紫花苜蓿对铅污染土壤修复能力及其机理的研究

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1、紫花苜蓿对铅污染土壤修复能力及其机理的研究叶春和*Email:yechunhe@263.net（济南大学地理系250022,济南）摘要以10mmol/LPb(NO3)2处理紫花苜蓿幼苗10d，分析了Pb在紫花苜蓿幼苗根、茎、叶中的积累情况、Pb在根表皮细胞中的亚细胞区域化特点及Pb在紫花苜蓿体内的主要存在形式。结果表明，Pb在紫花苜蓿幼苗中积累量（M）特点为：M根>M茎>M叶。同时X-ray微区分析显示，胞间隙是紫花苜蓿积累Pb浓度最高的部位，细胞壁和液泡次之，胞质中最低。Pb的存在形式分析表明Pb在紫花苜蓿体内主要以难溶的形式存在，另外BSO能够加剧Pb污染对紫花苜

2、蓿幼苗Pn和生长的抑制作用，表明紫花苜蓿对Pb的耐受与植物络和素的形成有关。这些都表明紫花苜蓿对Pb具有一定的耐受机制，避免其对胞质代谢的毒性。同时紫花苜蓿具有很高的生物量和对Pb较高的富集作用，因此是一种很有利用价值的土壤铅污染修复植物。关键词土壤修复紫花苜蓿X-ray微区分析随着世界人口的快速增长和工业的迅猛发展，土壤这一人类赖以生存的必需资源正承受着越来越大的压力。因受到工业三废和农用化学品以及矿区的污染，有相当数量农田的土壤质量日趋下降。在我国由于重金属污染而引起的粮食减产达1000万吨/年，直接经济损失达100多亿元。在西方发达国家和其他发展中国家也存在着类

3、似的问题。土壤修复问题受到人们越来越多的关注，在部分西方国家土壤修复正发展成为一个新兴的环境产业。1998年9月，第16届国际土壤学大会在法国Motepellier召开，土壤修复问题成为大会的一个热点。2000年10月第一届土壤修复国际学术会议在中国杭州召开。对重金属污染土壤修复的措施主要包括物理、化学和生物学措施（bioremediation）。其中物理和化学措施主要是通过降低有重金属（Pb、Cd、Cu、Zn等）的可溶性和生物可获得性（bioavailability），从而减小其毒害作用。近年来，土壤修复研究中生物学措施(主要是植物修复技术：phytoremedia

4、tion)以其过程简单、成本低廉和不存在安全隐患等特点受到了人们越来越多的关注，在这一方面已有很多成功的例子[1、2、3]，即通过对特定重金属具有超富集作用的植物从被污染土壤中吸取（phytoextract）重金属离子从而减少其在土壤中的含量，达到土壤修复（remediation）的目的。植物修复技术是一种很有潜力、正在发展的环境修复技术，也是一门正在崛起并涉及土壤学、植物学、环境工程等多门学科的新兴边缘学科[4]8。已有报道紫花苜蓿（MedicagosativaL.）对镍和铜离子具有较高的富集作用，是一种很有应用前景的土壤修复植物[5、6、7]。但就其对铅的富集能力

5、和机理问题尚缺少全面的研究，基于此，本文研究了Pb(NO3)2处理下紫花苜蓿幼苗体内铅的积累、亚细胞分布、结合形态和Pb污染环境下BSO(buthioninesulfoximine,一种植物络合素的合成抑制剂)对紫花苜蓿光合作用和生长的效应，以期就紫花苜蓿对铅的富集能力和机理进行初步的探讨。1材料与方法1.1植物材料和污染处理将紫花苜蓿(MedicagosativaL.)种子（采自山东省陵县）播种于装有洗净细砂的花盆（直径20cm，高25cm）中。萌发后，每天浇灌Hoagland营养液一次。长出三个复叶后选择生长一致的健壮幼苗每盆保留10株。在第10片复叶出现时，用1

6、0mmol/LPb(NO3)2溶液处理紫花苜蓿幼苗，每天浇灌两次，早晚各一次。每个处理6个重复。处理10d后，取样测定各项指标。1.2试定内容和方法1.2.1光合速率的测定以美国产Li-6400便携式光合仪测定紫花苜蓿幼苗叶片的净光合速率(Pn)，光强为1600Lx，温度为32℃。1.2.2紫花苜蓿幼苗体不同部位Pb含量的分析收获整株植物，用蒸馏水冲洗干净，以吸水纸吸干其表面水分，小心分成根、茎以及叶片三部分，放入120℃烘箱中杀青后，以85℃恒温烘干24h，称重后，取少量放入马伏炉中510℃灰化12h，室温冷却后用一滴浓HNO3消化，以去离子水定容至500ml后，用

7、日立Z-8000原子吸收光谱仪测定溶液的Pb含量。1.2.3Pb在紫花苜蓿幼苗根表皮细胞中的微区分布将制备好的切片在配有EDAX-9100能谱仪的日立H-800型透射电镜下进行测定，加速电压为150KV，取出角为25°，样品的测量计数时间为60s，测出的数值分别表示扣除背底后的每种元素的X-ray计数值（CPS）。在检测时，对每一组织区域所测定的微区，至少测试30个点，求出其平均值[8]。1.2.4紫花苜蓿幼苗根和叶片中Pb的化学形态分析用逐步提取法研究紫花苜蓿幼苗根和叶片中Pb的化学形态[9]。提取剂及提取顺序为80%乙醇、去离子水、1molNaC