植物對鎘污染土壤的修復(fù)作用

李王鑫

摘 要：此次研究測定不同植物在鎘溶液中的發(fā)芽率，觀察植物生長情況，選擇生長良好、發(fā)芽率高的植物修復(fù)重金屬鎘離子污染土壤，通過修復(fù)結(jié)果可知，當(dāng)土壤內(nèi)鎘離子濃度不同時(shí)，不同植物的修復(fù)效果存在差異。但蘇丹草、狼尾草對鎘離子的耐受度高，可以應(yīng)用到鎘污染土壤修復(fù)中。

關(guān)鍵詞：植物;鎘污染土壤;修復(fù)作用

1、材料與方法

1.1測定發(fā)芽率

此次研究選擇5種植物種子，分別為白三葉草、狼尾草、黑麥草、蘇丹草和玉米草。選擇90個(gè)培養(yǎng)皿（120mm），經(jīng)過乙醇洗滌和高溫消毒處理。將定性濾紙放置在培養(yǎng)皿中，選擇浸泡處理后的種子放置在培養(yǎng)皿中，配置不同濃度含鎘離子溶液，并且將其滴加在濾紙上，確保濾紙濕潤度。每相隔1d滴加鎘離子溶液（5ml），詳細(xì)記錄種子發(fā)芽情況，待至種子發(fā)芽后，將培養(yǎng)皿放置在人工氣候箱內(nèi)，將溫度設(shè)定為30℃，濕度設(shè)定為70%，光照度設(shè)定為80lx。

1.2植物生長試驗(yàn)

土壤選擇重金屬污染土壤，刺激土壤后放置在陰涼處風(fēng)干磨碎。配制污染土壤：將純氯化鎘作為鎘污染試劑，將土壤（500g）添加到盆子內(nèi)，按照不同土壤含量標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出不同盆栽的鎘離子含量，之后將鎘離子含量配制為溶液，充分?jǐn)嚢柚筮M(jìn)行風(fēng)干處理。

在培養(yǎng)箱內(nèi)，對不同植物種子進(jìn)行催芽，之后將發(fā)芽種子種植在盆內(nèi)，確保土壤含水率在65%，生長周期為45d。

1.3測定植物與土壤鎘離子

第一，儀器與試劑。使用原子吸收分光光度計(jì)、氫氟酸、濃硝酸、高氯酸、麥芽糖、甘氨酸等試劑，選用試劑均為分析純。

第二，樣品預(yù)處理。1）植物生長45d后，分離植物和土壤，將根系周邊土壤去除，并且使用自來水沖洗干凈。之后使用蒸餾水清洗，放置在烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干處理，恒溫烤至干燥狀態(tài)，將干燥樣品剪成根、莖、葉，之后分別稱取質(zhì)量，準(zhǔn)確計(jì)算生物量;2）稱取土壤樣品（0.5g），添加50%鹽酸（10ml），充分混合均勻并溶解。當(dāng)溶液揮發(fā)至近似干燥狀態(tài)時(shí)，添加濃硝酸（10ml），放置一段時(shí)間后，氫氟酸揮發(fā)至近似干燥狀態(tài)，之后添加高氯酸（10ml）。在消解期間，必須加蓋封蓋，混合均勻之后，確保樣品充分溶解。使用稀硝酸（5%）清晰罐內(nèi)壁，將溶液轉(zhuǎn)移至比色管（25ml）內(nèi)，使用蒸餾水定溶，同時(shí)放置到冰箱內(nèi)待測。3）根、莖、葉處理方法和土壤樣品處理方法一致。

第三，測定標(biāo)準(zhǔn)曲線。1）制備鎘標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取鎘分0.1g，溶解到硝酸（10ml）中，之后在容量瓶（1L）內(nèi)定容，獲得鎘貯備液（100mg/ml）。2）配制鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液。稱取不同鎘貯備液于容量瓶（100ml）內(nèi)定容，獲得鎘離子溶液，質(zhì)量難度分別為0.2mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L。3）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：通過分光光度計(jì)在波長228.8nm位置，添加0.2mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L鎘離子溶液各1ml，檢測吸光度，之后將吸光度對濃度制作曲線圖，如圖1所示。

2、結(jié)果與分析

2.1發(fā)芽率

在經(jīng)過14d培養(yǎng)之后，對不同植物發(fā)芽種子數(shù)量、平均發(fā)芽率進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。通過表中數(shù)據(jù)可知，在全系鎘離子質(zhì)量濃度下，狼尾草的發(fā)芽率大于80%。隨著鎘離子濃度的增加，玉米草發(fā)芽率呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，最終穩(wěn)定在70%;蘇丹草發(fā)芽率呈現(xiàn)下降趨勢，最終穩(wěn)定在60%;黑麥草發(fā)芽率呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，最終穩(wěn)定在50%;白三葉草的發(fā)芽率持續(xù)下降，鎘離子濃度較高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不發(fā)芽問題。

2.2植物生長情況

植物在出苗之后，將其放置在室外環(huán)境。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白三葉草根部枯黃，且出現(xiàn)植株矮小、生長緩慢等問題，且隨著鎘離子濃度的上升，植株數(shù)量會(huì)不斷減少。由于鎘離子會(huì)抑制植物光合作用、氧化還原反應(yīng)的酶活性，從而導(dǎo)致生物量降低，還會(huì)影響根系伸長。所以此次研究選擇狼尾草、蘇丹草、玉米草和黑麥草作為分析對象。

在不同鎘離子土壤中，隨著鎘濃度的持續(xù)增長，玉米草根質(zhì)量呈現(xiàn)出先下降、后趨于穩(wěn)定趨勢，莖葉波動(dòng)小，所以玉米草對鎘離子的耐受度良好。狼尾草的葉質(zhì)量先增長，達(dá)到峰值后下降，根、莖質(zhì)量持續(xù)上升，表面狼尾草修復(fù)多通過莖葉固定吸收。黑尾草在鎘離子影響下，根系活動(dòng)旺盛，除過根部被鎘離子抑制，其他部位生長波動(dòng)比較小，因此黑尾草通過根系修復(fù)土壤污染。當(dāng)處于鎘離子含量范圍內(nèi)時(shí)，隨著鎘離子含量的增加，蘇丹草生物量會(huì)持續(xù)增多，因此該植物對于鎘離子的耐受度非常強(qiáng)。

2.3植物不同部位的鎘離子含量

植物經(jīng)過室外培養(yǎng)后，選擇植物根莖葉剪碎烘干，并將其置入三角瓶內(nèi)消解。消解后，通過分光光度計(jì)測定溶液中的鎘離子含量。

通過研究結(jié)果顯示：第一，當(dāng)鎘離子含量增加時(shí)，玉米草根系內(nèi)的鎘離子含量就越大，且根系對鎘離子的修復(fù)能力越強(qiáng)。玉米草莖葉部位的鎘離子含量少，主要是由于植物通過根系對鎘離子進(jìn)行固定吸收。第二，狼尾草葉片的鎘離子含量最多，主要根系無法固定重金屬，需要通過葉片積累重金屬，此時(shí)葉片內(nèi)會(huì)產(chǎn)生抗氧化酶，從而清除超氧自由基，因此耐金屬效果顯著。狼尾草的鎘離子去除率高達(dá)70%，且不會(huì)出現(xiàn)減小趨勢，因此狼尾草的鎘耐受度良好。第三，黑麥草通過葉片積累鎘離子，隨著鎘離子含量的增加，黑麥草吸收量呈現(xiàn)出先升高、后下降趨勢，此時(shí)莖、根無顯著變化，可以忽略吸附量、由于黑麥草葉片發(fā)達(dá)，且莖、根比較弱小，葉片內(nèi)可以產(chǎn)生抗氧化酶，因此對于鎘離子的固定吸收效果近似于狼尾草。

3、結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)土壤內(nèi)鎘離子濃度不同時(shí)，不同植物的修復(fù)效果存在差異。但蘇丹草、狼尾草對鎘離子的耐受度高，可以應(yīng)用到鎘污染土壤修復(fù)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]李信茹，米屹東，魏源，周民.叢枝菌根真菌-植物共生體系在重金屬污染土壤修復(fù)上的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2020，40（05）：14-18.

[2]陳誠，李中寶，鄧楠鑫，梅平.6種植物對銅污染土壤的修復(fù)作用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，49（01）：68-74.