当前世界环境

介绍

工业化和人类活动的发展导致重金属积累增加，导致土壤污染。¹一般来说，重金属是不可生物降解的，因此可以在环境段中维持较长时间。由于这种生物蓄积性，重金属可以改变食物链，对植物、人类和动物造成各种毒害作用。在环境中，最常见的有毒金属是镉、铅、汞、砷、铬和铜。²铬通常两种氧化态存在于土壤中的铬（VI）是在高剂量的植物和动物剧毒并负责诱导癌细胞和畸胎，导致肝，肾损害。在环境镉可以很容易被生物体吸收。^3.镉和铬在土壤-植物系统中具有很强的迁移能力。⁴因此，对受有毒重金属污染的土地进行修复是环境保护的重要内容。补救可以通过许多不同的技术来完成，但是这些程序既费力又昂贵。⁵光修复技术已成为土壤重金属提取的一种有效方法。(6)有些植物是金属亚铁土壤特有的，对重金属或其他化合物的耐受性大于使用量。利用植物在污染土壤中提取重金属是一种已有300年历史的古老做法，因为植物具有提取高浓度重金属的能力，被称为超富集器。^7、8因此，对于植物修复的进展，新的超级蓄电池可以克服似慢的增长速度，更小的阻力和竞争力差与能够在不利的条件下生存是必需的原生植物的限制描绘出。⁹目前，植物修复技术包括植物提取、植物过滤、植物稳定、植物挥发和植物降解等。¹⁰在不损害土壤成分和肥力的前提下，植物萃取是土壤重金属从根向地上部积累和转运的最佳方法。¹¹植物萃取可以在许多方面受益，如恢复土壤肥力和减少沥滤。植物修复的研究大多基于盆栽试验和水培，很少有研究通过田间试验评价植物对超富集物的提取潜力。¹²本研究旨在分析污染土壤中镉、铬的积累和迁移。这项工作的目的是(我)来分析植物的生长性能(ii)来评估潜在的选择植物对重金属的积累在不同浓度的金属修正土壤以及土壤的物理化学参数(iii)研究积累镉和铬的根,(iv)比较选定植物中镉和铬的生物积累和转运因子。

材料和方法

本研究计划对污染土壤中镉、铬的吸收情况进行调查紫茉莉(图(1)植物应具有繁殖快、干物质大、耐金属性高、生物利用度高、生命周期短、分布广等生态适应性强的特点。

图1:Mirabilis的示意图jalapa 点击这里查看图

Phytoextraction实验

温室研究是在人工修正砂土与镉，铬使用不同浓度（0，25，50，75和100ppm的）进行。一些选择的土壤特性如下：PH 8.02，EC0.116ms，有机碳0.41％，总镉和铬的浓度2.29毫克/公斤和2.5毫克/千克分别可用的镉和铬浓度0.57mg / kg的0.6毫克/千克分别。盆栽实验用园土进行。风干5千克转移至各盆的土壤中盐的CdCl混合后₂．5 h₂O和K₂CR.₂O₇．盐的已知浓度与空气中干燥土壤填充盆混合并静置稳定2天。每次处理重复三次审议。以维持所有的植物相同的条件下，没有附加的光供给和自然条件下生长。在研究过程中没有添加人工肥料，提高重金属的增长和积累。

生长性能 和生理研究

在相似的条件下进行单株生长研究，从0到45天的间隔15天采收每种浓度的9株，不破坏根系。从根叶到植株顶部测量株高(cm)。植株的根和茎在65℃的热风烘箱中烘干^o保持72小时，并每15天拍摄和样品（根枝条和）的根长度（cm）和干物质（克）的记录。叶绿素a，叶绿素b和测试物种叶子的胡萝卜素是针对所有收获天计。0.5克新鲜材料的称重准确研磨成使用研钵和杵在添加80％丙酮的细浆，离心，将澄清的上清液转移至容量瓶中的50ml的。重复该过程，直至残留物轮流无色和整个溶液补足到用80％丙酮的标记读取UV-VS分光光度计的值。¹³

金属分析

用凯氏定氮烧瓶对烘干后的0.5g植物原料进行精确称量、消化和混合酸消化¹³与硝酸(HNO3)和高氯酸(HClO4)的混合物(2:1)在封闭体系中。消化后的液体在热板上加热，直到变得清澈，然后让其冷却，并通过沃特曼滤纸过滤。滤液收集在50ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。然后滤液用于金属分析，用原子吸收分光光度计对样品溶液中的镉和铬进行定量，结果以三次重复表示。采用混合酸消解法测定土壤中总镉、总铬含量，原子吸收分光光度法测定有效金属乙酸(2.5% m:1∶1)。

生物浓度和转运因子的计算 Bioconcetration因子(供应量)

生物浓度因子提供了植物在土壤基质中积累某种特定金属的能力的指标。它是植物组织(根、茎)中重金属浓度与土壤中重金属浓度的比值。它的评估如下。¹⁴


转运因子(Translocation factor, TF)是指植物在不同浓度下将金属从根向茎转移的能力。它是铅球中重金属浓度与根部重金属浓度的比值。计算如下。¹⁵



转运特性表明，植株在地上部积累的重金属含量应高于根部，即TF>1应被认为是富集植物，而当其比值始终<1时，则为非富集植物。¹⁶

结果与讨论 镉胁迫对植物生长和生理的影响

在研究过程中，在任何测试浓度中均未观察到中毒症状。与对照相比，茎长和根系干物质没有显著降低。在所有收获日，随着土壤镉的增加，平均值有所增加，但没有抑制作用，图2(a)和2(b)。TC4土壤第45天最大茎长为37.5cm，干物质为3 mg/kg。而TC4土壤的根长和根干物质显著减少。图2(a)和图2(b)在第45天观察到最大的减少。结果表明，随着土壤镉含量的增加，对根系长度和根系干物质的抑制作用逐渐减弱，这在以前的研究中得到了证实。如图3(a)至3(c)所示。在生理参数上也观察到了同样的趋势。叶片色素均值随土壤镉含量的增加而降低，与前人研究相似(17)。 The maximum reduction in leaf pigments were 0.54mg/g, 0.35mg/g and 0.23mg/g on day 45 in TC4 soils respectively.

铬胁迫对植物生长和生理的影响

植株根系与对照差异显著。从25 ppm增加到100 ppm时，根长和根干物质减少。图4(a)和图4(b)中发现了最高的植物。TC4土壤根长和根干物质的最大减少量出现在第45天。在图4(a)和图4(b)的植株茎部系统中也观察到了同样的趋势。在茎系统中，随着铬浓度stc1至TC4的增加，茎长和茎干物质增加。随着土壤铬含量的增加，其平均值呈上升趋势，对茎系无抑制作用。

图2(a):镉污染土壤在不同收获日不同浓度下的株长。 点击这里查看图

图2(b):不同浓度下的植株干重 在镉污染土壤不一样的收获天 点击这里查看图

图3（a）：叶绿素不同内容 浓度在不同的收获(mg/g) 镉污染土壤 点击这里查看图

图3(b):不同处理的叶绿素b含量 浓度在不同的收获(mg/g) 镉污染土壤 点击这里查看图

图3(c):不同 浓度在不同的收获(mg/g) 镉污染土壤 点击这里查看图

如图5(a)至5(c)所示，总叶绿素和类胡萝卜素值受到了影响，这与之前的一些研究类似。¹⁸在叶颜料的最大降低为0.4mg的/克，0.28mg分别/克和0.12mg /对TC4soils45天克。显示在试验浓度的生理参数的抑制效果的平均值减少了。

紫茉莉对镉的吸收

如示于表（1）和图6（a）至图6（c）通过根和芽的最大积累量36.2mg / kg的48.62毫克/千克在TC4上45.平均值天的土壤与土壤的增加而增加镉在所有的收获天，显示没有显著减少，相对于控制。镉的积累被发现在芽而不是在拍这表明，镉被有效地转运到拍摄更高。

图4(a):不同品种的株长 不同收获的浓度 铬污染土壤的日数 点击这里查看图

图4(b):植物干重在不同 不同收获的浓度 铬污染土壤的日数 点击这里查看图

紫茉莉对铬的吸收

TC4土壤第45天根系和地上部的最大积累量分别为34.8 mg/kg和23.5 mg/kg，见表(2)和图7(a) ~ 7(c)。铬的积累主要集中在根而不是地上。根系和地上部铬的积累差异不大。可能的原因可能是有一些其他的生理原因导致了这种现象。与对照相比，各收获日土壤铬含量随土壤铬含量的增加而增加，但平均值没有显著降低。

图5(a):叶绿素a含量在不同 不同收获时的浓度(mg/g) 铬污染土壤中 点击这里查看图

图5(b):不同处理的叶绿素b含量 浓度在不同的收获(mg/g) 铬污染土壤 点击这里查看图

图5(c):不同 不同收获时的浓度(mg/g) 铬污染土壤中 点击这里查看图

镉的生物富集因子和转运因子

由表(3)可知，镉胁迫下，TC4处理第45天茎、根的最大BCF分别为2.15和1.60。试验中BCF值随土壤镉浓度的增加而增加，均大于1.0，说明存在奇异现象jalapa具有稳定的镉积累特性。根和茎的BCF随时间增加，表明植物提取了更多的金属。BCF随时间的增加是正的，并且在早期的报道中得到了证实。¹⁹试验中易位值分别为1.25 ~ 1.37。总体结果表明，TC4的TF在第45天达到最大值。不同浓度、不同收获日的镉转运值均大于1.0，表明镉从根向地上部转运的能力。

铬的生物富集因子和转运因子

由表(3)可知，第45天TC4的茎、根BCF最大值分别为2.08和1.68。它们都高于1.0，说明是奇迹jalapa具有稳定的铬积累特性。根和茎的BCF随时间增加，表明植物提取了更多的金属。BCF随时间的增加是正的，并且在早期的报道中得到了证实。试验中易位值为0.76 ~ 0.81。TC4在第45天发现最大TF。不同浓度、不同收获日的铬含量均低于1.0，表明铬从根部向地上部转移的能力较差。

表1:含镉量 不同镉浓度 在不同的收获日 点击这里查看表格

图6(a):地上部镉积累量 和根在一天不同浓度 - 15 点击这里查看图

图6(b):地上部镉积累量 和不同浓度的根在第30天 点击这里查看图

图6(c):地上部镉积累量 和不同浓度的根在第45天 点击这里查看图

表2:不同收获日镉浓度的铬吸收情况 点击这里查看表格

图7(a):地上部铬积累量 和根在一天不同浓度 - 15 点击这里查看图

图7(b):地上部铬积累量 和不同浓度的根在第30天 点击这里查看图

图7(c):地上部铬积累量 和不同浓度的根在第45天 点击这里查看图

表3:镉铬中的BCF和TF 点击这里查看表格

结论

在本研究中，各试验浓度下，地上部和根部的镉、铬浓度均随剂量的增加而显著增加。在盆栽研究中，被试植物的种类紫茉莉示出了用于其积累的积极响应。镉和铬的植物耐受性枝条高度和植物茎叶干物质增加的形式是显而易见的。然而，在土壤中镉和铬浓度的增加，根干物质被大大减少，并在这个过程中，没有确定的毒性症状。然而，在镉和铬的积累紫茉莉诱导胁迫，导致叶绿素损失。综上所述，植物对金属的吸收会影响叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量，随着接触金属量的增加和时间的延长，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量会降低，这可能与重金属胁迫有关。总体而言，植物对镉、铬的吸收均值随土壤中金属浓度的增加而增加，这与前期研究一致。^20.第45天，TC4的茎和根对镉的吸收最大(48.6 mg/g和36.2 mg/g)。化学分析结果表明，镉中的BCF和TF值均大于1.0。铬组BCF值大于1.0,TF值小于1.0。因此，可以得出试验植物的种类紫茉莉可能是很好的镉超富集器而不是铬。但当BCF值大于1.0时，可以认为对金属的植物稳定作用良好。作为紫茉莉其种子分布广泛，繁殖容易，生态适应性强，修复潜力大，可作为镉污染土壤的超富集物。

确认

作者s.a Shahanaz begum感谢印度新德里大学资助委员会(UGC)通过Azad Maulana国家奖学金提供的财政援助，在此基础上开展了目前的工作。

参考文献

1. 自然和人为向大气中排放的微量金属的全球清单。《自然》，279:409-411(1979)。
2. 糟S。，“湿地machromiumophytes有毒金属累加器”，国际环境科学学报，1（4），第523-528（2010）。
3. 中国科学(d辑:地球科学)卤虫Urmiana在不同矿化度。生物。环绕。科学。4(12): 149 - 157(2010)。
4. Alloway, B.J和D.C. Ayres。《环境污染化学原理》，第二版，伦敦查普曼与霍尔出版社(1997)。
5. Mangkoedihardjo S和Surahmaida A麻风树铅、镉污染土壤的植物修复研究。世界应用科学学报。4(4):519-522(2008)。
6. 施诺尔，J.L和McCutcheon的S.C.，转化植物修复和污染物的控制，WILEY-INTERSCIENCE公司，美国（2003）。
7. “城市污水的土地处理和设施设施的物理选址的评价”。华盛顿特区;美国陆军(1975)。
8. 玉米(Zea mays)修复镉和铅污染土壤的潜力。生物与环境科学。5(13):22-17(2011)。
9. 肖兴，罗世林，曾广民，魏炜哲，万元，陈磊，郭慧娟，曹哲，李立新杨建林，陈建林，席青，从镉超富集植物龙葵中分离的内生真菌微球孢菌(Microsphaeropsis sp. LSE10)对镉的生物吸附，环境科学学报。中国科学技术大学学报(自然科学版)。
10. 陈建平，“植物对重金属的修复及其副产品的利用”，应用生态学报，3(1)，第18页(2005)。
11. Garbisu C，Herna' ndez-阿利卡Ĵ，Barrutia O，Alkorta I＆Becerril JM植物修复法：利用绿色植物来去除从污染地区污染的技术。Rev. Environ。生17：75-90（2002）。
12. 壮族XL。，陈建军，沈海华，白志明，植物根际促生菌的研究进展，环境科学学报，33,pp 406-413(2007)。
13. 《生态材料的化学分析》。布莱克威尔科学出版物，奥斯尼米德，牛津。第1页- 234(1974)。
14. 徐志刚，王志刚，王志刚，等。湿地植物对微量元素的富集作用:水生浮萍。-环境质量学报27:715-721(1998)。
15. 崔树华，周强，赵磊，东北某老冶炼厂耐盐植物Pb、Zn、Cu和镉的潜在超积累。环境地质，51,pp 1043-1048(2007)。
16. 利用植物净化环境中的有毒金属的植物修复。约翰·威利父子公司，纽约(2000)。
17. 陈志强，陈志强，陈志强，等。重金属对植物光合作用的影响。植物重金属胁迫:从分子到生态系统。M.N.V.普拉萨德和J.哈格迈耶，施普林格-弗拉格。柏林，海德堡，纽约。p . 117 - 128(1999)。
18. 引用本文:刘志刚，刘志刚，刘志刚，等。镉、锌、铜、铅对紫花苜蓿光合色素生成和金属积累的影响。植物营养与肥料学报，2017,30 (4):527 - 534Sinapis阿尔巴l种子植物土壤环境,52岁(1)地位(2006)。
19. 高希，M和辛格。累积体和高生物量杂草对土壤诱导铬的吸收和提取比较研究。-应用生态与环境研究3(2):67- 79(2005)。
20. YuoHong苏，在attrazine摄取大米的铅妍，官属影响（水稻）从营养液苗。- 环境科学与污染研究12（1）：21-27（2005）。