当前世界环境

介绍

由于人类活动的增加和对土地和河流产生的废物的进一步处理，导致土壤和地下水受到严重污染，目前的环境状况日益恶化。工业实践也导致各种重金属释放到土壤中(Mattigod和Page 1983)。污染可定义为由于生态系统平衡被破坏而造成的不利影响，从而进一步对生物体的健康产生不利影响。重金属的主要来源是印度次大陆的制革厂。在预鞣过程中，大量的金属被释放到环境中。一些种类的植物有能力将重金属积累到它们的身体部位，如根、茎和叶。这类植物被称为超富集植物，并被认为是一种具有成本效益和生态友好的绿色技术，即植物修复。土壤中重金属的提取和失活可以通过这种被称为植物修复的高效能源技术来完成。植物修复是一种新兴的技术，在减少污染方面提供了有前景的结果(Madhuri et al. 2014)。植物修复是一种清除污染土壤的综合多学科方法，它结合了植物生理学、土壤微生物学和土壤化学(Cunningham and Ow 1996)。的 development of phytoextraction technique came from the discovery of variety of wild weeds, often endemic to naturally mineralized soils that concentrate high amounts of essential and nonessential heavy metals. Rorippaglobosashows Cd hyperaccumulation as shown in the work of Yuebinget al. 2007.Phytovolatilization is the process in which the water soluble and volatile contaminants are taken up by the plant and through the process of transpiration contaminants are released into the atmosphere (Madhuri et al. 2014).The modified volatile product produced by the degradation of initial contaminants is less toxic as shown in transformation of toxic seleniumto less toxic dimethyl selenide gas (Chaudhary et al. 1998).Rhizofiltration is a cost-competitive technology in the treatment of surface water or groundwater containing low, but significant concentrations of heavy metals such as Cr, Pb, and Zn (Raskin and Ensley 2000). Hydroponic technique is also being used to accumulate and concentrate the metals in their various body parts especially roots (Flathman and Lanza 1998; Salt et al. 1995; Dushenkovet al. 1995; Zhu et al. 1999b). Phytodegradation which is also known as phyto-transformation is a process in which, the breakdown of contaminants occurs by plants through metabolic processes within the plant through plant root symbiotic associations (McGrath and Zhao 2003).

材料与方法

野外场地，土壤和杂草分析

在本研究中，我们调查了3种杂草。Cannabis Sativa，Chenopodium专辑和龙葵收集自Kapurthala附近的“Kala Sanghiya排水系统”。这个地区不断受到来自皮革工业的重金属污染。农民们不断地把排水沟里的水用在灌溉上。本研究采用铬(Cr)、铜(Cu)、镉(Cd)、镍(Ni)和铅(Pb) 5种不同的金属，在自然条件下对杂草进行不同浓度的金属胁迫观察。本研究的目的是在盆栽试验和水培试验中评价在不同金属胁迫条件下形态特征变化最小的杂草。分析了不同金属浓度下杂草花粉的育性。

野外样本的划分和集合

地区的划分是在Kala Sanghiya排水周围完成的。该地区被划分为污染区域（P），为普利普尔和控制区域（C）。大麻、大麻、大麻册和龙葵在划分为（P）的Kala Sanghiya排水领域附近收集，并且从道路划分的另一侧收集来自相同的对照样品作为（c）。

植物种子干燥与树苗

样品采集后，将种子在自然条件下干燥15-20天。在Phagwara附近的可爱专业大学(Chehru)的植物园里准备了树苗。一百颗种子被播种在土壤中发芽;在这些花盆中，每盆只允许生长40株相同的植物，并且保持一定的距离。3-4周后准备幼苗，苗高约2- 3cm。取样大约在2个月内完成。

盐的制备浓缩及均质

2.5公斤风干土用a4毫米筛分，以免留下固体颗粒。泥土上的粗颗粒应清除干净。将干净的土壤用不同的金属浓度处理，即5种金属的标准化浓度分别为5ppm、10ppm、50ppm、100ppm、200ppm、300ppm和350ppm，并采用未经修改的(对照)进行比较。采用五种不同的金属盐:氯化铬、硫酸铜、氯化镉、硫酸镍和硝酸铅。均为水溶性盐，易溶于水(蒸馏水)。用50ml水溶解不同标准浓度的盐。

盆栽实验

使用高10厘米、直径15厘米的塑料罐。取装有250克土壤的罐子，并加入均质混合盐。对每种含5种金属、7种浓度的杂草进行处理。花盆被放置在用透明聚乙烯薄膜遮蔽的网屋中，以防止雨水淋滤。植物生长在自然光线和环境温度下，以保持所有植物在尽可能相似的条件下。

花粉生育分析

选择成熟状态的植株进行花粉育性试验。收集花药，在carnoy固定器中保存24小时，然后转移到90%乙醇中。以6:3:1的比例使用Carnoy固定器，其成分为:乙醇600ml，氯仿300ml，乙酸100ml。甘油乙酰胺是一种染色剂，用于染色可育花粉，甘油10ml，乙酰胭脂红10ml。将准备好的载玻片轻轻盖上盖玻片。滑梯被放置了半个小时。在100倍光镜下观察。将玻片分为4部分，计数花粉，分为不育和非不育。

水培实验 媒体的准备

使用MSmedia(营养培养基)(Murashige和Skoog培养基)，将2.652克/1000ml蒸馏水溶解。使用额外浓度的金属铬。取50ml玻璃管，倒入50ml配制的MS培养基。在培养基中加入金属盐。实验采用氯化铬，氯化铬的盐浓度分别为5ppm10ppm、50ppm、100ppm、200ppm、300ppm和350ppm。此外，使用二苯碳化物法计算了不同制备浓度下的光密度(Shigematsuet al. 1977)。

结果和讨论

表1显示了杂草形态特征的变化大麻在各种金属应力条件下。的大麻随着金属浓度的增加，其形态发生变化。说明大麻是金属铬的超富集体，随着金属浓度的增加，其形态特征发生变化。在铜胁迫条件下，杂草中存在很大程度的变异。在100ppm的金属胁迫下，杂草的叶面积、茎长和芽数都受到影响。枝条数量减少较大，总生物量减少，形态特征变化较大。如上述读数所示，植物接触镉不会对植物的生长产生任何变化，但在100 ppm时，金属对杂草产生胁迫，杂草的茎长、叶面积和叶面积都有很大程度的变化。杂草的枝条。镍暴露大麻在5 ppm下，显示出枝条长度，叶面积和叶片的巨大变化。分支表明，镍对植物的生物质施加大应力，但是在50ppm时，射击长度与5 ppm相比增加，表明杂草可以耐受高达50ppm的应力，并且再次金属应力显示出变化形态特征。在铅胁迫条件下的杂草显示形态变化，杂草在5ppm下显示最小变化，但由于金属浓度增加杂草显示形态变化。在给定的读数中，铅金属可以在350ppm下施加压力最大，杂草可以耐受金属应力条件而不显示出大量变化至50 ppm。

表1:不同金属暴露条件下大麻的形态分析 点击这里查看表格

由图1 (a)可知，在5种不同重金属中，铜金属胁迫对芽长影响最大大麻。这意味着最大的变异发生在形态特征大麻在铜应力条件下。在镉暴露下观察到的形态变化最小。

在图1（b）中，各种金属中的叶面积的分析应胁迫条件表明，在铜制暴露下，通过比较数据，从5ppm到350ppm观察到很大程度的变化，分析了杂草施加的压力铜曝光并显示其叶面积随着金属浓度的变化而增加。在镉和铬暴露中，显示了适当的结果，即，从5ppm至350ppm的叶面积的最大增长和降低。在镍金属胁迫条件下，生长变为静态显示金属对叶面积没有不利影响大麻．

各种金属暴露在大麻也会对分支的数量产生不利影响。最大变化再次出现在铜应力条件下。在200ppm时，分支数减少最大。在the Chromium stressed conditions, great variations occur from control to 350 ppm. At 200 ppm, the number of leaves gain increase means certain environmental factors and hormones release at this particular metal concentration. In nickel stressed state, 350 ppm favors the growth of the number of leaves as shown in the above figure 1 (c).

图1 (a):该图显示了重金属暴露对大麻茎长的影响 图1 (b):该图显示了重金属暴露对大麻叶面积的影响 图1 (c):该图显示了重金属暴露导致的大麻枝数的变化 点击这里查看图

的藜有铅金属暴露的杂草。当金属浓度达到10ppm时，杂草不会受到任何胁迫，但当金属浓度达到50ppm时，由于金属胁迫，杂草的茎长、叶面积和分枝数增加，这意味着某些激素和其他环境因素存在支持形态生长的植物和杂草得到适应金属压力条件但又在200 ppm形态增长减少,这意味着杂草不太适应在高金属浓度和显示大的形态变化。的藜在铜胁迫条件下，茎长随金属浓度的增加而减小，叶面积随金属浓度的增加有不同程度的变化，但对枝数的影响不大。这意味着，某些激素和环境因素有利于生长。在金属镉胁迫条件下，随着金属浓度的增加，杂草的形态发生变化。，overall the cadmium metal do not exert stress on the shoot of the weed, but leaf area and number of branches decreases as the metal concentration increases. In the Nickel stress condition, the plant do not show much variation in the shoot up to 50ppm, but at 100ppm the shoot length increases, it means weed is adapted up to 100ppm and show normal growth, but at 200ppm there is a adverse effect of metal concentration on the weed. High metal concentration at 200 to 350ppm exerts large stress on the weed (shoot length, leaf area and number of branches). In the lead stress conditions, due to increase in the metal concentration the morphological characteristic of the weed shows great variation. The shoot length, leaf area and no. of branches decrease with increase in the concentration of lead metal (Table 2).

表2不同金属暴露条件下藜属植物的形态分析 点击这里查看表格

在图2 (a)中，在所有的金属暴露中，最大的效果是镍金属暴露对杂草茎长350ppm的影响。金属镉对杂草的影响最小，表明金属对杂草的毒性作用较小，杂草积累了大量的金属镉，对杂草的形态特征没有胁迫作用。说明杂草对金属胁迫环境具有较强的适应能力。在50和100 ppm的铬浓度下，提高枝条长度表明这些条件有利于植株的生长。

与其他金属相比，在镍应力条件下叶片面积上的最大应力显示。在铬胁迫条件下，叶面积大幅度减少，在50 ppm时叶面积增加，表明这是植株生长的最有利条件。金属铬对叶面积生长总体有利。这表明杂草能适应这些特殊条件[图2 (b)]。

在铅胁迫条件下观察到分支数量的最大应力，如图2（c）所示。铬金属应力显示对照至350ppm的适当结果。控制下的最大分支数量和350ppm的最小分支数。在杂草中没有观察到铜金属的这种效果。在镉金属曝光中，在5ppm暴露时显示出很大程度的形态变异。

图2 (a):该图显示了重金属暴露对Chenopodium album拍摄长度的变化 图2 (b):图示Chenopodium album在重金属暴露后叶面积的变化 图2（c）：该图显示了重金属暴露的春季专辑分支数量的变化 点击这里查看图

的美国初步，when exposed to metal stress condition at different standardization concentration, the variation occurs in their morphological characteristics, in the given readings up to 100 ppm the variations occurs in the morphology(decrease in S.L, Leaf area and number of branches), but at 200ppm again the shoot of the plant increases but the leaf area is decreased to large extent, metal stress do not affect the number of branches. It means at 200ppm the weed is adapted to stress tolerant conditions. And at 300 and 350ppm least variationsoccur in the morphology, overall美国初步适用于铬金属应力。在铜应力条件下，随着金属浓度的增加，在枝条长度和分支的数量中没有发生变化。但是在叶面积中发生变化，这表明叶片中存在某些因素，这效果杂草的形态，由于金属浓度的增加，而且发生了最少的变化并且杂草适应铜应力条件。在镉胁迫条件下，在射击长度和分支的数量中发生至少5ppm至350ppm的变化。但是，在叶面积中发生了大的变化，其显示仅在叶片中观察到的毒性金属效果，随着金属浓度的增加。在镍应力条件下，金属浓度的增加不会影响植物的形态特征。在50ppm与控制增加相比，射击长度，意味着杂草在50ppm，再次在100ppm时，金属应力条件降低射击长度。植物的叶面积降低，随着金属浓度的增加，但在分支的数量上没有观察到金属的影响。在铅金属应力条件下，随着金属浓度的增加，枝条长度和叶面积降低。但是分支数量没有发生变化。 So in metal stress conditions increase in metal concentration causes a great variation in the morphological characteristics (Table 3).

表3：盆栽实验中不同金属暴露下溶族尼克姆的形态学分析。 点击这里查看表格

在图3 (a)中，对植物形态施加的最大应力为铜金属。随着金属浓度的增加，植株的茎长逐渐减小，在350ppm时最小。镍金属也有类似的结果，但与铜金属相比，金属对形貌的影响不大。在一定浓度的金属暴露条件下，茎长增加，表明这些条件有利于植株的生长。

不同的金属暴露在叶面积上表明，在镍和铅胁迫条件下，金属浓度的增加会降低植株的生物量，如图3 (b)所示。在铅胁迫条件下观察到最大的胁迫。在铬和铜暴露条件下，叶片面积在300ppm时先减小，在350ppm时增大。这意味着在这两种暴露中，某些激素和生长因子以350ppm的水平释放[图3 (b)]。

在镍应力条件下，形貌特征变化最大。在其他金属中没有观察到这样的变化，这表明植物可以适应这种特殊的条件，并显示正常的形态生长[图3(c)]。

图3(a):图示Chenopodium album在重金属暴露后分支数的变化 图3(b):该图显示了重金属暴露对龙葵叶面积的影响 图3(c):图中显示了编号的变化。重金属暴露对龙葵分枝的影响 点击这里查看图

在图4中，花粉育性分析大麻结果表明，100 PPM铜和100 PPM铬处理的花粉育性水平相近，均为92。当镉浓度为200 PPM时，花粉育性较铬和铜高，分别为37%和92.18%。综合分析表明，金属暴露对植株的毒害作用会影响花粉的育性。

图4:不同金属浓度对大麻花粉育性的影响 点击这里查看图

表4:不同金属浓度下大麻花粉育性分析 点击这里查看表格

在图5中，观察到花粉生育率藜接触不同浓度的铅和铜金属。观察到，在200 ppm的铜环境下，花粉育性为92.58%，而在铅环境下，花粉育性为91.54%。在300ppm的金属暴露藜对花粉生育率的平等效果I. .. 90％。

图5:不同金属浓度对藜属植物花粉育性的影响 点击这里查看图

从图6中可以看出，金属浓度对杂草花粉育性的影响龙葵．数据分析得出结论，高达100ppm，观察到对花药的影响，但在100ppm铜暴露于植物时会影响花粉肥，而其为94.48％和100ppm净化铜，为91.95％。镍暴露于植物效应在更高的浓度暴露中，并且在100ppm的100ppm下观察到对花药的影响。在200ppm，铜暴露的花粉生育率为91.34％，但在镍暴露中观察到与对照相比的变化。在铜暴露中观察到300和350ppm的350ppm，但数据分析观察到300和350ppm的镍暴露的花粉生育率为90.75％和89.59％

图6不同金属浓度对紫穗槐花粉育性的影响龙葵 点击这里查看图

在水培试验中(图7)，铬的吸收量大麻对对照样品和污染样品进行了调查。与对照相比，污染地区的植物对铬的富集能力更强。从图中可以看出，污染工厂的铬积累量与对照工厂相比最高，对照工厂从培养基中可用的50 ppm活性铬中只积累了32.74%的铬。总体分析表明，在350 ppm时，污染植物的铬积累量为37.10%，而对照植物的铬积累量仅为24.20%。整个分析得出结论大麻与正常农田的对照植物相比，污染地区的铬是良好的超富集植物。

大麻(控制) 图7:第一天(大麻(C)) 图8:第15天(大麻(C)) 大麻(污染) 图9：第1天（Cannabis sativa（P） 图10:第15天(大麻(P)) 点击这里查看图

图11：该图描绘了大麻疫苗被污染（P）和对照（C）吸收的铬的量 点击这里查看图

表5：Chenopodium专辑暴露于不同金属浓度的花粉生育分析 点击这里查看表格

表6:不同金属浓度下龙葵花粉育性分析。 点击这里查看表格

结论

农业实践必须是人类的，对人类的发展至关重要。土壤必须留在农业目的仍然可持续，使土壤从有毒重金属中恢复至关重要。可持续土壤水库对生物体连续性非常重要。这种特殊研究侧重于通过野生杂草品种从重金属中的土壤植物修复。在研究期间评估四个参数作为射击长度，叶面积和分支数量和花粉生育率大麻，藜，和龙葵．随着金属浓度的增加，观察到毒理学参数的增加随着金属浓度的增加而观察到一定程度的变化。像美国初步铜暴露导致叶面积减少，但枝长和枝数受影响最小。这意味着杂草能适应一定的金属暴露水平。所有杂草的铅暴露均表现出最大的毒性作用，随金属浓度的增加而增加。最好的观测结果是在50ppm的情况下大麻在所有的金属暴露。在较高的金属浓度下，所有杂草的花粉育性均降低。花粉的育性在350ppm时下降到最高水平。在水培试验中，重金属的毒性作用最大的是在大麻(P)与…相比大麻(C).污染样品中营养液的化学组成，pH也降低大麻与对照组相比。本实验为利用野生杂草对各种金属污染工业废水进行金属基生物修复奠定了基础数据。目前所研究的所有杂草都具有足够的生物积累水平，并且仍然能够保持其生长速度和繁殖水平。这项分析需要进一步优化这些特定杂草菌株的全部能力。

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