电子废弃物拆解区土壤丛枝菌根真菌对重金属污染的响应与修复研究

发布时间：2020-05-01 10:45

【摘要】：电子产品更新换代快,电子废弃物数量大,由于不规范拆解造成了严重的土壤重金属污染,对人类健康产生巨大威胁。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对重金属具有较强耐性,且对植物修复具有潜在的促进作用。本文首先选择典型电子废弃物拆解区进行调查采样,测定土壤中重金属的含量并评估其生态风险,同时解析土壤AM真菌群落对重金属污染的响应;然后针对拆解区重金属高污染土壤与低富集土壤布置盆栽试验,比较接种不同AM真菌对向日葵(Helianthus annuus L.)生长及重金属吸收的影响;最后针对拆解区重金属高污染土壤,研究间作向日葵及接种AM真菌对韭菜(Allium tuberosum Rottl.ex Spreng.)生长及重金属吸收的影响。主要研究结果如下:(1)选择浙江台州路桥典型电子废弃物拆解区进行调查采样,对拆解点、废渣倾倒点及周边农田土壤的重金属含量进行了分析测定。结果发现,研究区土壤已普遍受到重金属(Cd、Cu、Pb、Cr、Zn和Ni)污染,不仅拆解点与倾倒点的污染已达很强生态危害状态,部分周边农田土壤的潜在生态风险也已呈中等级别。Cd、Cu、Pb与Zn呈重度污染,其中Cd、Pb和Cu分别具有极强、强和中等生态危害。通过源解析发现,研究区电子废弃物拆解与处置过程中重金属的扩散途径以空气传输为主、雨水迁移为辅。(2)采用实时荧光定量PCR(polymerase chain reaction,多聚酶链式反应)、PCRDGGE(denaturing gradient gel electrophoresis,变性梯度凝胶电泳)和Illumina高通量测序技术系统解析了研究区土壤AM真菌群落对重金属污染的响应。结果发现,土壤AM真菌的丰度与多样性和上述6种重金属的单一浓度、综合污染指数及潜在生态风险指数均无显著相关性,但高通量测序显示泡囊根生囊霉(Rhizophagus vesiculiferus,Rv)的相对丰度与上述6种重金属的单一浓度、综合污染指数及生态风险指数均呈极显著相关。(3)利用盆栽试验比较了接种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,Fm)与苏格兰管柄囊霉(F.caledonium,Fc)对向日葵生长及重金属吸收的影响。结果发现,与重金属低富集土壤相比,重金属高污染土壤导致向日葵植株体内大量积累重金属,抑制植株生长并破坏叶片细胞器。在高污染土壤上接种AM真菌,显著增强向日葵对P的吸收,促进植株生长,降低地上部重金属浓度,提高叶片过氧化氢酶活性,减轻细胞器毒害症状;接菌处理因为植株生物量提高而加大了其重金属吸收量,植株收获后土壤残存重金属浓度趋于降低,但仅Fc显著提高土壤磷酸酶活性、增加DTPA提取态重金属浓度。(4)通过盆栽试验探究重金属高污染土壤上间作向日葵及接种Fc对韭菜生长及重金属吸收的影响。结果发现,间作向日葵通过根际竞争作用部分缓解了土壤重金属对韭菜生长的胁迫,韭菜地上部多种重金属浓度显著降低。接种AM真菌提高土壤磷酸酶活性,大幅促进向日葵生长,向日葵的重金属吸收量显著增加,对韭菜的根际竞争作用增强;接种AM真菌同时促进韭菜地下部与地上部的生长及P吸收,并加大了韭菜根系对所吸收重金属的截持,减少重金属向地上部转移,使得韭菜地上部各重金属含量均显著低于对照,食用安全性大幅提高。综上所述,电子废弃物拆解区及周边土壤普遍会受到重金属污染,土壤AM真菌中Rv的相对丰度可作为土壤重金属污染程度的潜在指示生物,而接种AM真菌(Fm或Fc)有利于向日葵对电子废弃物拆解区重金属污染土壤的提取修复,且间作向日葵与接种Fc能显著促进韭菜生长,并降低韭菜地上部重金属含量,具有边生产边修复的潜力。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;X172

【参考文献】