植物中銻的積累過程及銻與砷的復合作用研究.pdf

1、銻是環(huán)境中微量但普遍存在的有毒元素。近年來由于無序的礦山開采和冶煉、落后的工業(yè)生產和集約化的農業(yè)活動造成銻大量的進入環(huán)境中，對人類健康造成極大危害。砷與銻屬于同一主族且經常伴生存在，因此經常會形成砷銻復合污染。植物修復由于其良好的經濟效益與生態(tài)效應獲得了學術界和公眾的廣泛關注。研究銻在植物體內的富集轉化以及砷與銻在植物體內的相互作用對于認識植物耐性機理和植物修復技術的實踐均具有理論與實際意義。本文通過一系列水培實驗，以蕨類植物為主要研究

2、材料，應用生理生化測定技術、氫化物原子熒光光譜法、HPLC-ICP-MS測定技術以及亞細胞分離技術等手段，研究了植物對銻的富集與轉化、砷銻對植物亞細胞間的相互作用以及砷銻形態(tài)在植物吸收富集間的相互作用。主要研究結果如下：
　　 研究了白玉鳳尾蕨與印度芥菜對銻的吸收富集與轉化特征。結果表明，白玉鳳尾蕨(Pteris Cretica‘icai-lineata’)與印度芥菜(Brassica juncea L.Czern)是銻的耐性植

3、物；白玉鳳尾蕨在Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)、TMSb處理下地上部與根中銻最高含量分別為815.6mg/kg和6065.3mg/kg、311.7mg/kg和7624.4mg/kg、185.9mg/kg和229.0mg/kg；印度芥菜在Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)、TMSb處理下地上部與根部中銻最高含量分別為322.3mg/kg和2663.3mg/kg、46.1mg/kg和1022.1mg/kg、7.4 mg/kg和152.5mg/kg，可見白玉鳳尾

4、蕨與印度芥菜對Sb(Ⅲ)的富集轉運能力最強、Sb(Ⅴ)次之、TMSb最弱，其中白玉鳳尾蕨比印度芥菜對銻的富集能力更強。三種形態(tài)的銻處理中，白玉鳳尾蕨與印度芥菜均表現出對Sb(Ⅴ)最強的轉化能力，這兩種植物根部吸收Sb(Ⅴ)后最多18%轉化為Sb(Ⅲ)，但運至地上部以后，83%都轉化為Sb(Ⅲ)；白玉鳳尾蕨與印度芥菜對Sb(Ⅲ)的轉化能力最弱，95%的Sb(Ⅲ)可直接被植物吸收并向地上部運輸，只有5%左右銻被轉化為Sb(Ⅴ)；TMSb處理

5、下，白玉鳳尾蕨可直接吸收轉運TMSb并將其40%左右轉化為Sb(Ⅲ)，6%左右轉化為Sb(Ⅴ)，而印度芥菜將TMSb全部轉化為無機銻，且整株植物Sb(Ⅲ)占95%以上
　　 研究了四種蕨類植物對砷銻的吸收富集與亞細胞分布。結果表明，圓蓋陰石蕨(Humata tyermanni Moore)、白玉鳳尾蕨(P.cretica)、劍葉鳳尾蕨(Pteris ensiformisBurm)、傅氏鳳尾蕨(Pteris fauriei Hie

6、ron)根部砷最高含量分別為18.7mg/kg、153.9mg/kg.309.2 mg/kg、293.0 mg/kg，銻最高含量分別為2359.9 mg/kg、4985.8 mg/kg、6404.5 mg/kg、5111.7 mg/kg，這四種植物都是砷銻的耐性植物且鳳尾蕨屬(白玉鳳尾蕨、劍葉鳳尾蕨、傅氏鳳尾蕨)植物對砷銻的耐性要高于陰石蕨屬(圓蓋陰石蕨)植物；銻的加入能顯著提高四種蕨類植物根與根狀莖砷含量，卻顯著降低傅氏鳳尾蕨葉與莖部

7、砷含量，尤其是劍葉鳳尾蕨根部與圓蓋陰石蕨葉部，前者加入銻以后砷含量由46.5mg/kg增至153.9mg/kg，增幅達231%；后者加入銻以后砷含量由3.5mg/kg降至1.7mg/kg，降幅達51%。四種蕨類植物體內各部位胞液、細胞壁與細胞器砷含量分別占43%-91%、7%-41%、2%-19%，銻含量分別占2%-34%、44%-93%、1%-21%，因此四種蕨類植物其亞細胞砷含量分布特征均為：胞液>細胞壁>細胞器，銻含量分布特征均為

8、：細胞壁>胞液>細胞器。
　　 研究了波士頓蕨(Nephrolepis exaltata)體內砷銻形態(tài)與亞細胞間的相互作用。結果顯示，在波士頓蕨體內，砷銻之間具有相互抑制的作用。相對于10mg/LAs處理來說，銻的加入能夠降低波士頓蕨體內各部位砷含量，降幅最高達62%，但是可促使根部細胞壁中的砷向胞液與細胞器轉移，也可以促使羽葉與葉柄胞液處的砷向細胞壁與細胞器轉移；銻的加入總能讓砷含量最高的某一亞細胞組分向其他組分轉移。相對于2

9、0mg/LSb處理來說，砷的加入能夠降低波士頓蕨體內各部位銻含量，降幅最高達78%，但可促使波士頓蕨根部細胞器中的銻向細胞壁與胞液轉移，也可以促使羽葉與葉柄處細胞壁向其他兩個亞細胞組分轉化。
　　 在砷處理下，波士頓蕨體內羽葉DMA含量可占總砷的58%，Sb(Ⅲ)的加入使各部位As(Ⅲ)所占的比例由18%-30%降至13%-17%。在銻處理下，波士頓蕨體內Sb(Ⅲ)高達94%以上；加入Sb(Ⅲ)以后，波士頓蕨根部與葉柄處Sb(Ⅴ