陽(yáng)見(jiàn)　張茜茜　白院生

摘要：以雨久花科、鳳眼藍(lán)屬植物鳳眼蓮（Eichhomia crassipes）為材料，研究不同比例Pb尾礦滲出液對(duì)鳳眼蓮幼苗的生長(zhǎng)和Pb富集能力的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨著Pb尾礦滲出液濃度不斷升高，鳳眼蓮的生長(zhǎng)指標(biāo)有所下降，尤其是在Pb尾礦滲出液體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)。在Pb尾礦滲出液體濃度為100%時(shí)，葉綠素a、b和類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照相比分別下降了28%、46%和11 %。而地上和地下部的超氧化物歧化酶（SOD）活性都隨Pb尾礦滲出液濃度的升高而增加；在100%Pb尾礦滲出液脅迫下，地上和地下部過(guò)氧化物酶（POD）活性上升最顯著，分別是對(duì)照的3.2倍和2.8倍。鳳眼蓮地上和地下部分的丙二醛（MDA）質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨Pb液體濃度的提高而增高。試驗(yàn)結(jié)果表明，鳳眼蓮對(duì)Pb尾礦滲出液脅迫有所抗性，因此，鳳眼蓮對(duì)Pb尾礦滲出液污染有有一定的修復(fù)作用。

關(guān)鍵詞：鳳眼蓮；Pb富集；Pb脅迫；修復(fù)

水體重金屬污染是指含有重金屬離子的污染物進(jìn)入水體對(duì)水體造成的污染。其中最嚴(yán)重的是由礦冶、化工、機(jī)械制造等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含有鉻、鎘、銅、汞、鎳、鋅、鉛等重金屬離子的水體污染。水體重金屬的污染來(lái)源主要包括自然源和人為源兩大部分。自然源是指重金屬通過(guò)地質(zhì)侵蝕或巖石風(fēng)化等自然途徑進(jìn)入水體，但此種途徑并不會(huì)對(duì)水體造成污染；人為源主要包括礦山開采、金屬冶煉、化工生產(chǎn)廢水、使用農(nóng)藥化肥以及生活垃圾等方面，是水體重金屬污染的主要來(lái)源[1]。目前，水體重金屬污染是中國(guó)水環(huán)境中最為突出的問(wèn)題之一。

文獻(xiàn)表明，鳳眼蓮對(duì)重金屬的富集與凈化能力很強(qiáng)，濃縮倍數(shù)由幾十至上百倍，隨金屬離子的不同而異，凈化能力表現(xiàn)為Pb>Cr>Cd，且植株幼體的吸收富集能力大于成體，而且鳳眼蓮對(duì)重金屬的去除主要是依靠根部，其吸收值是莖葉部的幾十至幾百倍。蔡成翔等通過(guò)實(shí)驗(yàn)指出鳳眼蓮在快速高效去除低濃度含鉛廢水、治理含鎘廢水和作為銅污染廢水的指示性植物等方面有良好的應(yīng)用前景[2]。

江西德興鉛礦每年排出大量的尾礦滲出液，其主要成分為Pb，對(duì)環(huán)境造成很大的污染。

本研究以鳳眼蓮為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)盆栽試驗(yàn)分析其對(duì)Pb的吸收、積累情況，以及在重金屬Pb脅迫下植物的根系耐性指數(shù)等，為鳳眼蓮對(duì)Pb污染水體修復(fù)提供理論依據(jù)。

1.試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所需植物鳳眼蓮幼苗取于江西省贛州市興國(guó)縣，Pb 尾礦滲出液來(lái)源于江西省德興鉛礦尾礦壩。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前將試驗(yàn)所需幼苗用自來(lái)水清洗干凈，并選用植株大小均勻的4株分別栽植于每個(gè)容器（1L）中，采用約5mm厚的聚乙烯塑料跑木板固定幼苗，每個(gè)容器中加入800ml的1/4Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，預(yù)培養(yǎng)5天后進(jìn)行處理，處理分為4個(gè)，對(duì)照（CK）為1/4Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，處理為純尾礦滲出液（Pb—TL）；每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。處理過(guò)程中所消耗的液體用自來(lái)水進(jìn)行補(bǔ)充。

處理30天后取樣，把植株分為地上和地下兩個(gè)部分，植株樣品用自來(lái)水和蒸餾水進(jìn)行沖洗，并用吸水紙吸干植物材料表面的水分，放入冰箱以備測(cè)定相關(guān)生長(zhǎng)指標(biāo)、耐性指數(shù)和Pb含量測(cè)定。

1.3測(cè)定方法

用尺子測(cè)量植株的地上、地下部的長(zhǎng)度；用千分之一電子秤稱量植株樣品的鮮重；用105℃殺青植物材料2h，然后在80℃烘干至恒量后所得；五種植物地上部和地下部材料采取HNO3-HClO4濕法消化法，用火焰原子分光光度計(jì)（型號(hào)：AAS990）測(cè)定植物材料中Pb離子的含量[3]。

植物耐性指數(shù)的計(jì)算采用Jiang等人的方法[4]；運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)采用Sund等人的方法。

耐性指數(shù)Tolerance index（TI%）=Pb尾礦滲出液處理植株根長(zhǎng)/對(duì)照植株根長(zhǎng)×100%。

運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)T燃燒location Factor（TF）=地上部分重金屬含量/地下部分重金屬含量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel統(tǒng)計(jì)和SPSS 13.0軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）和LSd檢驗(yàn)；差異性在0.05一下為顯著性（p<0.05）。

2.結(jié)果與分析

2.1 Pb尾礦滲出液脅迫對(duì)五種水生植物株高和根長(zhǎng)的影響

由表1可見(jiàn)，鳳眼蓮的各項(xiàng)生理指標(biāo)與對(duì)照相比，都有幾乎呈下降趨勢(shì)，其中在100%Pb尾礦滲出液脅迫下，株高和根長(zhǎng)顯著下降，分別是對(duì)照的98%和89%。與對(duì)照相比，60%Pb尾礦滲出液的地上部分和地下部分的干質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，分別是對(duì)照的86%和13%。在100%Pb尾礦滲出液脅迫下，鳳眼蓮的地上部干質(zhì)量是對(duì)照的63%，隨著Pb尾礦滲出液的濃度的增高，鳳眼蓮的耐性指數(shù)也在隨之降低，其中在100%Pb尾礦滲出液處理下的耐性指數(shù)是對(duì)照的8194%，這就說(shuō)明在100%Pb尾礦滲出液處理下，植物受到了較大的迫害。

2.2 Pb尾礦滲出液脅迫對(duì)鳳眼蓮植物生理指標(biāo)的影響

（1）對(duì)葉綠素含量和細(xì)胞膜透性的影響 由表2可知，隨著Pb尾礦滲出濃度的提高，鳳眼蓮中葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量隨之下降，尤其是在Pb尾礦含量濃度為100% 時(shí)，葉綠素a、b和類胡蘿卜素分別是對(duì)照的28%、46%和11 %。

不同濃度處理下的鳳眼蓮地上部細(xì)胞的相對(duì)電導(dǎo)率均比高于對(duì)照，尤其是在100% 尾礦滲出液處理下；同時(shí)，不同濃度處理下鳳眼蓮地下部細(xì)胞的相對(duì)電導(dǎo)率均比對(duì)照有所升高，但差異不顯著。

（2）對(duì)POD、SOD 酶活性的影響 由表3可知，鳳眼蓮地上部和地下部的 POD活性較對(duì)照高，其中Pb尾礦滲出液濃度為100%處理下POD 活性達(dá)到最高，地上和地下部POD值分別是對(duì)照的3.2倍和2.8倍。鳳眼蓮地上部分各處理SOD活性隨Pb尾礦滲出液濃度的升高而增加，100%尾礦滲出液處理?xiàng)l件下，鳳眼蓮地上部分SOD活性是對(duì)照的1.2倍，差異顯著；而地下部分的SOD活性變化不顯著。而且，Pb尾礦滲出液濃度為 40%—60%時(shí)，對(duì)鳳眼蓮幼苗地上和地下部分中的 POD和 SOD活性均有較強(qiáng)的誘導(dǎo)能力。

（3）對(duì)脯氨酸和丙二醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 表4中地上和地下部分得最高點(diǎn)為100%Pb滲出液，分別是對(duì)照的13倍和12倍，差異顯著。說(shuō)明重金屬Pb對(duì)鳳眼蓮的傷害隨著濃度的升高而加重，而Pb在鳳眼蓮對(duì)重金屬的抗性能力提高方面起到積極的作用。

表4中數(shù)據(jù)顯示，隨Pb脅迫濃度增加，鳳眼蓮中丙二酵含量先增后降，并均比對(duì)照CK高。這說(shuō)明Pb脅迫時(shí)，達(dá)到一定濃度會(huì)使鳳眼蓮的不飽和脂肪酸合成，或者可能因?yàn)榭寡趸讣訌?qiáng)了對(duì)O-2的清除，而導(dǎo)致MDA的積累量減小。

3.討論

本研究結(jié)果表明，鳳眼蓮地上部分生長(zhǎng)指標(biāo)隨著Pb尾礦滲出液濃度的增加先上升后下降，地上部分先下降后上升。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低決定植物光合作用水平[5]。本試驗(yàn)中，鳳眼蓮在不同濃度的Pb尾礦滲出液處理下，與對(duì)照相比，葉綠素 a、b及類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，這就說(shuō)明重鳳眼蓮體內(nèi)葉綠體結(jié)構(gòu)受到了重金屬Pb的嚴(yán)重迫害。

過(guò)氧化物酶是在植物呼吸代謝過(guò)程中起重要作用的抗氧化酶之一。此次試驗(yàn)表明，在Pb液的不同濃度處理下，鳳眼蓮地上和地下部分POD的活性都有所上升。超氧化物歧化酶活性是也是反映植物抗逆性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一[6]。在本試驗(yàn)中，地上部分的SOD活性低于地下部分，表明鳳眼蓮根部受到脅迫較大。

脯氨酸是逆境下植物細(xì)胞質(zhì)中調(diào)節(jié)滲透壓的相容性溶質(zhì)，主要參與細(xì)胞水平上的滲透調(diào)節(jié)。逆境下，脯氨酸在植物體內(nèi)大量積累能夠降低細(xì)胞的水勢(shì)，避免細(xì)胞脫水，提高植物高滲溶液中獲得水分，維持新陳代謝正常的進(jìn)行[7]。逆境脅迫下植物體內(nèi)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)維持細(xì)胞膨壓、促進(jìn)光合作用、參與植株體內(nèi)活性氧自由基的清除等功能，同時(shí)防止原生質(zhì)脫水，而且還起到了平衡細(xì)胞質(zhì)與液泡間的滲透勢(shì)等多種作用，減低質(zhì)膜受傷害的程度，從而提高抗逆能力[8]。

因此，鳳眼蓮可以通過(guò)自身的生理方面的調(diào)節(jié)，對(duì)重金屬Pb脅迫有很好的抵抗能力，Pb尾礦滲出液利用SOD和POD酶活性的作用，來(lái)減輕細(xì)胞膜受迫害程度，游離脯氨酸在鳳眼蓮體內(nèi)的積累也增加了細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)作用，使鳳眼蓮對(duì)重金屬Pb的抗性有所提高。此研究表明，鳳眼蓮是優(yōu)良的Pb污染水體環(huán)境修復(fù)的植物材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海東，方鳳滿，謝宏芳.中國(guó)水體重金屬污染源現(xiàn)狀及展望.廣東微量元素科學(xué)，2010，17-1.

[2]蔡成翔，王華敏，張宗明.鳳眼蓮對(duì)銅、鉛、鎘、鋅、鐵等離子的短期凈化機(jī)制研究[J].樂(lè)山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，19（5）：69-74.

[3]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000，12-24.

[4]Han Y L，Yuan H Y，Huang S Z.Cadmium tolerance and accumulation by two species of Iris[J].Ecoloxicology，2007，16（8）：57-63.

[5]秦天才，阮捷，王臘嬌.鎘對(duì)植物光合作用的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2000，（3）：33-44.

[6]王建華，劉鴻先，徐 同.超氧化物歧化酶（SOD）在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理學(xué)通訊，1989，（1）：1-7.

[7]高占武.紫花苜宿對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫的適應(yīng)性響應(yīng)[D].長(zhǎng)春，東北師范大學(xué)，2006.

[8]郁萬(wàn)文，曹福亮.高溫脅迫下銀杏葉片部分滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化[J].福建林業(yè)科技，2008，35（2）：126-128.