湿地芦苇对造纸废水中重金属的积累及分配特征研究

发布时间：2018-01-19 16:20

本文关键词： 芦苇重金属积累分配　出处：《沈阳农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：辽河口湿地是辽河进入渤海的最后流经区域,上游建有大规模造纸厂,多沿河分布,排放的废水已成为灌溉湿地不可避免的水源之一,有关研究提出,排放废水中的重金属含量已明显超过国家污水综合排放Ⅲ级标准,对下游湿地造成严重污染。重金属不易自然降解,大部分沉积在水底或被水生植物吸收并积累在体内,当重金属含量超过一定范围,会对植株产生毒害作用,出现植株矮小,叶片萎黄等症状,影响植物生长和活性氧代谢系统平衡,对植物造成损害,严重情况下可能会造成植株死亡。本研究以辽宁辽河口湿地芦苇为研究对象,采用小试装置模拟湿地造纸废水流入,研究造纸废水灌溉对芦苇生长和生理特性的影响,以及芦苇不同部位对重金属的积累和分配特征,进一步探讨生长指标和生理指标对重金属的响应,为水生植物修复重金属污染提供科学依据,为湿地水体污染防治和改善提供技术支持。主要研究结果如下:(1)造纸废水灌溉总体上促进了芦苇的生长,随造纸废水浓度的增加,芦苇茎粗、株高、叶面积和生物量均较对照显著增加,300 mg·L-1废水灌溉芦苇成熟期茎粗、株高、叶面积和生物量分别达185.53cm、0.53cm、132.39cm2和12.98kg,是对照组对应生育期2.55、2.04、1.25和2.71倍,生长指标均与废水灌溉浓度呈正比,300 mg.L-1浓度范围内,废水灌溉浓度越高芦苇植株长势越好。(2)50和175 mg·L-1造纸废水灌溉提高了芦苇叶片光系统Ⅱ反应中心转换效率和潜在活性,300 mg·L-1废水灌溉下,Fv/Fm和Fv/Fo与对照组相比下降8.19%和24.94%,表明光系统Ⅱ功能下降。荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo伴随生育期延长呈逐渐下降趋势,分别下降6.22%和29.47%,芦苇在整个生育期Fv/Fm值相对稳定,生育期对Fv/Fm影响较小,生长初期荧光参数Fv/Fo值较高,快速生长期之后显著下降,Fv/Fo值对芦苇植株生育期变化较为敏感。(3)造纸废水灌溉组叶片渗透调节物质游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量均显著高于对照组(P0.05),废水浓度越高芦苇叶片游离脯氨酸和可溶性蛋白含量越高。可溶性糖含量低于对照组,废水浓度越高,降低程度越明显;游离脯氨酸含量呈先升高后下降趋势,废水灌溉浓度对其影响较大,出苗期至抽穗开花期各废水灌溉组分别上升10.35、15.79、24.94 mg.g-1;可溶性蛋白质含量呈先升高后趋于稳定趋势,且各生育期差异不显著。根部游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量整体低于叶片,可溶性糖含量整体高于叶片,根部游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量呈逐渐上升趋势,300mg·L-1灌溉组在成熟期分别达清水灌溉组2.94、1.33倍。(4)造纸废水灌溉整体提高了叶片O2-产生速率和MDA含量且均高于清水灌溉组,与灌溉浓度呈正比,整个生育期变化幅度较小,差异不显著,O2-产生速率和MDA分别在展叶期和抽穗开花期达最大值,300 mg·L-1灌溉组分别达4.07μmol·g-1和16.67μg·g-1。根部活性氧产物整体高于叶片,O2-产生速率和MDA在拔节期达整个生育期最大值,300 mg·L-1灌溉组分别达9.08μmol·g-1和17.43μg·g-1是清水灌溉组3.40、1.56倍,造纸废水灌溉使叶片和根部活性氧产物产生积累,但升高趋势不明显,并未造成对细胞的过氧化伤害。(5)造纸废水灌溉下,芦苇叶片抗氧化酶活性显著高于对照组(P0.05),且与灌溉浓度呈正比,叶片SOD和CAT活性成熟期出现最大值,300 mg·L-1灌溉组达对照组4.29、1.40倍,根系SOD和CAT活性分别拔节期和成熟期出现最大值,是对照组4.11、2.96倍。叶片和根系POD活性分别在展叶期和拔节期出现最大值,300 mg·L-1灌溉组是对照组相应生育期2.32、1.91倍。(6)芦苇植株各部位富集重金属的含量与灌溉浓度呈正比,废水灌溉下芦苇根部在拔节期富集重金属锌、铬、铜、铁、铅、锰含量达最大值,分别达清水灌溉组5.18、2.33、4.49、2.96、3.29、3.02倍。造纸废水灌溉对茎部重金属铬、铜、铅、锌、铁含量影响不大,各生育期差异不显著,对锰含量影响较大。叶片在展叶期富集重金属能力较强,接穗后重金属均有向穗部转移趋势。6种重金属均在成熟期转运能力最强,锌、铬、铜、铁、铅、锰转运系数分别达0.75、1.22、0.40、23.37、2.18、0.99,说明6种重金属在芦苇植株体内转运特征存在差异。铁在整个生育期转移系数均在1以上,而铬转运系数较小,造纸废水灌溉并未促进重金属锰的转移,转运系数小于清水灌溉组。造纸废水灌溉下,积累在宿根中的铬、铅和锰81.10～90.59%贮存在根部,铜、铁和锌向地上转移能力较强,宿根中积累的锰和锌一部分被释放出体外。(7)叶片和根系中重金属铬对生理指标均有较大影响,其中根系中铜对可溶性糖、活性氧积累产物和抗氧化酶系统影响较大。铜转运能力较低,转运系数0.40以下,主要富集在根部,另外重金属锌转运和富集特征和铜相似,但对根系生理指标影响较小,说明芦苇生理特性不但受重金属转运能力和富集特征的影响,可能还与重金属自身的化学性质有关。
[Abstract]:The results are as follows : ( 1 ) The content of heavy metals in the waste water is obviously higher than that of the national sewage comprehensive discharge III standard , and the plant height , leaf area and biomass are respectively 185.53cm , 0.553 cm , 132.39cm 2 and 12.98kg . The results are as follows : ( 1 ) The growth index and the biomass of the plant are 2.55 , 2.04 , 1.25 and 2.71 times respectively , and the growth index is proportional to the wastewater irrigation concentration . The higher the concentration of the wastewater , the better the growth of the reed plant is . The results showed that the content of free proline and soluble protein decreased by 10.35 , 15.79 and 24.94 mg 路 g - 1 , respectively . ( 5 ) Under irrigation of papermaking wastewater , the activity of antioxidant enzymes in leaf and root of reed was significantly higher than that of control group ( P0.05 ) .

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S273.5;S564.2

【相似文献】