复合改良剂强化博落回修复锰矿渣的机理

【目的】植物修复是重金属污染土壤修复的有效策略,添加改良剂有利于提高植物修复效果。本研究利用前期试验筛选出的复合改良剂(蘑菇渣和凹凸棒)联合博落回植物修复锰矿渣。【方法】以锰矿渣为基质进行盆栽试验,测定锰矿渣改良条件下博落回的叶绿素含量、抗氧化系统、亚细胞分布、化学形态、微观结构和官能团,揭示复合改良剂(蘑菇渣和凹凸棒)对锰矿渣植物修复的影响。【结果】复合改良剂的加入可以提高矿渣渗透性和肥力,改善博落回的生长条件,促进了博落回的生长。改良条件下,叶绿素的含量显著增加,光合效率明显提升;叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物歧化酶(POD)活性显著增加,通过去除了过量的ROS,调节渗透压,降低脂质过氧化程度,从而使叶片对Mn胁迫的耐受性增强。改良矿渣中博落回通过增加水提取态Mn^(2+),促使大部分Mn^(2+)与有机酸结合解毒,毒害减少。透射电镜观察到改良矿渣中的博落回根、茎、叶细胞结构完整。此外,博落回通过功能基团(-CH3和-COOH)将Mn结合在细胞壁和液泡中来降低Mn对博落回细胞的损伤水平。【结论】博落回是一种能有效稳定锰矿渣重金属元素的草本植物。复合改良剂(蘑菇渣和凹凸棒)对锰矿渣的改良,降低了锰对博落回的毒性,提高了植物修复效果。

博落回对铅的耐性、富集及生理响应研究

以草本植物博落回(Macleaya cordata)为供试植物,采用沙培盆栽实验研究其对重金属铅(Pb)的耐性、富集及生理响应机制。结果表明:博落回能耐受500 mg/L的Pb胁迫而其生长发育不受影响,高于此浓度时植株生长发育受到抑制。不同组织对Pb的富集能力表现为根>茎>叶,博落回对Pb的富集与转运能力皆随Pb胁迫浓度的升高而减弱。Pb胁迫引起丙二醛(Malondialdehyde,MDA)在植物体内累积。低于500 mg/L的Pb促进叶绿素、可溶性蛋白的合成和抗氧化酶活性的提高,高于此浓度时,则表现为抑制,且导致膜脂过氧化与生物膜的损伤。Pb主要以迁移活性低的化学形态存在于细胞壁和可溶性组分中,浓度升高会导致Pb向迁移毒性强的形态转化。透射电子显微镜(TEM)观察到高浓度的Pb胁迫会损害细胞壁结构,使Pb进入细胞内部,对细胞造成毒害。傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析表明,Pb胁迫会提高细胞内-OH、-COOH等基团和有机酸、蛋白质的含量,在低浓度时可与Pb结合,削弱其对博落回的毒性。