植物對鎘污染土壤的修復作用

李王鑫

摘 要：此次研究測定不同植物在鎘溶液中的發芽率，觀察植物生長情況，選擇生長良好、發芽率高的植物修復重金屬鎘離子污染土壤，通過修復結果可知，當土壤內鎘離子濃度不同時，不同植物的修復效果存在差異。但蘇丹草、狼尾草對鎘離子的耐受度高，可以應用到鎘污染土壤修復中。

關鍵詞：植物;鎘污染土壤;修復作用

1、材料與方法

1.1測定發芽率

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個培養皿（120mm），經過乙醇洗滌和高溫消毒處理。將定性濾紙放置在培養皿中，選擇浸泡處理后的種子放置在培養皿中，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），詳細記錄種子發芽情況，待至種子發芽后，將培養皿放置在人工氣候箱內，將溫度設定為30℃，濕度設定為70%，光照度設定為80lx。

1.2植物生長試驗

土壤選擇重金屬污染土壤，刺激土壤后放置在陰涼處風干磨碎。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，按照不同土壤含量標準，計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，充分攪拌之后進行風干處理。

在培養箱內，對不同植物種子進行催芽，之后將發芽種子種植在盆內，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、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，放置在烘箱內進行烘干處理，恒溫烤至干燥狀態，將干燥樣品剪成根、莖、葉，之后分別稱取質量，準確計算生物量;2）稱取土壤樣品（0.5g），添加50%鹽酸（10ml），充分混合均勻并溶解。當溶液揮發至近似干燥狀態時，添加濃硝酸（10ml），放置一段時間后，氫氟酸揮發至近似干燥狀態，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%）清晰罐內壁，將溶液轉移至比色管（25ml）內，使用蒸餾水定溶，同時放置到冰箱內待測。3）根、莖、葉處理方法和土壤樣品處理方法一致。

第三，測定標準曲線。1）制備鎘標準貯備液：稱取鎘分0.1g，溶解到硝酸（10ml）中，之后在容量瓶（1L）內定容，獲得鎘貯備液（100mg/ml）。2）配制鎘標準溶液。稱取不同鎘貯備液于容量瓶（100ml）內定容，獲得鎘離子溶液，質量難度分別為0.2mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L。3）繪制標準曲線：通過分光光度計在波長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、結果與分析

2.1發芽率

在經過14d培養之后，對不同植物發芽種子數量、平均發芽率進行計算，結果如表1所示。通過表中數據可知，在全系鎘離子質量濃度下，狼尾草的發芽率大于80%。隨著鎘離子濃度的增加，玉米草發芽率呈現先降低后升高趨勢，最終穩定在70%;蘇丹草發芽率呈現下降趨勢，最終穩定在60%;黑麥草發芽率呈現先升高后降低趨勢，最終穩定在50%;白三葉草的發芽率持續下降，鎘離子濃度較高時，會出現不發芽問題。

2.2植物生長情況

植物在出苗之后，將其放置在室外環境。結果發現，白三葉草根部枯黃，且出現植株矮小、生長緩慢等問題，且隨著鎘離子濃度的上升，植株數量會不斷減少。由于鎘離子會抑制植物光合作用、氧化還原反應的酶活性，從而導致生物量降低，還會影響根系伸長。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，隨著鎘濃度的持續增長，玉米草根質量呈現出先下降、后趨于穩定趨勢，莖葉波動小，所以玉米草對鎘離子的耐受度良好。狼尾草的葉質量先增長，達到峰值后下降，根、莖質量持續上升，表面狼尾草修復多通過莖葉固定吸收。黑尾草在鎘離子影響下，根系活動旺盛，除過根部被鎘離子抑制，其他部位生長波動比較小，因此黑尾草通過根系修復土壤污染。當處于鎘離子含量范圍內時，隨著鎘離子含量的增加，蘇丹草生物量會持續增多，因此該植物對于鎘離子的耐受度非常強。

2.3植物不同部位的鎘離子含量

植物經過室外培養后，選擇植物根莖葉剪碎烘干，并將其置入三角瓶內消解。消解后，通過分光光度計測定溶液中的鎘離子含量。

通過研究結果顯示：第一，當鎘離子含量增加時，玉米草根系內的鎘離子含量就越大，且根系對鎘離子的修復能力越強。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，此時葉片內會產生抗氧化酶，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70%，且不會出現減小趨勢，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，黑麥草吸收量呈現出先升高、后下降趨勢，此時莖、根無顯著變化，可以忽略吸附量、由于黑麥草葉片發達，且莖、根比較弱小，葉片內可以產生抗氧化酶，因此對于鎘離子的固定吸收效果近似于狼尾草。

3、結束語

綜上所述，當土壤內鎘離子濃度不同時，不同植物的修復效果存在差異。但蘇丹草、狼尾草對鎘離子的耐受度高，可以應用到鎘污染土壤修復中。

參考文獻：

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