心,同时也是污染环境修复领域研究的热点与前沿。目前已发现的超积累植物种类和数量较少,其中尚未有关于花卉植物的系统报道,花卉植物如果能在美化环境的同时修复污染土壤,将会带来巨大的生态和经济效益。根据初步筛选实验结果,确定花卉植物紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙（Impatiens Balsamina L.）、金盏菊（Calendula officinalis L.）和蜀葵（Althaea rosea Cav.）为研究对象,进行单一Cd污染的盆栽浓度梯度实验（Cd≤100 mg kg-1）及Cd-Pb复合污染的水培实验。结果表明,紫茉莉具备Cd超积累植物的特征；凤仙和金盏菊虽然不是超积累植物,但它们吸收的Cd含量较高,尤其是金盏菊对Cd的积累能力最强,也可对重金属Cd污染土壤修复起到一定的作用；蜀葵在适当的强化条件下具有成为Cd超积累植物的潜力。进一步以紫茉莉为研究对象,对其进行高浓度Cd单一污染盆栽浓度梯度实验（100mg kg-1≤Cd≤500 mg kg-1）及针对Cd处理浓度为100mg kg-1土壤的化学强化实验。前者结果表明,紫茉莉的耐Cd水平为300mg kg-1,此时紫茉莉没有表现出明显的受毒害症状,地上部Cd含量超过了Cd超积累植物的临界含量标准值,转移系数及富集系数均大于1.0；后者结果表明,EGTA和SDS能够提高植物的生物量,EDTA对植物产生了一定的毒性,抑制了植物的生长,然而它们却都能够促进植物对Cd的积累,尤其对于强化剂以溶液形式在植株收获前一个月投加到土壤中的处理,强化效果显著提高。进一步以金盏菊为研究对象,针对Cd处理浓度为30、100mg kg-1的土壤进行化学强化实验。结果表明,在适宜的SDS和EGTA处理浓度下金盏菊的生物量以及地上部积累的Cd总量都有所增加,并且该植物的地上部所积累的Cd总量整体上明显高于根部,对Cd污染土壤的提取作用也很大。进一步以蜀葵为研究对象,针对Cd处理浓度为30、100mg kg-1的土壤进行化学强化实验。结果表明,蜀葵在适宜的化学强化条件下,地上部Cd含量超过了Cd超积累植物所应达到的临界含量标准值,其它超积累植物的特征也均满足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 污染土壤修复概况
• 1.1.1 土壤污染的来源及危害
• 1.1.2 土壤污染的特点
• 1.1.3 污染土壤的修复进展
• 1.2 植物修复的含义
• 1.2.1 植物修复的概述
• 1.2.2 植物修复的特点及优势
• 1.2.3 植物修复的基本类型
• 1.3 重金属污染土壤的植物修复
• 1.3.1 重金属污染土壤的修复概况
• 1.3.2 修复植物的基本特征及判断标准
• 1.3.3 修复植物的筛选
• 1.3.4 Cd污染土壤概况及Cd超积累植物
• 1.4 植物修复的化学强化
• 1.4.1 螯合强化
• 1.4.2 表面活性剂强化
• 1.5 花卉植物应用于重金属污染土壤修复研究的可行性
• 1.5.1 花卉植物资源及优势
• 1.5.2 花卉植物在大气及水体保护中的应用
• 1.5.3 花卉植物的选择
• 1.6 本论文的研究意义及内容
• 第2章 单一Cd污染条件下花卉植物的耐性及积累性研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验条件
• 2.2.2 实验设计
• 2.2.3 盆栽实验与植物生长管理
• 2.2.4 样品分析及数据处理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 四种花卉植物对Cd的耐性研究
• 2.3.2 四种花卉植物对Cd的积累性研究
• 2.4 小结
• 第3章 Cd-Pb复合污染条件下花卉植物的生长反应与积累性研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验条件与实验设计
• 3.2.2 样品分析及数据处理
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 四种花卉植物的生长情况
• 3.3.2 四种花卉植物对Cd、Pb的积累性研究
• 3.4 小结
• 第4章 紫茉莉耐Cd水平及化学强化条件下对Cd的耐性及积累性研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验设计与实验条件
• 4.2.2 样品分析及数据处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 高浓度Cd污染条件下紫茉莉的耐性研究
• 4.3.2 高浓度Cd污染条件下紫茉莉的积累性研究
• 4.3.3 化学强化条件下紫茉莉的耐性研究
• 4.3.4 化学强化条件下紫茉莉的积累性研究
• 4.3.5 土壤中有效态Cd
• 4.3.6 植株各器官积累Cd能力比较
• 4.4 小结
• 第5章 化学强化条件下金盏菊对Cd的耐性及积累性研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验设计与实验条件
• 5.2.2 样品分析及数据处理
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 化学强化条件下金盏菊的耐性研究
• 5.3.2 化学强化条件下金盏菊的积累性研究
• 5.3.3 土壤中有效态Cd
• 5.4 小结
• 第6章 化学强化条件下蜀葵对Cd的耐性及积累性研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料与方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 化学强化条件下蜀葵的耐性研究
• 6.3.2 化学强化条件下蜀葵的积累性研究
• 6.3.3 土壤中有效态Cd
• 6.4 小结
• 第7章 总结论与展望
• 7.1 总结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文